第1章 OSPF路由协议

网络协议知识：OSPF协议和BGP协议的应用场景和优缺点OSPF协议和BGP协议是在网络中非常常用的两种路由协议，它们都有不同的应用场景、优缺点。

一、OSPF协议OSPF（Open Shortest Path First）是一种链路状态路由（Link State Routing Protocol，LSRP）协议，用于内部门户网（Interior Gateway Protocol，IGP）环境。

它主要应用于大型企业和网络运营商的网络中。

优点：1.快速收敛：OSPF协议会在发现网络拓扑的任何变化后尽快更新路由表。

2.路由与拓扑隔离：OSPF协议将路由表和拓扑表分别存储，从而避免在拓扑改变后产生的路由收敛问题。

3.多路径选择：由于OSPF协议采用的是最短路径优先（Shortest Path First，SPF）算法，因此可以找到距离目标网络最短的多条路径。

4.可扩展性：OSPF协议可以支持多层次的路由器结构和分层次自治系统。

缺点：1.资源消耗：OSPF协议需要在网络拓扑发生变化后立即收敛，因此需要消耗大量的网络带宽和路由器资源。

2.复杂性：OSPF协议需要进行复杂的网络计算，使用起来相对较为复杂，需要较高的技术水平。

3.安全性：由于OSPF协议并没有强制的身份验证机制，因此可能会受到网络攻击。

应用场景：由于OSPF协议具有快速收敛和多路径选择等优点，适用于大型企业网络和网络运营商的IP路由协议。

二、BGP协议BGP（Border Gateway Protocol）是一种外部网关协议，用于联网互连网络（Inter-Autonomous System，IAS）环境。

它主要应用于跨自治系统的网络中。

优点：1.可靠性：BGP协议采用足够的路由控制机制可以在广域网环境下保证路由的可靠性。

2.带宽和性能控制：通过BGP协议的带宽和性能控制可以控制数据包的传输、选择最优的路由路径，使网络维护非常容易。

3.路由策略控制：使用BGP协议可以实现多种类型的路由策略控制，包括负载平衡、备份路径等等。

OSPF协议目录1．概述 (3)2．SPF算法 (3)3．OSPF协议原理 (5)3．1 自治系统的分区 (5)3．2 区域间路由 (6)3．3 Stub区和自治系统外路由 (6)3．4 DR和BDR (6)4．OSPF报文 (7)4．1 OSPF协议报文 (7)4．2OSPF包承载的内容 (9)5．OSPF协议的运行 (10)5．1Hello协议的运行 (10)5．2 DR和BDR的产生 (10)5．3链路状态数据库的同步 (11)5．4路由表的产生和查找 (11)1．概述OSPF协议是由Internet网络工程部(IETF)开发的一种内部网关协议(IGP)，即网关和路由器都在一个自治系统内部。

OSPF是一个链路状态协议或最短路径优先(SPF)协议。

虽然该协议依赖于IP环境以外的一些技术，但该协议专用于IP，而且还包括子网编址的功能。

该协议根据IP数据报中的目的IP地址来进行路由选择，一旦决定了如何为一个IP数据报选择路径，就将数据报发往所选择的路径中，不需要额外的包头，即不存在额外的封装。

该方法与许多网络不同，因为他们使用某种类型的内部网络报头对UDP进行封装以控制子网中的路由选择协议。

另外OSPF可以在很短的时间里使路由选择表收敛。

OSPF还能够防止出现回路，这种能力对于网状网络或使用多个网桥连接的不同局域网是非常重要的。

在运行OSPF 的每一个路由器中都维护一个描述自治系统拓扑结构的统一的数据库，该数据库由每一个路由器的局部状态信息（该路由器可用的接口信息、邻居信息）、路由器相连的网络状态信息（该网络所连接的路由器）、外部状态信息（该自治系统的外部路由信息）等组成。

每一个路由器在自治系统范围内扩散相应的状态信息。

所有的路由器并行运行同样的算法，根据该路由器的拓扑数据库构造出以它自己为根节点的最短路径树，该最短路径树的叶子节点是自治系统内部的其它路由器。

当到达同一目的路由器存在多条相同代价的路由时，OSPF能够实现在多条路径上分配流量。

OSPF协议介绍来⾃:https:///zzj244392657/article/details/92617311/概述路由协议OSPF全称为Open Shortest Path First，也就开放的最短路径优先协议，因为OSPF是由IETF开发的，它的使⽤不受任何⼚商限制，所有⼈都可以使⽤，所以称为开放的，⽽最短路径优先（SPF）只是OSPF的核⼼思想，其使⽤的算法是Dijkstra算法，最短路径优先并没有太多特殊的含义，并没有任何⼀个路由协议是最长路径优先的，所有协议，都会选最短的。

OSPF的流量使⽤IP协议号89。

OSPF⼯作在单个AS，是个绝对的内部⽹关路由协议（Interior Gateway Protocol，即IGP）。

OSPF对⽹络没有跳数限制，⽀持 Classless Interdomain Routing (CIDR)和Variable-Length Subnet Masks (VLSMs)，没有⾃动汇总功能，但可以⼿⼯在任意⽐特位汇总，并且⼿⼯汇总没有任何条件限制，可以汇总到任意掩码长度。

OSPF⽀持认证，并且⽀持明⽂和MD5认证；OSPF不可以通过Offset list来改变路由的metric。

OSPF并不会周期性更新路由表，⽽采⽤增量更新，即只在路由有变化时，才会发送更新，并且只发送有变化的路由信息；事实上，OSPF是间接设置了周期性更新路由的规则，因为所有路由都是有刷新时间的，当达到刷新时间阀值时，该路由就会产⽣⼀次更新，默认时间为1800秒，即30分钟，所以OSPF路由的定期更新周期默认为30分钟。

OSPF所有路由的管理距离(Ddministrative Distance)为110，OSPF只⽀持等价负载均衡。

距离⽮量路由协议的根本特征就是⾃⼰的路由表是完全从其它路由器学来的，并且将收到的路由条⽬⼀丝不变地放进⾃⼰的路由表，运⾏距离⽮量路由协议的路由器之间交换的是路由表，距离⽮量路由协议是没有⼤脑的，路由表从来不会⾃⼰计算，总是把别⼈的路由表拿来就⽤；⽽OSPF完全抛弃了这种不可靠的算法，OSPF是典型的链路状态路由协议，路由器之间交换的并不是路由表，⽽是链路状态，OSPF通过获得⽹络中所有的链路状态信息，从⽽计算出到达每个⽬标精确的⽹络路径。

OSPF协议综述开放式最短路径优先协议（OSPF）是基于开放标准的链路状态路由选择协议。

OSPF是内部网关路由协议（IGP）。

IGP用于在单一自治系统内决策路由（自治系统是指执行统一路由决策的一组网络设备的组合）。

外部网关路由协议（EGP）用于在多个自治系统之间执行路由。

OSPF适合于大型网络环境：OSPF是一种链路状态型的路由协议，不会产生环路问题；OSPF将自治系统分割成多个小的区域，OSPF的路由器只在区域内部学习完整的链路状态信息。

Router ID；是在OSPF区域内唯一标识一台路由器的IP地址。

得到ID方法：#首先路由器选取它所有Loopback接口上数值最高的IP地址；#若没配置Loopback接口的IP地址，就在所有物理端口中选取一个数值最高的IP地址作为Router IDOSPF的工作过程：使用OSPF路由协议的路由器需要保存3张表#邻居列表：列出每台路由器全部已经建立邻接关系的邻居路由器#链路状态数据库（LSBD）：列出网路中其他路由器的信息，显示全网拓扑。

#路由器：列出通过SPF算法计算出的到达每个相连网络的最佳路径邻接关系的建立路由器A------------------------------------------------------路由器B#路由器A发送一个Hello报文（字段为空）#B收到Hello报文，为A创建一个邻居数据结构，并将A设置为初始状态。

B发送Hello报文给A#A收到B的报文看到自己的路由器ID时，A为B创建一个邻居数据结构把B设置为ExStart状态，路由器A产生一个空的数据库描述报文。

#B收到A的报文，把A设置为ExStart状态，回应一个数据库描述报文。

#A把B转换为ExChange状态。

A产生数据库描述报文（含LSA报头）#B收到后，把它的邻居状态转换为ExChange状态，发送一个数据库描述报文。

#A收到后，发送一个包含相同序列号的确认报文，双方不停的发，直到最后一个LSA#然后A变为Loading#B收到最后一个数据库描述报文时就把A的状态转换为完全邻接状态（Full）建立邻接关系需要满足的条件#Area-id：属于同网段，同一个区，同一子网。

1.实验目的1.掌握OSPF协议的基本原理和配置；2.熟悉DR的选举原理和配置；3.了解多区域OSPF的原理和配置；4.尝试根据协议原理设计实验过程；5.利用现有的链接完成图示的物理链接2.实验环境（软件条件、硬件条件等）3台MSR3040路由器、一台MSR5060路由器、3台S3610交换机、12台pc；3.实验原理与方法（架构图、流程图等）【OSPF协议】OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先)[1]是一个内部网关协议(Interior Gateway Protocol,简称IGP)，用于在单一自治系统(autonomous system,AS)内决策路由。

OSPF路由协议是一种典型的链路状态（Link-state）的路由协议，一般用于同一个路由域内。

在这里，路由域是指一个自治系统（Autonomous System），即AS，它是指一组通过统一的路由政策或路由协议互相交换路由信息的网络。

在这个AS中，所有的OSPF路由器都维护一个相同的描述这个AS结构的数据库，该数据库中存放的是路由域中相应链路的状态信息，OSPF路由器正是通过这个数据库计算出其OSPF路由表的。

作为一种链路状态的路由协议，OSPF将链路状态广播数据包LSA（Link State Advertisement）传送给在某一区域内的所有路由器，这一点与距离矢量路由协议不同。

运行距离矢量路由协议的路由器是将部分或全部的路由表传递给与其相邻的路由器。

【OSPF邻居关系】邻接关系建立的4个阶段:1.邻居发现阶段2.双向通信阶段：Hello报文都列出了对方的RID，则BC完成.3.数据库同步阶段：4.完全邻接阶段: full adjacency邻居关系的建立和维持都是靠Hello包完成的,在一般的网络类型中,Hello包是每经过1个HelloInterval发送一次,有1个例外:在NBMA网络中,路由器每经过一个PollInterval 周期发送Hello包给状态为down的邻居(其他类型的网络是不会把Hello包发送给状态为down的路由器的).Cisco路由器上PollInterval默认60s Hello Packet以组播的方式发送给224.0.0.5，在NBMA类型，点到多点和虚链路类型网络，以单播发送给邻居路由器。

OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先)是一个内部网关协议(Interio r Gateway Protocol,简称IGP)，用于在单一自治系统(autonomous system,AS)内决策路由。

与RIP相对，OSPF是链路状态路由协议，而RIP是距离矢量路由协议。

一。

OSPF起源I E T F为了满足建造越来越大基于I P网络的需要，形成了一个工作组，专门用于开发开放式的、链路状态路由协议，以便用在大型、异构的I P网络中。

新的路由协议以已经取得一些成功的一系列私人的、和生产商相关的、最短路径优先( S P F )路由协议为基础，S P F在市场上广泛使用。

包括O S P F在内，所有的S P F路由协议基于一个数学算法—D i j k s t r a算法。

这个算法能使路由选择基于链路-状态，而不是距离向量。

O S P F由I E T F在2 0世纪8 0年代末期开发，O S P F是S P F类路由协议中的开放式版本。

最初的O S P F规范体现在RFC 11 3 1中。

这个第1版( O S P F版本1 )很快被进行了重大改进的版本所代替，这个新版本体现在RFC 1247文档中。

RFC 1247 OSPF称为O S P F版本2是为了明确指出其在稳定性和功能性方面的实质性改进。

这个O S P F版本有许多更新文档，每一个更新都是对开放标准的精心改进。

接下来的一些规范出现在RFC 1583、2 1 7 8和2 3 2 8中。

O S P F版本2的最新版体现在RFC 2328中。

最新版只会和由RFC 2138、1 5 8 3和1 2 4 7所规范的版本进行互操作。

链路是路由器接口的另一种说法，因此OSPF也称为接口状态路由协议。

OSPF 通过路由器之间通告网络接口的状态来建立链路状态数据库，生成最短路径树，每个OSPF路由器使用这些最短路径构造路由表。

OSPF内容概要1．概述OSPF是一个内部网关协议，用于在单一自治系统内决策路由。

它是基于链路状态的路由协议，链路状态是指路由器接口或链路的参数。

这些参数是接口的物理条件：包括接口是Up还是Down、接口的IP地址、分配给接口的子网掩码、接口所连的网络,以及使用路由器的网络连接的相关费用。

OSPF与其他路由器交换交换信息,但所交换的不是路由，而是链路状态。

OSPF路由器不是告知其他路由器可以到达哪些网络及距离是多少,而是告知它的网络链路状态，这些接口所连的网络及使用这些接口的费用。

各个路由器都有其自身的链路状态,称为本地链路状态，这些本地链路状态在OSPF路由域内传播，直到所有的OSPF路由器都有完整而等同的链路状态数据库为止。

一旦每个路由器都接收到所有的链路状态,每个路由器可以构造一棵树，以它自己为根,而分支表示到AS 中所有网络的最短的或费用最低的路由。

OSPF对于规模巨大的网络,通常将网络划分成多个OSPF区域，并只要求路由器与同一区域的路由器交换链路状态，而在区域边界路由器上交换区域内的汇总链路状态，这样可以减少传播的信息量，且使最短路径计算强度减少。

在区域划分时，必须要有一个骨干区域（即区域0），其它非0或非骨干区域与骨干区域必须要有物理或者逻辑连接。

当有物理连接时，必须有一个路由器，它的一个接口在骨干区，而另一个接口在非骨干区。

当非骨干区不可能与物理连接到骨干区时，必须定义一个逻辑的或虚拟链路，虚拟链路由两个端点和一个传输区来定义,其中一个端点是路由器接口，是骨干区域的一部分,另一端点也是一个路由器接口，但在与骨干区没有物理连接的非骨干区域中.传输区是一个区域，介于骨干区域与非骨干区域之间。

2．术语在OSPF中，经常要使用以下术语：Router ID（路由器ID)：用于标识每个路由器的32位数.通常，将最高的IP地址分配给路由器ID。

如果在路由器上使用了回送接口,则路由器ID是回送接口的最高IP地址，不管物理接口的IP地址。

华为OSPF协议基本配置OSPF（Open Shortest Path First）是一种链路状态路由协议，常用于大型网络中的内部网关协议（IGP）。

华为设备支持OSPF协议，并提供丰富的配置选项来进行基本的OSPF协议配置。

1. 配置路由器ID（Router ID）：在OSPF协议中，每个路由器都需要一个唯一的路由器ID来标识自己。

华为设备可以使用以下命令配置路由器ID：```[RouterA] ospf router-id 1.1.1.1```2. 配置区域（Area）：OSPF使用区域的概念来实现路由器的分层结构，不同区域之间的通信需要经过区域边界路由器（ABR）或自治系统边界路由器（ASBR）。

华为设备可以使用以下命令配置区域：```[RouterA] ospf area 0```3.配置接口：在OSPF中，需要将路由器的接口添加到相应的区域中，以便进行邻居关系的建立和路由信息的交换。

华为设备可以使用以下命令将接口添加到OSPF中：```[RouterA] interface GigabitEthernet 0/0/1[RouterA-GigabitEthernet0/0/1] ospf enable[RouterA-GigabitEthernet0/0/1] ospf area 0```4. 配置路由汇总（Route Summarization）：OSPF允许在ABR或ASBR上进行路由汇总，以减少网络中的路由表项数量和路由信息的传输量。

华为设备可以使用以下命令配置路由汇总：```[RouterA] ospf abr-summary 10.0.0.0 255.0.0.0```5. 配置路由过滤（Route Filtering）：OSPF允许在路由器上对路由进行筛选，以控制路由的学习和传播。

华为设备可以使用以下命令配置路由过滤：```[RouterA] ospf distribute-list export prefix-list PREFIX-LIST-OUT[RouterA] ospf distribute-list import prefix-list PREFIX-LIST-IN```6. 配置路由聚合（Route Aggregation）：OSPF允许在路由器上对多个具有相同前缀的路由进行聚合，以减少路由表项的数量和路由信息的传输量。