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OSPF_协议的解析及详解OSPF协议的解析及详解OSPF（Open Shortest Path First）是一种内部网关协议（IGP），用于在大型企业网络中进行路由选择。
本文将对OSPF协议进行解析和详解，包括其工作原理、协议格式、路由选择算法等内容。
一、OSPF协议的工作原理OSPF协议基于链路状态路由（LSR）算法，通过交换链路状态信息来计算最短路径。
它将网络拓扑信息分发给所有路由器，每个路由器都会构建一个链路状态数据库（LSDB），并根据该数据库计算最短路径树。
OSPF协议使用Hello消息来发现邻居路由器，并建立邻居关系。
一旦建立了邻居关系，路由器就会交换链路状态更新消息（LSU）来更新链路状态数据库。
每个路由器都会根据链路状态数据库计算最短路径，并将其存储在路由表中。
二、OSPF协议的协议格式OSPF协议使用IP协议号89，其协议格式如下：1. OSPF报文头部：- 版本号：用于指示OSPF协议的版本。
- 报文类型：用于指示报文的类型，如Hello、数据库描述、链路状态请求等。
- 报文长度：指示整个报文的长度。
- 路由器ID：唯一标识一个路由器。
- 区域ID：将网络划分为不同的区域，用于控制链路状态数据库的大小。
2. OSPF Hello消息：- 网络类型：指示网络类型，如点对点、广播、NBMA等。
- 路由器优先级：用于选举DR（Designated Router）和BDR（Backup Designated Router）。
- 邻居列表：列出与该路由器相邻的所有路由器。
3. OSPF LSU消息：- 序列号：用于标识链路状态数据库的更新。
- 链路状态记录：包含了与该路由器相邻的所有路由器的链路状态信息。
4. OSPF LSR消息：- 链路状态请求列表：列出了需要请求的链路状态信息。
三、OSPF协议的路由选择算法OSPF协议使用Dijkstra算法来计算最短路径树。
该算法通过不断更新最短路径表来选择最短路径。
Osfp 路由协议1、OSPF协议概述OSPF（Open Short Path First）开放最短路径优先协议，是一种基于链路状态的内部网协议（Interior Gateway Protocol），主要用于规模较大的网络中。
2、OSPF的特点●适应范围广：支持各种规模的网络，最多可支持数百台路由器。
●快速收敛：在网络拓扑结构发生变化后立即发送更新报文，使这一变化在自治系统中被处理。
●无环路由：根据收集到的链路状态用最短路径树算法计算路由。
●区域划分：允许自治系统内的网络被划分成区域来管理，区域间传送的路由信息被汇聚，从而减少了占用的网络资源。
●路由分级：使用4类不同的路由，按照优先顺序分别是区域间路由、区域路由、第一类路由、第二类路由。
3、OSPF的基本概念●自治系统（Autonomous System，AS）：为一组路由器使用相同路由协议交换路由信息的路由器。
●路由器ID号：运行OSPF协议的路由器，每一个OSPF进程必须存在自己的Router-ID。
●OSPF邻居：OSPF路由器启动后，便会通过OSPF接口向外发送Hello报文，收到Hello报文的OSPF路由器会检查报文中所定义的参数，使双方成为邻居。
●OSPF连接：只有当OSPF路由器双方成功交换DD报文，交换LSA并达到LSDB的同步后，才能形成邻接关系。
4、OSPF路由的计算过程每台路由器根据自己周围的网络拓扑结构生成链路状态通告（State Advertisement，LSA），并通过更新报文将LSA发送给网络中的其他OSPF路由器。
每台OSPF路由器都会收到其他路由器通告的LSA，所有的LSA放在一起便组成了链路状态数据库（Link State Database，LSD）。
LSA是对路由器周围网络拓扑结构的描述，LSDB 则是对整个自治系统的网络拓扑结构的描述。
OSPF路由器将LSDB转换成一张带权的有向图，这张图便是对整个网络拓扑结构的真实反映。
北航计算机网络实验实验5.6OSPF协议的路由计算OSPF协议的路由计算⏹SPF算法和COST值⏹区域内路由的计算⏹区域间路由的计算－－骨干区域和虚连接⏹区域外路由的计算－－与自治系统外部通信SPF算法LSDBLSA 的RTA LSA 的RTBLSA 的RTCLSA 的RTD（二）每台路由器的链路状态数据库(一）网络的拓朴结构CABD123CAB D 123CAB D 123CABD123（四）每台路由器分别以自己为根节点计算最短路径树（三）由链路状态数据库得到的带权有向图CABD1235RTCRTD3215RTBRTASPF算法和COST值⏹SPF算法也被称为Dijkstra算法，是OSPF路由协议的基础。
☐SPF算法将每一个路由器作为根（Root）来计算到每一个目的地路由器之间的距离，每一个路由器根据一个统一的数据库会计算出路由域的拓扑结构图，该结构图类似于一棵树，在SPF算法中，被称为最短路径树。
⏹在OSPF路由协议中，最短路径树的树干长度，即OSPF路由器至每一个目的地路由器的距离，称为OSPF的Cost值。
☐Cost值应用于每一个启动了OSPF的链路，它是一个16bit的整数，范围是1～65535。
Cost值的计算方法⏹计算方法108/bandwidth☐56-kbps serial link = 1785☐10M Ethernet = 10☐64-kbps serial link = 1562☐T1 (1.544-Mbps serial link) = 64⏹用户可以手动调节链路Cost，缺省情况下，接口按照当前的波特率自动计算开销区域内路由的计算S1Vlan2:10.1.1.2/24Vlan2:30.1.1.2/24E1:30.1.1.1/24Vlan3:40.1.1.1/24E0:40.1.1.2/24R1R2AREA 0E0:10.1.1.1/24S0:20.1.1.1/24S0:20.1.1.2/24E0/1E0/24E0/1S2100200300500。
OSPF路由汇总应⽤实例⼀、拓扑结构⼆、配置要求1-根据拓扑图，完成⽹络设备的基本配置（设备名、⽤户名和密码、控制⼝配置、远程登录配置、系统密码、端⼝描述和banner等相关信息）2-根据拓扑图的要求，完成⽹络设备接⼝的相应配置；3-根据拓扑图的要求，完成接⼊层交换机的基本配置（划分VLAN、分配接⼝、中继链路、端⼝安全、中继链路安全、⼦接⼝和DHCP等相关信息配置）；4-根据拓扑图的要求，配置OSPF协议；5-根据拓扑图的要求，完成路由汇总配置；三、路由汇总实例（1）路由汇总的计算⽅式，是将各⼦⽹地址段中不同的部分以⼆进制写出。
（2）从第1位⽐特开始进⾏⽐较，找出相同的部分使其保持不变，将不相同部分⽤0进⾏填充、补满。
由此得到的地址为汇总后的⽹段的⽹络地址，其⽹络位为连续的相同的⽐特的位数。
（3）假设下⾯有4个⽹段，分别是11.1.0.0/24，11.1.1.0/24，11.1.2.0/24，11.1.3.0/24，进⾏路由汇总后的⽹段是多少？算法为：11.1.0.0的⼆进制代码是11.1.00000000.011.1.1.0的⼆进制代码是11.1.00000001.011.1.2.0的⼆进制代码是11.1.00000010.011.1.3.0的⼆进制代码是11.1.00000011.0把相同的地⽅⽤红⾊标记出来，在进⾏⽹络汇总是这部分是不变的；将不同的部分⽤【0】进⾏填充后的结果是【00000000】，变成⼗进制数为【0】；则汇总后的⽹段是【11.1.0.0/？】；【？】是多少，如何求解？在⽹络中找不变的⼏位，即【11.1.000000】，其代表汇总后的⽹络位，是8+8+6=22；则汇总后的表⽰⽅式为【11.1.0.0/22】。
（4）11.1.0.0/22的反向⼦⽹掩码是多少？其正向⼦⽹掩码是【255.255.11111100.0】 =【255.255.252.0】其反向⼦⽹掩码是【0 . 0.00000011.255】=【0 . 0. 3.255】（5）使⽤前缀地址来汇总路由能够将路由条⽬保持为可管理的，⽽它带来的优点是：★路由更加有效；★减少重新计算路由表或匹配路由时的CPU周期；★减少路由器的内存消耗；★在⽹络发⽣变化时可以更快的收敛；此外，虽然不是传统的⽅法，也可以将有类的⼦⽹进⾏汇总。
OSPF协议的lsdb分析和路由计算OSPF协议的LSDB分析和路由计算拟制: 日期：审核: 日期：审核: 日期：批准: 日期：华为三康技术有限公司Huawei-3Com Technologies Co., Ltd.版权所有侵权必究All rights reserve目录1OSPF协议的LSDB分析和路由计算 (6)1.1OSPF的路由形成概述 (6)1.2组网图 (6)1.3OSPF的启动 (7)1.3.1启动OSPF (7)1.3.2接口使能OSPF (8)1.4LSDB详解 (9)1.5Router LSA (10)1.6Network LSA (12)1.7由一、二类LSA计算域内路由 (13)1.7.1域内路由计算1：计算最短路径树 (13)1.7.2域内路由计算2：把存根网络作为叶子加入最短路径树 (23)1.8Summary LSA (24)1.8.1Summary Network LSA (24)1.8.2Summary ASBR LSA (26)1.9AS-external-LSA (26)1.10计算区域外部路由 (27)1.10.1根据Summary LSA计算区域外部路由 (27)1.10.2根据AS-external-LSA计算区域外部路由 (28)2FAQ (30)2.1初学OSPF，看哪些文章好？ (30)2.2什么是接口状态，什么是邻居状态，它们之间有什么关系？ (30)2.3建立邻居关系需要多少时间？ (33)2.4当存在连续的两个非骨干区域时，最边缘的区域怎样建立虚连接？ (33)2.5在NSSA区域中的ABR，没有引入路由的情况下，为什么其声称自己是ASBR？ (33)2.6当NSSA区域有多个ABR时，谁进行type7类LSA到type5类LSA的转换？ (33)2.7LSA和报文的关系 (33)2.8报文的作用 (34)2.9DD报文中的I/M/MS位解释 (34)2.10有关路由COST的问题 (34)图目录图1 OSPF组网图 (7)图2 0.1.1.1的area 0上的最短路径树1 (14)图3 0.1.1.1的area 0上的最短路径树2 (16)图4 0.1.1.1的area 0上的最短路径树3 (17)图5 0.1.1.1的area 0上的最短路径树4 (19)图6 0.1.1.1的area 0上的最短路径树5 (20)图7 0.1.1.1的area 0上的最短路径树6 (22)图8 0.1.1.1的area 0上的最短路径树7 (23)图9 邻居状态机转换图 (30)图10 OSPF的邻居状态截图 (31)图11 接口状态机转换图 (32)图12 OSPF的接口状态截图 (32)图目录表1 五种LSA类型 (9)表2 交换机接口的四种连接类型 (11)表3 最短路径树计算所需的节点数据结构 (14)OSPF协议的LSDB分析和路由计算关键词：OSPF，LSDB，路由摘要：本文举例说明了OSPF协议中的各种LSA的组成、LSDB形成以及路由计算过程。
OSPF详解Open Shortest Path First(⼀)OSPF协议是由Internet⼯程任务组(Internet Engineering Task Force)开发的路由选择协议，且来替代存在⼀些问题的RIP协议。
OSPF协议是IETF 组织建议使⽤的内部⽹关协议(IGP)。
OSPF使⽤Dijkstra的最短路径优先(SPF)算法，其的发展经过了⼏个RFC，所有的RFC都是由John Moy撰写。
RFC1131详细说明了OSPF协议版本1，这个版本从来没有在实验平台以外使⽤过，OSPF协议版本2，也就是现在IPv4协议仍然使⽤的版本，最初是在RFC1247中说明的，最新是在RFC2328中说明的。
(⼀)OSPF基本原理与实现OSPF的基本特性：·OSPF属于IGP，是Link-State协议，基于IP Pro 89。
·采⽤SPF算法（Dijkstra算法）计算最佳路径。
·快速响应⽹络变化。
·以较低频率（每隔30分钟）发送定期更新，被称为链路状态刷新。
·⽹络变化时是触发更新。
·⽀持等价的负载均衡。
·OSPF协议将IP头部的TTL值设置为1，并且把优选位设置成互连⽹络控制OSPF的邻居与邻接关系：OSPF中路由器之间的关系分两种：1、邻居2、邻接·OSPF路由器可与它直连的邻居建⽴邻居关系。
·P2P链路上，邻居可以到达FULL状态，形成邻接关系·MA⽹络，所有路由器只和DR/BDR(Backup Designated Router)到达FULL状态。
形成邻接·路由器只和建⽴了邻接关系的邻居才可以到达FULL状态。
·路由更新只在形成FULL状态的路由器间传递。
·OSPF路由器只会与建⽴了邻接关系的路由器互传LSA。
同步LSDBR2#sh ip os neiNeighbor ID Pri State Dead Time Address Interface1.1.1.1 0 FULL/ - 00:00:35 12.1.1.1 Serial1/03.3.3.3 0 FULL/ - 00:00:38 23.1.1.3 Serial1/1⼀台OSPF路由器对其他OSPF路由器的跟踪需要每台路由器都提供⼀个路由器ID，路由器ID在OSPF区域内惟⼀标识⼀台路由器的IP地址,Cisco路由器通过下⾯的⽅法得到它的路由器ID:1）⼿⼯指定Route-ID x.x.x.x（可任意，但区域内不能重复） 2）⾃动选择最⼤的Loopback IP作route-id 3）⾃动选择最⼤的物理接⼝IP（接⼝必须是激活状态）推荐⼿⼯指定的router-id这⾥，使⽤Loopback接⼝作为路由器ID有两个好处:(1):Loopback接⼝⽐任何其他物理接⼝更稳定，只有整个路由器失效进它才会失效(2):⽹络管理只在预先分配和识别作为路由器ID的地址时有更多的回旋余地其实，Loopback接⼝的⼀个主要好处在于它具有更好控制路由器ID能⼒.OSPF开销值计算：·OSPF Cost = 10^8/BW (bps)⼏种常⽤接⼝的COST值：1、环回⼝的COST值是12、serial⼝的COST值是643、标准以太接⼝是104、快速以太接⼝是1SPF算法：最短路径优先算法1、在⼀个区域内的所有路由器有同样的LSDB2、每⼀个路由器在计算时都将⾃已做为树根3、具有去往⽬标的最低cost值的路由是最好的路径4、最好的路由被放⼊转发表·OSPF的报⽂：1：数据包头部：所有OSPF数据包都是由⼀个24个⼋位组字节的头部开始的，如下图所⽰:这⾥，如果认证类型=2。
OSPF配置1.1 OSPF简介OSPF是Open Shortest Path First（开放最短路由优先协议）的缩写。
它是IETF组织开发的一个基于链路状态的内部网关协议。
目前使用的是版本2（RFC2328），其特性如下：●适应范围广——支持各种规模的网络，最多可支持几百台路由器。
●快速收敛——在网络的拓扑结构发生变化后立即发送更新报文，使这一变化在自治系统中同步。
●无自环——由于OSPF根据收集到的链路状态用最短路径树算法计算路由，从算法本身保证了不会生成自环路由。
●区域划分——允许自治系统的网络被划分成区域来管理，区域间传送的路由信息被进一步抽象，从而减少了占用的网络带宽。
●等值路由——支持到同一目的地址的多条等值路由。
●路由分级——使用4类不同的路由，按优先顺序来说分别是：区域内路由、区域间路由、第一类外部路由、第二类外部路由。
●支持验证——支持基于接口的报文验证以保证路由计算的安全性。
●组播发送——支持组播地址。
1.1.1 OSPF协议路由的计算过程OSPF协议路由的计算过程可简单描述如下：●每个支持OSPF协议的路由器都维护着一份描述整个自治系统拓扑结构的链路状态数据库（简称为LSDB）。
每台路由器根据自己周围的网络拓扑结构生成链路状态广播（简称为LSA），通过相互之间发送协议报文将LSA发送给网络中其它路由器。
这样每台路由器都收到了其它路由器的LSA，所有的LSA放在一起便组成了链路状态数据库。
●由于LSA是对路由器周围网络拓扑结构的描述，那么LSDB则是对整个网络的拓扑结构的描述。
路由器很容易将LSDB转换成一张带权的有向图，这张图便是对整个网络拓扑结构的真实反映。
显然，各个路由器得到的是一张完全相同的图。
●每台路由器都使用SPF算法计算出一棵以自己为根的最短路径树，这棵树给出了到自治系统中各节点的路由，外部路由信息为叶子节点，外部路由可由广播它的路由器进行标记以记录关于自治系统的额外信息。
