Routing Protocols and Concepts – Chapter 11 OSPF Routing Protocols and Concepts – Chapter 11

目标 OSPF 是一种链路状态路由协议 本章主要学习基本的单区域 OSPF 实施和配置

目标 描述OSPF的背景和基本功能 识别和运用基本的OSPF配置命令 描述、修改和计算OSPF所用的度量 描述多路访问网络中的指定路由器/备用指定路由器 (DR/BDR) 选举过程 运用default-information originate 命令在OSPF中配置和传播默认路由

内容目录 11.1 OSPF介绍 11.2 基本OSPF 配置 11.3 OSPF度量 11.4 OSPF 与多路访问网络

11.1 OSPF简介

11.1.1 OSPF 背景 OSPF 开发历程

11.1.2 OSPF 消息封装 数据字段可能包含五种 OSPF 数据包类型 每个 OSPF 数据包都具有 OSPF 数据包报头 IP 数据包报头中，协议字段被设为 89 以代表 OSPF;目的地址= 224.0.0.5 or 224.0.0.6 以太网帧头: 目的MAC 地址 =01-00-5E-00-00-05 or 01-00-5E-00-00-06

11.1.3 OSPF 数据包类型 OSPF LSP 的五种类型

11.1.4 Hello 协议 发现 OSPF 邻居并建立相邻关系。 通告两台路由器建立相邻关系所必需统一的参数。 在以太网和帧中继网络等多路访问网络中选举指定路由器 (DR) 和备用指定路由器 (BDR)。

11.1.4 Hello 协议 SPF 路由器正在通过所有启用了 OSPF 的接口发送 Hello 数据包，以确定那些链路上是否存在邻居。 OSPF Hello 中的信息包括发送方路由器的 OSPF 路由器 ID 一个接口收到 OSPF Hello 数据包随后，OSPF 即与该邻居建立相邻关系

11.1.4 Hello 协议 两台路由器在建立 OSPF 相邻关系之前，必须统一三个值：Hello 间隔、Dead 间隔和网络类型 OSPF Hello 数据包都会通过组播发送给ALLSPFRouters 的专用地址 224.0.0.5 Cisco 所用的默认断路间隔为 Hello 间隔的四倍

11.1.4 Hello 协议 为减小多路访问网络中的 OSPF 流量，OSPF 会选举一个指定路由器 (DR) 和一个备用指定路由器 (BDR) 指定路由器 (DR) DR 负责使用该变化信息更新其它所有 OSPF 路由器（称为 DROther） 备用指定路由器 (BDR) BDR 会监控 DR 的状态，并在当前 DR 发生故障时接替其角色 图中，R1、R2 和 R3 通过点对点链路相互连接。因此，不会执行 DR/BDR 选举 →

11.1.5 OSPF 链路状态更新 LSU 目的 LSA 目的 一个 LSU 包含一个或多个 LSA 用于 OSPF 路由更新 包含邻居和路径开销信息 一个 LSU 包含一个或多个 LSA

11.1.6 OSPF 算法 每台 OSPF 路由器都会维持一个链路状态数据库，其中包含来自其它所有路由器的 LSA。 一旦路由器收到所有 LSA 并建立其本地链路状态数据库，OSPF 就会使用 Dijkstra 的最短路径优先 (SPF) 算法创建一个 SPF 树。 将根据 SPF 树，使用通向每个网络的最佳路径填充 IP 路由表。

11.1.7 管理距离 OSPF的默认管理距离为 110 OSPF 比IS-IS和RIP优先

11.1.8 身份认证 目的：确保路由器仅接受配置有相同的口令和身份验证信息的其它路由器所发来的路由信息 认证针对接口接口进行配置

11.2 基本 OSPF 配置

11.2.1 实验拓扑 本拓扑中有三个带宽各不相同的串行链路，且每台路由器都具有多条路径通向远程网络

11.2.1 实验拓扑 R1,R2和R3的接口配置

11.2.2 router ospf 命令 启用OSPF使用以下命令: R1(config)#router ospf process-id

11.2.3 network 命令 OSPF 中的 network 命令与其它 IGP 路由协议中的 network 命令具有相同的功能: Router(config-router)#network network-address wildcard-mask area area-id 通配符掩码: 网络地址和通配符掩码一起,用于指定此 network 命令启用的接口或接口范围. area: OSPF 区域是共享链路状态信息的一组路由器。OSPF 网络也可配置为多区域. area-id: 如果所有路由器都处于同一个 OSPF 区域，则必须在所有路由器上使用相同的 area-id 来配置 network 命令比较好的做法是在单区域 OSPF 中使用area-id 0

11.2.4 OSPF 路由器 ID 确定路由器ID，通过以下顺序确定 用于验证路由器 ID 的一个命令为 show ip protocols。某些 IOS 版本并不象图中所示那样显示路由器 ID。在那些情况下，请使用 show ip ospf 或 show ip ospf interface 命令检验路由器 ID 修改路由器ID后必须通过重新加载路由器或使用下列命令来启用: Router# clear ip ospf process 如果未配置 router-id，则路由器会选择其所有环回接口的最高 IP 地址: R1: 192.168.10.5 R2: 192.168.10.9 R3: 192.168.10.10 使用通过 OSPF router-id 命令配置的 IP 地址。: Router(config)#router ospf process-id Router(config-router)#router-id ip-address 优点: 环回端口不会失效  OSPF 更稳定，采用命令 Router(config)#interface loopback number Router(config-if)#ip address ip-address subnet-mask

11.2.5 验证 OSPF 验证 OSPF 相邻关系并排除相应的故障的命令： show ip ospf neighbor Other commands: show ip protocols show ip ospf show ip ospf interface 如果未显示相邻路由器的路由器 ID，或未显示 FULL 状态，则表明两台路由器未建立 OSPF 相邻关系 命令可用于验证该路由器是否已与其相邻路由器建立相邻关系 两台路由器未建立相邻关系，则不会交换链路状态信息

11.2.6 检查路由表 show ip route命令可用于检验路由器是否正在通过 OSPF 发送和接收路由： “O” 表示路由来源为 OSPF OSPF 不会自动在主网络边界总结

11.3 OSPF 度量

11.3.1 OSPF 度量 Cisco IOS 使用从路由器到目的网络沿途的传出接口的累积带宽作为开销值 开销越低，该接口越可能被用于转发数据流量 开销计算公式：108 / 接口带宽 参考带宽 默认为 100Mbps 可使用 OSPF 命令 auto-cost reference-bandwidth 修改

11.3.1 OSPF 度量 COST 累计开销：从路由器到目的网络的累计开销值

11.3.1 OSPF 度量 链路的实际速度很可能不同于默认带宽 带宽值必须反映链路的实际速度，路由表才具有准确的最佳路径信息 可使用 show interface 命令查看接口所用的带宽值

11.3.2 修改链路开销 链路的两端应该配置为相同值 Bandwidth 命令＝修改拓扑中串行接口开销值 Example: Router(config-if)#bandwidthbandwidth-kbps ip ospf cost 命令 –直接指定接口开销 Example:R1(config)#interface serial 0/0/0 R1(config-if)#ip ospf cost 1562

11.3.2 修改链路开销 bandwidth 命令与 ip ospf cost 命令比较

11.4 OSPF 和多路访问网络

11.4.1 多路访问网络中的挑战 OSPF 定义五种网络类型: Point-to-point 点对点 广播多路访问 非广播多路访问 (NBMA) 点对多点 虚拟链路

11.4.1 多路访问网络中的挑战 多路访问网络对 OSPF 的 LSA 泛洪过程提出了两项挑战 创建多边相邻关系，其中每对路由器都存在一项相邻关系。 LSA（链路状态通告）的大量泛洪

11.4.1多路访问网络中的挑战 LSA 的泛洪 链路状态路由器会在 OSPF 初始化以及拓扑更改时泛洪其链路状态数据包 路访问网络中的每台路由器都需要向其它所有路由器泛洪 LSA 并为收到的所有 LSA 发出确认，网络通信将变得非常混乱

11.4.1 多路访问网络中的挑战 多路访问网络中管理相邻关系数量和 LSA 泛洪的解决方案 指定路由器 (DR)/备用指定路由器 (BDR) 其它所有路由器变为 DROther 多路访问网络中的路由器会选举出一个 DR 和一个 BDR。DROther 仅与网络中的 DR 和 BDR 建立完全的相邻关系 DROther 只需使用组播地址 224.0.0.6将其 LSA 发送给 DR 和 BDR，DR 使用组播地址 224.0.0.5，将LSA 转发给其它所有路由器

11.4.2 DR/BDR 选举过程 DR/BDR 不会发生在点对点网络中

11.4.2 DR/BDR 选举过程 DR/BDR 选举在多路访问网络中如下图

11.4.2 DR/BDR 选举过程 DR/BDR选举条件 DROther 仅与 DR 和 BDR 建立完全的相邻关系 1.DR: 具有最高OSPF接口优先级的路由器 2.BDR:具有第二高 OSPF 接口优先级的路由器 如果 OSPF 接口优先级相等，则取路由器 ID 最高者 DROther 仅与 DR 和 BDR 建立完全的相邻关系 多路访问网络中的所有 DROther 路由器仍然会收到其它所有 DROther 路由器发来的 Hello 数据包，其相邻状态显示为 2WAY

11.4.2 DR/BDR 选举过程 DR/BDR选举的时间安排 当多路访问网络中第一台启用了 OSPF 接口的路由器开始工作时，DR 和 BDR 选举过程随即开始 DR 一旦选出，将保持 DR 地位，直到出现下列条件之一为止 DR 发生故障。 DR 上的 OSPF 进程发生故障。 DR 上的多路访问接口发生故障

11.4.2 DR/BDR 选举过程

11.4.2 DR/BDR 选举过程 怎样确保所需的路由器在 DR 和 BDR 选举中获胜呢 关闭所有路由器上的接口，然后在 DR 上执行 no shutdown 命令，再在 BDR 上执行该命令，随后在其它所有路由器上执行该命令。 更改 OSPF 优先级来控制 DR/BDR 选举

11.4.3 OSPF 接口优先级 使用 ip ospf priority interface 命令来控制选举 例：:Router(config-if)#ip ospf priority {0 - 255} 优先级值为 0 to 255 0该路由器不具备成为 DR 或 BDR 的资格 1是路由器默认优先级值

11.5 更多OSPF 配置

11.5.1 OSPF 默认路由重分布 拓扑：添加一条通向 ISP 的链路 OSPF 术语中，位于 OSPF 路由域和非 OSPF 网络间的路由器称为自治系统边界路由器 (ASBR) OSPF 需要使用 default-information originate 命令来将 0.0.0.0/0 静态默认路由通告给区域内的其它路由器 R1(config-router)#default-information originate OSPF 外部路由分为以下两类：第 1 类外部 (E1) 和第 2 类外部 (E2)

11.5.1 OSPF 默认路由重分布

11.5.2 微调 OSPF 可使用 OSPF 命令 auto-cost reference-bandwidth修改参考带宽，以适应这些更快链路的要求 需要使用此命令，请同时用在所有路由器上

11.5.2 微调 OSPF 修改 OSPF 间隔 原因：快地检测到网络故障 手动修改 OSPF Hello 间隔和 Dead 间隔 Router(config-if)#ip ospf hello-interval  seconds Router(config-if)#ip ospf dead-interval seconds OSPF 要求两台路由器匹配一致Hello 间隔和 Dead 间隔才能形成相邻关系

11.6 OSPF 配置实验

总结 OSPF（开放最短路径优先）协议是一种无类链路状态路由协议。用于 IPv4 的 OSPF 的现行版本为 OSPFv2，该版本由 John Moy 在 RFC 1247 中引入，并在 RFC 2328 中更新。1999 年，用于 IPv6 的 OSPFv3 在 RFC 2740 中发布 OSPF 特点s OSPF 不使用传输层协议，原因在于 OSPF 数据包直接通过 IP 发送 在多路访问网络采用 DRs 和 BDRs减少LSA开销 5 种数据包类型 度量为路径开销，cisco IOS 使用从路由器到目的网络沿途的传出接口的累积带宽作为开销值

总结 配置 R1(config)#router ospf process-id Router(config-router)#network network-address wildcard-mask area area-id Router(config-router)# ip ospf priority Router(config-router)# default-information originate

总结 验证 show ip protocol show ip route show ip ospf interface show ip ospf neighbor