实验三OSPF协议配置

1、 PAGE6 / NUMPAGES6 实验三：OSPF协议配置1OSPF协议及特点OSPF 是Open Shortest Path First（开放最短路由优先协议）的缩写。目前使用的是版本2（RFC2328）。OSPF中的O意味着OSPF标准是对公共开放的，而不是封闭的专有路由方案。它是IETF组织开发的一个基于链路状态的内部网关协议。每个路由器维护一个相同的链路状态数据库，保存整个AS的拓扑结构。一旦每个路由器有了完整的链路状态数据库，该路由器就可以自己为根，构造最短路径树，然后再根据最短路径构造路由表。对于大型的网络，为了进一步减少路由协议通信流量，利于管理和计算，OSPF将整个AS划分

2、为若干个区域，区域内的路由器维护一个相同的链路状态数据库，保存该区域的拓扑结构。OSPF路由器相互间交换信息，但交换的信息不是路由，而是链路状态。相对于其它协议，OSPF有许多优点：提供负载均衡功能，如果计算出到某个目的站有若干条费用相同的路由，OSPF路由器会把通信流量均匀地分配给这几条路由，沿这几条路由把该分组发送出去；在一个自治系统内可划分出若干个区域，每个区域根据自己的拓扑结构计算最短路径，这减少了OSPF路由实现的工作量；OSPF属动态的自适应协议，对于网络的拓扑结构变化可以迅速地做出反应，进行相应调整，提供短的收敛期，使路由表尽快稳定化，并且与其它路由协议相比，OSPF在对网络拓扑

3、变化的处理过程中仅需要最少的通信流量；OSPF提供点到多点接口，支持CIDR（无类型域间路由）地址。OSPF的不足之处就是协议本身庞大复杂，实现起来较RIP困难。其特点如下：适应X围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

4、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。2OSPF 的路由计算过程OSPF 协议的路由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（Link State Database，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（Link State Advertisement，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 一起组成链路状态

5、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X带权的有向图，这X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X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。显然，各个路由器各自得到的路由表是不同的。此外，为使每台路由器能将本地状态信息（如可用接口信息、可达邻居信息等）广播到整个自治系统中，在路由器之间要建立多个邻接关系，这使得任何一台路

6、由器的路由变化都会导致多次传递，既没有必要，也浪费了宝贵的带宽资源。为解决这一问题，OSPF 协议定义了“指定路由器”（DR），所有路由器都只将信息发送给DR，由DR 将网络链路状态广播出去。这样就减少了多址访问网络上各路由器之间邻接关系的数量。OSPF 协议支持基于接口的报文验证以保证路由计算的安全性；并使用IP 多播方式发送和接收报文。2.OSPF 相关的基本概念（1）Router ID一台路由器如果要运行OSPF 协议，必须存在Router ID。如果没有配置ID 号，若系统当前配置了Loopback 接口IP 地址，则选择最后配置的Loopback 接口的IP 地址作为router i

7、d；若系统当前没有配置Loopback 接口，则选取第一个配置并UP 的物理接口的IP 地址作为router id。一般建议选择loopback 接口的IP 地址作为本机ID 号，因为该接口永远UP（除非手工shutdown）。（2）DR 和BDRDR（Designated Router，指定路由器）在广播网络或者多点访问网络中，为使每台路由器能将本地状态信息广播到整个自治系统中，在路由器之间要建立多个邻居关系，但这使得任何一台路由器的路由变化都会导致多次传递，浪费了宝贵的带宽资源。为解决这一问题，OSPF 协议定义了DR，所有路由器都只将信息发送给DR，由DR 将网络链路状态广播出去，除DR

8、/BDR 外的路由器（称为DR Other）之间将不再建立邻居关系，也不再交换任何路由信息。哪一台路由器会成为本网段内的DR 并不是人为指定的，而是由本网段中所有的路由器共同选举出来的。BDR（Backup Designated Router，备份指定路由器）如果DR 由于某种故障而失效，这时必须重新选举DR，并与之同步。这需要较长的时间，在这段时间内，路由计算是不正确的。为了能够缩短这个过程，OSPF 提出了BDR的概念。BDR实际上是对DR的一个备份，在选举DR的同时也选举出BDR，BDR也和本网段内的所有路由器建立邻接关系并交换路由信息。当DR失效后，BDR会立即成为DR，并重新选举BD

9、R。（3）区域（Area）随着网络规模日益扩大，当一个网络中的OSPF 路由器数量非常多时，会导致LSDB变得很庞大，占用大量存储空间，并消耗很多CPU 资源来进行SPF 计算。并且，网络规模增大后，拓扑结构发生变化的概率也会增大，导致大量的OSPF 协议报文在网络中传递，降低网络的带宽利用率。OSPF 协议将自治系统划分成多个区域（Area）来解决上述问题。区域在逻辑上将路由器划分为不同的组。不同的区域以区域号（Area ID）标识，其中一个最重要的区域是区域0，也称为骨干区域（backbone area）。骨干区域完成非骨干区域之间的路由信息交换，它必须是连续的，对于物理上不连续的区域，需

10、要配置虚连接（virtual links）来保持骨干区域在逻辑上的连续性。连接骨干区域和非骨干区域的路由器称作区域边界路由器（Area Border Router，简称为ABR）。OSPF 中还有一类自治系统边界路由器（Autonomous System Boundary Router，简称为ASBR），实际上，这里的AS 并不是严格意义的自治系统，连接OSPF 路由域（routing domain）和其它路由协议域的路由器都是ASBR，可以认为ASBR是引入OSPF 外部路由信息的路由器。（4）路由聚合AS 被划分成不同的区域，每一个区域通过OSPF 边界路由器（ABR）相连，区域间可以通过

11、路由汇聚来减少路由信息，减小路由表的规模，提高路由器的运算速度。ABR 在计算出一个区域的区域内路由之后，查询路由表，将其中每一条OSPF 路由封装成一条LSA 发送到区域之外。3.OSPF 的协议报文（1）OSPF 有五种报文类型：HELLO 报文（Hello Packet）：最常用的一种报文，周期性的发送给本路由器的邻居。内容包括一些定时器的数值、DR、BDR 以及自己已知的邻居。DD 报文（Database Description Packet）：两台路由器进行数据库同步时，用DD 报文来描述自己的LSDB，内容包括LSDB中每一条LSA 的摘要（摘要是指LSA 的HEAD，通过该HEA

12、D 可以唯一标识一条LSA）。这样做是为了减少路由器之间传递信息的量，因为LSA 的HEAD 只占一条LSA 的整个数据量的一小部分，根据HEAD，对端路由器就可以判断出是否已有这条LSA。LSR 报文（Link State Request Packet）：两台路由器互相交换DD 报文之后，知道对端的路由器有哪些LSA 是本地的LSDB所缺少的，这时需要发送LSR 报文向对方请求所需的LSA。内容包括所需要的LSA的摘要。LSU 报文（Link State Update Packet）：用来向对端路由器发送所需要的LSA，内容是多条LSA（全部内容）的集合。LSAck 报文（Link Stat

13、e Acknowledgment Packet）用来对接收到的LSU 报文进行确认。内容是需要确认的LSA 的HEAD（一个报文可对多个LSA 进行确认）。4.OSPF 的配置在各项配置中，必须先启动OSPF、指定接口与区域号后，才能配置其它的功能特性。而配置与接口相关的功能特性不受OSPF 是否使能的限制。需要注意的是，在关闭OSPF 后，原来与OSPF 相关的接口参数也同时失效。（1）基本的OSPF 配置对于基本的OSPF 配置，需要进行的操作包括：配置Router ID启动OSPF进入OSPF 区域视图在指定网段使能OSPF（2）OSPF 路由的管理配置OSPF 的路由引入配置OSPF

14、的路由过滤配置OSPF 的路由聚合（3）OSPF 协议本身的参数配置配置OSPF 优先级配置OSPF 定时器配置选举DR 时的优先级配置接口发送报文的开销配置OSPF 的SPF 计算间隔配置发送链路状态更新报文所需时间配置接口发送DD 报文时是否填MTU值配置OSPF等值路由的最大个数(4) 安全性考虑为提高OSPF 在交换路由信息时的安全性，或控制OSPF 报文的扩散X围，可以选择以下配置：配置OSPF 认证配置接口的工作状态(5) OSPF 高级特性的配置配置OSPF 的STUB 区域配置OSPF 的NSSA 区域使能OSPF 的Opaque 能力配置OSPF 与网管系统的配合5.OSPF

15、实例配置例：现有如图3-53所示的实验环境，三台路由器相连，分别为RouterA、RouterB和RouterC。要求将这一网络配置为采用OSPF路由选择协议。图3-53 OSPF配置结构图【配置RouterA】：system-viewQuidwaysysname RouterARouterAinterface Serial 1/0RouterA-Serial1/0ip address 10.0.0.1 255.0.0.0RouterAinterface Ethernet 0/0RouterA-Ethernet0/0ip address 20.0.0.1 255.0.0.0RouterArou

16、ter id 1.1.1.1RouterAospfRouterA-ospf-1area 0RouterA-ospf-1-area-0.0.0.0network 10.0.0.1 0.255.255.255RouterA-ospf-1-area-0.0.0.0network 20.0.0.1 0.255.255.255【配置RouterB】:system-viewQuidwaysysname RouterBRouterBinterface serial 1/0RouterB-Serial1/0ip address 10.0.0.2 255.0.0.0RouterBinterface serial

17、 0/0RouterB-Serial0/0ip address 40.0.0.1 255.0.0.0RouterBrouter id 2.2.2.2RouterBospfRouterB-ospf-1area 0RouterB-ospf-1-area-0.0.0.0network 10.0.0.2 0.255.255.255RouterB-ospf-1area 1RouterB-ospf-1-area-0.0.0.1network 40.0.0.1 0.255.255.255RouterB【配置RouterC】： system-viewQuidwaysysname RouterCRouterCi

18、nterface Serial 0/0RouterC-Serial0/0ip address 40.0.0.2 255.0.0.0RouterCinterface Ethernet 0/0RouterC-Ethernet0/0ip address 30.0.0.1 255.0.0.0RouterCrouter id 3.3.3.3RouterCospfRouterC-ospf-1area 1RouterC-ospf-1-area-0.0.0.1network 40.0.0.2 0.255.255.255RouterC-ospf-1-area-0.0.0.1network 30.0.0.1 0.

19、255.255.255RouterC【查看各路由器的路由表】RouterA的路由表：RouterAdisplay ip routing-table Routing Table: public netDestination/Mask Protocol Pre Cost Nexthop Interface10.0.0.0/8 DIRECT 0 0 10.0.0.1 Serial1/010.0.0.1/32 DIRECT 0 0 127.0.0.1 InLoopBack010.0.0.2/32 DIRECT 0 0 10.0.0.2 Serial1/020.0.0.0/8 DIRECT 0 0 20

20、.0.0.1 Ethernet0/020.0.0.1/32 DIRECT 0 0 127.0.0.1 InLoopBack030.0.0.0/8 OSPF 10 3125 10.0.0.2 Serial1/040.0.0.0/8 OSPF 10 3124 10.0.0.2 Serial1/0127.0.0.0/8 DIRECT 0 0 127.0.0.1 InLoopBack0127.0.0.1/32 DIRECT 0 0 127.0.0.1 InLoopBack0RouterARouterB的路由表：RouterBdisplay ip routing-table Routing Table:

21、 public netDestination/Mask Protocol Pre Cost Nexthop Interface10.0.0.0/8 DIRECT 0 0 10.0.0.2 Serial1/010.0.0.1/32 DIRECT 0 0 10.0.0.1 Serial1/010.0.0.2/32 DIRECT 0 0 127.0.0.1 InLoopBack020.0.0.0/8 OSPF 10 1563 10.0.0.1 Serial1/030.0.0.0/8 OSPF 10 1563 40.0.0.2 Serial0/040.0.0.0/8 DIRECT 0 0 w 40.0.0.1 Serial0/040.0.0.1/32 DIRECT 0 0 127.0.0.1 InLoopBack040.0.0.2/32 DIRECT 0 0 40.0.0.2 Serial0/0127.0.0.0/8 DIRECT 0 0 127.0.0.1 InLoopBack0127.0.0.1/32 DIRECT 0 0 127.0.0.1 InL