TCPIP路由交换技术（第二版）课件 项目8.5 掌握OSPF路由协议及配置

项目8部署和实施企业网与Internet互联授课教师：管秀君吉林交通职业技术学院学习任务8.5掌握OSPF路由协议及配置8.5.1

OSPF概念OSPF概述OSPF：OpenShortestPathFirst，开放最短路径优先由IETF(InternetEngineeringTaskForce)组织开发

OSPF是链路状态协议，采用SPF算法

OSPF是IGP(InteriorGatewayProtocol)协议，用于在自治系统AS

(AutonomousSystem)内发现和计算路由相关RFC文档:RFC2328，RFC1583，RFC2178优

点

无自环收敛速度快支持区域划分支持验证组播发送协议报文基于带宽来选择路径支持等值路由支持VLSM(变长子网掩码)和CIDROSPF支持各种规模的网络，最多可支持几百台路由器OSPF支持的网络类型

（1）Point-to-point链路层协议是PPP或LAPB时，默认网络类型为点到点网络。无需选举DR和BDR，当只有两个路由器的接口要形成邻接关系的时候才使用。（2）Broadcast链路层协议是Ethernet、FDDI、TokenRing时，默认网络类型为广播网，以组播的方式发送协议报文。（3）NBMA链路层协议是帧中继、ATM、HDLC或X.25，默认网络类型为NBMA。手工指定邻居。（4）Point-to-MultiPoint（PTMP）没有一种链路层协议会被缺省的认为是Point-to-MultiPoint类型。点到多点必然是由其他网络类型强制更改的，常见的做法是将非全连通的NBMA改为点到多点的网络。多播hello包自动发现邻居，无需手工指定邻居。OSPF术语（1）RouterIDRouterID采用32位无符号整数，形式如：X.X.X.X，唯一标识一台OSPF设备。一般需要手工配置，通常将其配置为该路由器的某个接口的IP地址；在没有手工配置RouterID的情况下，一些厂家的路由器支持自动从当前所有接口的IP地址自动选举一个IP地址作为RouterID。OSPF协议用IP报文直接封装协议报文，协议号是89。（2）指定路由器（DR）在广播和NBMA类型的网络上，OSPF协议指定一台路由器DR（DesignatedRouter）来负责传递信息（3）备份指定路由器（BDR）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（BackupDesignatedRouter）的概念。BDR实际上是对DR的一个备份。OSPF术语（4）邻居表（NeighborDatabase）邻居表中包括所有建立联系的邻居路由器。（5）链接状态表（拓扑表）（LinkStateDatabase）链接状态表中包含了网络中所有路由器的链接状态。它表示着整个网络的拓扑结构。同Area内的所有路由器的链接状态表，都是相同的。（6）路由表（RoutingTable）RIP协议的路由表是在链接状态表的基础之上，利用SPF算法计算而来。OSPF报文类型

OSPF的报文共有五种类型：（1）HELLO报文（HelloPacket）：HELLO报文最常用的一种报文，周期性的发送给本路由器的邻居。（2）DBD报文（DatabaseDescriptionPacket）：DBD报文描述自己的LSDB，包括LSDB中每一条LSA的摘要（摘要是指LSA的HEAD，可唯一标识一条LSA），根据HEAD，对端路由器就可以判断出是否已经有了这条LSA；DBD用于数据库同步。（3）LSR报文（LinkStateRequestPacket）：LSR报文用于向对方请求自己所需的LSA。内容包括所请求的LSA的摘要。（4）LSU报文（LinkStateUpdatePacket）：LSU报文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。（5）LSAck报文（LinkStateAcknowledgmentPacket）：LSAck报文用来对接收到的DBD，LSU报文进行确认。OSPF邻居状态机（1）Down：邻居状态机的初始状态，是指在过去的Dead-Interval时间内没有收到对方的Hello报文。（2）Attempt：只适用于NBMA类型的接口，处于本状态时，定期向那些手工配置的邻居发送Hello报文。（3）Init：本状态表示已经收到了邻居的Hello报文，但是该报文中列出的邻居中没有包含我的RouterID（对方并没有收到我发的Hello报文）。（4）2-Way：本状态表示双方互相收到了对端发送的HELLO报文，建立了邻居关系。在广播和NBMA类型的网络中，两个接口状态是DROther的路由器之间将停留在此状态。其他情况状态机将继续转入高级状态。（5）ExStart：在此状态下，路由器和它的邻居之间通过互相交换DBD报文（该报文并不包含实际的内容，只包含一些标志位）来决定发送时的主/从关系。建立主/从关系主要是为了保证在后续的DBD报文交换中能够有序的发送。（6）Exchange：路由器将本地的LSDB用DBD报文来描述，并发给邻居。（7）Loading：路由器发送LSR报文向邻居请求对方的DBD报文。（8）Full：在此状态下，邻居路由器的LSDB中所有的LSA本路由器全都有了。即，本路由器和邻居建立了邻接（adjacency）状态。邻居状态机转换图OSPF邻居状态机OSPF路由计算过程OSPF协议计算路由有以下三个主要步骤：第一步：描述本路由器周边的网络拓扑结构，并生成LSA。第二步：将自己生成的LSA在自治系统中传播。并同时收集所有的其他路由器生成的LSA。第三步：根据收集的所有的LSA计算路由。8.5.2

OSPF区域的划分OSPF单区域的问题当一个巨型网络中运行OSPF路由协议，就会遇到如下问题：路由器数量的增多会导致LSDB非常庞大，占用大量的存储空间，LSDB同步会需要很长时间增加运行SPF算法的复杂度，导致路由器的CPU负担很重拓扑结构变化会导致大量的OSPF协议报文在传递，降低了网络的带宽利用率，同时所有的路由器重新进行路由计算OSPF区域——划分区域解决方法：将自治系统划分成不同的区域(Area)

每一个网段必须属于一个区域，或者说每个运行OSPF协议的接口必须指明属于某一个特定的区域，区域用区域号(AreaID)来标识。不同的区域之间通过ABR来传递路由信息Area1BackboneArea0External

ASArea2OSPFRouter的类型路由器根据在自治系统中的不同位置划分为以下四种类型：IAR（InternalAreaRouter）ABR（AreaBorderRouter）BBR（BackBoneRouter）ASBR（ASBoundaryRouter）LSA的类型常见的六种LSA类型：Type1:RouterlinkentryType2:NetworklinkentryType3and4:SummarylinkentryType5:ASexternallinkentryType6:NSSAexternallinkentryOSPF区域类型(1)OSPF协议里把区域划分为以下5种类型：（1）标准区域

这个默认的区域接收链路状态更新、路由汇总和外部路由信息。（2）骨干区域(backbonearea)

骨干区域是连接所有其他区域的中心点，区域号总是“0”。所有其他区域都连接到这个区域以交换路由信息。Area0Area1Area2AS100OSPF区域类型(2)（3）末节区域(stubarea)

不接受任何自治系统外部路由的信息，比如非OSPF网络的信息。使用缺省的0.0.0.0路由连接AS外的网络。末节区域不能包含ASBR。（4）完全末节区域(totallystubarea)

不接受任何AS外部的路由，及AS内部的其他区域的汇总信息。使用缺省的路由发送数据包到外部网络或是其他区域。不包含ASBR。Area20.0.0.0External

ASXX单一出口

特点：通常只能有一个出口区域内不能有ASBR

不能是Area0(Backbone)

不能使用虚连接(Virtuallinks)OSPF区域类型(3)（5）非完全末节区域(not-so-stubbyarea)

定义了Type-7的LSA。NSSA提供类域末节区域和完全末节区域同样的好处。但，在NSSA中允许存在ASBR。

NSSA区域可以使用Type-7LSA引入非OSPF路由到OSPF区域，Type-7LSA仅在NSSA区洪泛，通过ABR转化成Type-5LSA。Type5LSA

Type7LSARIParea0NSSAarea

ASBRABRLSAType(1)LSATypeLSA名称LSA描述1Router-LSA每一个路由器都会生成。这种LSA描述某区域内路由器端口链路状态的集合。只在所描述的区域内洪泛。2Network-LSA由DR生成，用于描述广播型网络和NBMA网络。这种LSA包含了该网络上所连接路由器的列表。只在该网络所属的区域内洪泛。LSAType(续)LSATypeLSA名称LSA描述3Network-Summary-LSA由区域边界路由器(ABR)产生，描述到AS内部本区域外部某一网段的路由信息，在该LSA所生成的区域内洪泛。4ASBR-Summary-LSA由区域边界路由器(ABR)产生，描述到某一自治系统边界路由器(ASBR)的路由信息，在该LSA所生成的区域内洪泛。5AS-external-LSA由自治系统边界路由器(ASBR)产生，描述到AS外部某一网段的路由信息，在整个AS内部洪泛。7ASExternalLSA类型7的LSA被应用在非完全末节区域中（NSSA）。OSPF协议计算过程LSDBLSAofRTALSAofRTBLSAofRTCLSAofRTD(2)每台路由器的LSDB(3)由链路状态数据库生成带权有向图CABD346CABD234CABD234CABD234CABD234RTARTCRTD4326(1)网络的拓扑结构(4)每台路由器分别以自己为根节点计算最小生成树RTB2OSPF虚连接所有的区域必须和骨干区域相连，而且骨干区域自身也必须是连通的。由于网络的拓扑结构复杂，有时无法满足这个条件。为此，OSPF提出了虚连接的概念。Area2Area0(Backbone)Area3Area1VirtualLinkTransitArea虚连接是指在两台ABR之间，穿过一个非骨干区域(转换区域—transitarea)，建立的一条逻辑上的连接通道。OSPF虚连接（续）虚连接是指在两台ABR之间，穿过一个非骨干区域即转换区域（transitArea）建立的一条逻辑上的连接通道。“逻辑通道”是指两台ABR之间多台运行OSPF的路由器只是起到一个转发报文的作用（由于协议报文的目的地址不是这些路由器，所以这些报文对于他们是透明的，只是当作普通的IP报文来转发），两台ABR之间直接传递路由信息。8.5.3

OSPF协议的配置配置步骤

配置OSPF协议的基本步骤：设置路由器的ID号启动OSPF

宣告相应的网段这三个步骤是配置OSPF的最基本的三个步骤，其中启动ospf和宣告相应网段是其中必需的两个步骤，而RouterID的设置，则不是必需完成的。基本命令(基本配置)（1）指定一个OSPF进程的RouterID

router-id<ip-address>（2）启动OSPF路由协议进程

routerospf<processid>（3）定义OSPF协议运行的接口以及对这些接口定义区域ID

network<ip-address>

<wildcard-mask>area<area-id>基本命令(区域配置)定义一个区域为末节区域或完全末节区域

area<area-id>stub[no-summary][default-cost<cost>]

定义一个区域为非完全末节区域

area<area-id>nssa[no-redistribution][default-information-originate[metric<metric-value>][metric-type<type>]][no-summary]

配置区域间路由聚合

area<area-id>range<ip-address><net-mask>[advertise|not-advertise]基本命令(重分布)

配置通告缺省路由

notifydefaultroute[always][metric<metric-value>][metric-type<type>][route-map<map-tag>]

配置重分布其它路由协议

redistribute<protocol>[as<as-number>][peer

<peer-address>][tag<tag-value>][metric<metric-value>][metric-type<type>][route-map<map-tag>]

注：控制其他协议符合条件的路由导入OSPF自治系统中，使用该命令后路由器成为一个ASBR。基本命令(认证)

（1）在OSPF区域上使用认证的配置命令router(config-if)#area<area-id>authentication[message-digest]（2）简单口令认证类型的接口配置命令

router(config-if)#ip

ospf

message-digest-key

<password>8.5.4多区域OSPF的配置实例多区域OSPF的配置某高校有东（East）、西（West）两个校区，分别建立了两个校区的校园网子网，两个校区的校园网边界路由器分别为R2和R3，将两个校区的校园网子网连接起来，形成一个完整的互联互通的校园网。配置（1）R1的配置：

R1(config)#interfacefastEthernet0/0R1(config-if)#ipaddress12.0.0.1255.255.255.0R1(config-if)#noshutdownR1(config-if)#exR1(config)#interfaceLoopback0R1(config-if)#ipaddress1.1.1.1255.255.255.255R1(config-if)#noshutdownR1(config-if)#exR1(config)#routerospf10R1(config-router)#router-id1.1.1.1R1(config-router)#network12.0.0.00.0.0.255area1R1(config-router)#network1.1.1.10.0.0.0area1

配置（2）R2的配置：R2(config)#interfacefastEthernet0/0R2(config-if)#ipaddress12.0.0.2255.255.255.0R2(config-if)#noshutdownR2(config-if)#exR2(config)#interfacefastEthernet0/1

R2(config-if)#ipaddress23.0.0.1255.255.255.0

R2(config-if)#noshutdownR2(config-if)#exR2(config)#interfaceLoopback0R2(config-if)#ipaddress2.2.2.2255.255.255.255R2(config-if)#noshutdownR2(config-if)#exR2(config)#routerospf10

R2(config-router)#router-id2.2.2.2R2(config-router)#network12.0.0.00.0.0.255area1R2(config-router)#network23.0.0.00.0.0.255

area

0R2(config-router)#network2.2.2.20.0.0.0area0

配置（3）R3的配置：R3(config)#interfacefastEthernet0/0R3(config-if)#ipaddress34.0.0.1255.255.255.0

R3(config-if)#noshutdownR3(config-if)#exR3(config)#interfacefastEthernet0/1R3(config-if)#ipaddress23.0.0.2255.255.255.0

R3