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第八章 OSPF 路由协议

2长春大学计算机学院网络工程系邵丹

课程目录 8.1 OSPF 简介

8.2 基本 OSPF 配置

8.3 OSPF 度量 8.4 OSPF 和多路访问网络

8.5 更多 OSPF 配置

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8.1 OSPF 简介


OSPF 是链路状态型路由协议 –RIP 是距离向量型路由协议，会出现路由环路、水平分割等问题。

OSPF 收敛很快 –RIP 由于保持时间导致收敛很慢。

OSPF 支持 VLSM 和 CIDR

– RIPv1 不支持。

8.1.1 OSPF 优点


OSPF 的度量是基于带宽的–RIP 基于跳数

OSPF 仅仅当拓扑改变时发送路由更新，且只发变化的更新。–RIP 每隔 30 秒发送自己的路由表

网络规划要仔细，可能会导致次优化路由两种开发标准的路由协议 :

RIP, 简单但是有限制 OSPF, 功能强大但是对设备要求高

8.1.1 OSPF 优点


对资源的要求高 :–内存 ( 三张表 : 毗邻表，拓扑表，转发表 )–CPU ( 最短路径优先算法 )

网络规划要谨慎划分区域问题配置简单协议复杂初始时的流量可能导致网络流量非常大

8.1.2 OSPF 缺点


五种类型的 OSPF 包 IP 包首部协议号为 89; 目的地址 = 224.0.0.5 or 224.0.0.6

数据链路层首部 : 目的 MAC 地址 =01-00-5E-00-00-05 or 01-00-5E-00-00-06

8.1.3 OSPF 封装

IP Header

Protocol Number

Frame Header

CRCPacket Payload

Frame Payload

89 - OSPF 88 - EIGRP6 - TCP17 - UDP


8.1.3 OSPF 封装 OSPF LSP 的五种类型


8.1.4 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) 。


Hello

afadjfjorqpoeru39547439070713

Router IDHello/dead intervalsNeighborsArea-IDRouter priorityDR IP addressBDR IP addressAuthentication passwordStub area flag

* * * *

* 条目在邻居关系中必须匹配

Hello

A

D E

CB

8.1.4 Hello 协议


8.1.4 Hello 协议 OSPF Hello 和 Dead 间隔－默认情况下 , 在点对点链路和多路访问的网络中， Hello 间隔为 10 秒。－在 NBMA 的网络中， Hello 间隔为 30 秒。－默认情况下， Dead 间隔是 Hello 间隔的 4 倍。


8.1.5 OSPF 链路状态更新 LSU 目的

–用于 OSPF 路由更新 LSA 目的

–包含邻居和路径开销信息


8.1.6 OSPF 算法 OSPF 使用 Dijkstra’s SPF 算法


8.1.7 管理距离 OSPF 的默认管理距离为 110

OSPF 比 IS-IS 和 RIP 优先

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8.2 基本 OSPF 配置


8.2.1 实验拓扑单域 OSPF


8.2.2 router ospf 命令启用 OSPF 使用以下命令 :

R1(config)#router ospf process-id

Process id : 是一个介于 1 和 65535 之间的数字，由网络管理员选定。 process-id 仅在本地有效，这意味着路由器之间建立相邻关系时无需匹配该值。


8.2.3 network 命令 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。– 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 。


8.2.3 network 命令

例：配置路由器 R2R2(config)#router ospf 1R2(config-router)#network 192.168.12.0 0.0.0.255 area 0R2(config-router)#network 192.168.23.0 20.0.0.255 area 0


确定路由器 ID ，通过以下顺序确定1. 使用通过 OSPF router-id 命令配置的 IP 地址。2. 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。3. 如果未配置环回接口，则路由器会选择其所有物理接口的最高活动 IP 地址。

8.2.4 OSPF 路由器 ID


8.2.4 OSPF 路由器 ID

R2(config-router)#router-id 2.2.2.2


8.2.5 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 show ip protocols show ip ospf show ip ospf interface


8.2.5 验证 OSPF R2#show ip ospf

Routing Process “ospf 1” with ID 2.2.2.2Start time;00;50;57.156 ， Time elapsed;00;42;41.880 Supports only single TOS(TOS0) routes Supports opaque LSA Supports Link-local Signaling (LLS) Supports area transit capability Router is not originating router-LSAs with maxium metricInitial SPF schedule delay 5000 msecs Minimum hold time between two consecutive SPFs 10000 msecs Maximum wait time between two consecutive SPFs 10000 msecs

<output omitted>


8.2.5 验证 OSPF R2#show ip ospf interface

Serial0/0/0 is up ， line protocol is upInternet Address 192.168.12.2/24 ， Area 0Process ID 1 ， Router ID 2.2.2.2 ， Network Type POINT_TO_POINT ， Cost:781Transmit Delay is 1 sec ， State POINT_TO_POINT ，Timer intervals configured ， Hello 10 ， Dead 40 ， Wait 40 ， Retransmit 5Hello due in 00;00;05Supports Link-local Signaling (LLS)IETF NSF helper support enabledIETE NSF helper support enabled Index 1/1 ， flood queue length 0Next 0x0(0)/0x0(0)Last flood scan length is 1 ， maximum is 1Last flood scan time is 0 msec ， maximum is 0 msecNeighbor Count is 1 ， Adjacent neighbor count is 1Adjacent with neighbor 1.1.1.1Suppress hello for 0 neighbor(s)


8.2.5 验证 OSPF

R2#show ip ospf neighbor

Neighbor ID Pri State Dead Time Address Interface

3.3.3.3 0 FULL/ - 00;00;35 192.168.23.3 Serial0/0/1

1.1.1.1 0 FULL/ - 00;00;38 192.168.12.1 Serial0/0/0


8.2.5 验证 OSPF R2#show ip ospf database

OSPF Router with ID (2.2.2.2) (Process ID 1)

Router Link States (Area 0)Link ID DV Router Age Seq# Checksum Link

count1.1.1.1 1.1.1.1 240 0x80000005 0x00BA35 32.2.2.2 2.2.2.2 1308 0x80000008 0x00D7C0 53.3.3.3 3.3.3.3 1310 0x80000004 0x00282D 54.4.4.4 4.4.4.4 44 0x80000007 0x009AFE 3


8.2.6 检查路由表

R2#show ip route

<output omitted>

C 192.168.12.0/24 is directly connected ， Serial0/0/0

C 192.168.23.0/24 is directly connected ， Serial0/0/1

O 192.168.34.0/24 [110/128] via 192.168.23.2 ， 00;07;27 ， Serial0/0/1

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8.3 OSPF 度量


8.3.1 OSPF 度量 OSPF 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


8.3.1 OSPF 度量

Topology Table Net Cost Out Interface10.2.2.0 7 To010.3.3.0 17 To010.3.3.0 20 E0

TokenRing

Cost=10

Cost=6FDDI

Cost=1

A B C

选作到达网络 10.3.3.0 的最佳路径。

10.1.1.0/24 10.2.2.0/24 10.3.3.0/24

10.4.4.0/24

Cost=10

E0

To0


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


8.3.1 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


8.3.2 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

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8.4 OSPF 和多路访问网络


8.4.1 OSPF 支持的网络类型

Point-to-Point

NBMA

Broadcast Multiaccess

X.25Frame Relay

广播多路访问

点到点

非广播多路访问


8.4.2 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

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。

DR/BDR 不会发生在点对点网络中。


8.4.3 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


8.4.3 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？

–首先启动 DR ，再启动 BDR ，然后启动其它所有路由器；–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


8.4.4 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


8.4.4 OSPF 接口优先级

Broadcast Network

61.64.0.2/24 E0

61.64.0.1/24E0

S0200.2.1.2/30

A

B

Broadcast Network

Point-to-Point Network

E1172.16.0.2/24

172.16.0.1/24E0 S0

201.2.1.2/30

201. 2.1.1/30S0D

C

Point-to-Point Network

200. 2.1.1/30S1

DR of 61.64.0.0/24

DR of 172.16.0.0/24

例：假设所有路由器的优先级相同


8.4.5 验证 DR 选举

R1#show ip ospf neighbor Neighbor ID Pri State Dead Time Address Interface

2.2.2.2 1 FULL/BDR 00;00;37 192.168.1.2 GigabitEthernet0/0

3.3.3.3 1 FULL/DROTHER 00;00;37 192.168.1.3 GigabitEthernet0/0

4.4.4.4 1 FULL/DROTHER 00;00;34 192.168.1.4 GigabitEthernet0/0


8.4.5 验证 DR 选举 R1#show ip ospf interface

GigabitEthernet0/0 is up ， line protocol is up Internet Address 192.168.1.1/24 ， Area 0 Process ID 1 ， Router ID 1.1.1.1 ， Network Type BROADCAST ， Cost; 10 Transmit Delay is 1 sec ， State DR ， Priority 1Designated Router(ID)1.1.1.1 ， Interface address 192.168.1.1Backup Designated Router(ID)2.2.2.2 ， Interface address 192.168.1.2Timer intervals configured ， Hello 10 ， Dead 40 ， Wait 40 ， Retransmit 5Hello due in 00;00;09 Supports Link-local Signaling (LLS)Index 2/2 ， flood queue length 0 Next 0x0(0)/0x0(0) Last flood scan length is 1 ， maximum is 1 Last flood scan time is 0 msec ， maximum is 4 msec Neighbor Count is 3 ， Adjacent neighbor count is 3Adjacent with neighbor 2.2.2.2 （ Backup Designated Router） Adjacent with neighbor 3.3.3.3Adjacent with neighbor 4.4.4.4

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8.5 更多 OSPF 配置


8.5.1 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


8.5.2 OSPF 度量修改可使用 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。

R1(config-router)#auto-cost reference-bandwidth {1—4294967}


8.5.3 OSPF 时间修改修改 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 secondsRouter(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


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

–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，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

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