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OSPF路由协议单区域概念及配置

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OSPF路由协议单区域概念及配置
知识1：OSPF概述

开放式最短路径优先协议（Open Shortest Path First，OSPF）是基于开放标准的发链路状态路由选择协议

1.OSPF是内部网关路由协议

内部网关路由协议(IGP)：用于在单一自治系统(Autonomous System-AS)内决策路由

自制系统（AS）：执行统一路由策略的一组网络设备的组合

2.OSPF区域

为了适应大型的网络，OSPF在AS内划分多个区域；一定要划分区域0（骨干区域），其他区域必须和区域0相连。

每个OSPF路由器只维护所在区域的完整的链路状态信息

3.链路状态路由协议

OSPF是链路状态路由协议，链路状态路由协议中的路由器了解OSPF网络内的链路状态信息

链路状态路由协议中，直连的路由器之间建立邻接关系，互相“交流”链路信息，来“画”出完整的网络结构

知识2：Router ID

Router ID 是在OSPF区域内唯一标识一台路由器的IP地址。

Router ID选取规则
§  首先，路由器选取它所有loopback接口上数值最高的IP地址

§  如果没有loopback接口，就在所有物理端口中选取一个数值最高的IP地址
Router ID 不具备强占性，Router ID 只要选定就不会改变，即使是物理接口关闭，Router ID 也不会变，除非重启路由器或进程。

知识3：OSPF的工作过程
邻居列表
•        列出每台路由器全部已经建立邻接关系的邻居路由器
链路状态数据库（LSDB）
•        列出网络中其他路由器的信息，由此显示了全网的网络拓扑
路由表
•        列出通过SPF算法计算出的到达每个相连网络的最佳路径

知识4：OSPF邻接关系

邻接关系的建立过程

建立邻接关系的条件

1、Area-id：两个路由器必须在共同的网段上，它们的端口必须属于该网段上的同一个区，且属于同一个子网
2、验证（Authentication OSPF）：同一区域路由器必须交换相同的验证密码，才能成为邻居
3、Hello Interval和Dead Interval： OSPF协议需要两个邻居路由器的这些时间间隔相同，否则就不能成为邻居路由器。
4、stub区域标记：两个路由器可以在Hello报文中通过协商Stub区域的标记来成为邻居

知识5：OSPF的网络接口类型

路由器接口类型不同，在建立邻接关系的时候，OSPF路由器执行的操作也略有不同，所以定义了4种类型，如下

知识6：OSPF多址网络中的ＤＲ与ＢＤＲ

一个网段上的其他路由器都和指定路由器（DR）构成邻接关系，而不是它们互相之间构成邻接关系
广播多址型网络选DR或BDR在2-way阶段，他们不具备强占性，要想成为DR必须先成为BDR。

DR与BDR的选举

通过Hello报文选择DR和BDR来代表OSPF网段
通过组播发送Hello报文
具有最高OSPF优先级的路由器会被选为DR
如果OSPF优先级相同，则具有最高Router ID的路由器会被选为DR
其他的路由器(DRothers)只和DR及BDR路由器之间形成邻接关系

每台路由器的每一个多点访问的接口都有一个路由器的优先级（Router Priosrity），用一个8位的无符号整数来表示，范围是0—255，数值越大，优先级越高，默认优先级是1，可以通过命令ip ospf priority来更改，具有0优先级的路由器不能成为DR或BDR。

知识7：OSPF包类型

1.HELLO协议：

当路由器上启动OSPF进程时，每台路由器都会间隔一定的时间发送Hello包

Hello包通过组播地址224.0.0.5发送

OSPF路由器使用Hello包发起建立邻接关系并监视这种关系的存在和消失

在广播网或者点对点网上，Hello的发送间隔是10秒；在NBMA网络上，Hello的发送间隔是30秒

2.Hello报文用于发现和维护邻居关系，并保证邻居间的双向通信。不同类型的网络种，Hello协议的工作方式如下：

多址网络：周期性的组播Hello包，允许邻居的动发现，尝试进行指定路由器DR/备份路由器BDR的选举。

点到多点型网络：发送Hello包给于直连的能通信的全部路由器。

DBD和LSR报文用于建立邻接关系。
LSU和LSAck报文用于实现OSPF可靠的更新机制。

知识8：OSPF的路由传播

整个OSPF的拓扑图可以描绘成一组互联的路由器或一组互联的节点。为了使这些节点能够在这些逻辑的拓扑上完全的进行路由选择，每一个节点都必须拥有一个关于这个拓扑结构的相同的拓扑图，这个拓扑图就是拓扑数据库，也叫链路状态数据库。这个数据库由路由器可以接收到的所有LSA组成。在拓扑图中发生的一个变化将可以表示为一条或多条LSA的变化。
泛洪（Flooding）过程就是将这些变化或更新的LSA发送到整个网络中去，以保证每一个节点的数据库都可以更新。
泛洪过程将会使用到下面两种类型的OSPF报文
链路状态更新报文（Link State Updatapackets，类型4）
链路状态确认报文（Link State Acknowledgmentpackets，类型5）

在点到点网络中，路由器以组播的方式将更新报文发送到组播地址（224.0.0.5）。在点到多点网络上，路由器是以单播方式将更新报文发送到邻接邻居的接口地址的。

在广播型的网络上，DRouthers路由器只能和ＤＲ与ＢＤＲ路由器形成邻接关系，因此更新报文将发送到组播地址（２２４.０.０.６），相应，ＤＲ路由器也将以组播的方式发送包含ＬＳＡ的更新包问道网络上与之建立邻接关系的路由器。接着，所有的路由器将从他们所有其他的接口上泛洪ＬＳＡ通告。

知识９：OSPF度量值

OSPF用来度量路径优劣的度量值称为Cost（代价），是指从该接口发送出去的数据报的出站口代价。并用１６位无符号的整数表示，范围在１--65535之间。默认代价是，表示一个整数，ＢＷ是指再接口上配置的带宽，而是Cisco路由器使用的参考带宽。
接口的代价值可以通过命令 ip　ospf　Cost　来改变

知识10：ＯＳＰＦ路由协议的应用环境

1.OSPF的使用地方

　　　 网络的规模 ：网络中的路由器在10台以上；中等或大规模的网络

网络的拓扑结构 ：网络的拓扑结构为网状，并且任意两台路由器之间都有互通的需求

其它特殊的需求 ：要求路由变化时能够快速收敛，要求路由协议自身的网络开销尽量降低

对路由器自身的要求 ：运行OSPF协议时，对路由器的CPU的处理能力及内存的大小都有一定的要求，性能很低的路由器不推荐使用OSPF协议

2.OSPF的特点

       可适应大规模网络

路由变化收敛速度快

无路由环

支持变长子网掩码VLSM

支持区域划分

支持以组播地址发送协议报

　　3.OSPF与RIP的比较

知识11：OSPF单区域介绍

１．区域ＩＤ

　　是通过一个32为的区域ＩＤ（Aera ID）来标识的。

2.相连的路由器接口

     指的是连接到区域的路由器的接口。一个路由器的接口属于且仅属于一个区域。

3.路由器链路状态通告列表

     区域内的每台路由器产生的链路状态通告，他描述了连接到区域的路由器接口的状态。

4.网络链路状态通告列表

     由DR/BDR产生的链路状态通告。用于描述链接到该区域的路由器。

5.汇总链路状态通告列表

     由ABR发起的链路状态通告。用于描述区域间的或者达到AS外部的路径信息

6.最短路径树

     每台路由器都会以自身作为树的根利用SPF算法来计算到达目的网络的最短路劲。

知识12：配置命令

v     配置loopback接口地址
Router(config)# interface loopback 0
Router(config-if)# ip address IP地址掩码

v     启动OSPF路由进程
Router(config)# router ospf 进程号

v     指定OSPF协议运行的接口和所在的区域
Router(config-router)# network 网络号反向掩码 area 区域号

v     修改接口的Cost值
Router(config-if)#ip ospf cost number

例如：
Router(config)#interface s0
Router(config-if)#ip ospf cost 1000

v     配置OSPF计时器
Router(config-if)#ip ospf hello-interval 时间(s)
Router(config-if)#ip ospf dead-interval 时间(s)

例如：
Router(config)#interface e0
Router(config-if)#ip ospf hello-interval 5
Router(config-if)#ip ospf dead-interval 20

v     查看邻居列表
Router#show ip ospf neighbor

v     查看链路状态数据库
Router#show ip ospf database

v     查看路由表
Router#show ip route

查看OSPF的配置
Router#show ip ospf

v     查看OSPF接口数据结构
Router#show ip ospf interface 接口