链路状态路由协议-OSPF的各种概念

前言：
一、OSPF
- 1、OSPF的介绍的简介：
- 2、OSPF的基本特点
- 3、Router-ID
- 4、OSPF Cost
- 5、OSPF的三种表
- 6、OSPF的五种报文
- 7、七种状态
- 8、DR、DBR的含义与作用
- 9、LSA泛洪
- 10、OSPF area的概念
- 11、骨干路由器、区域边界路由器
- 12、配置aera指令
实验部分

前言：

动态路由的分类1.按工作原理可以分为：距离矢量协议，链路状态协议
2.按工作范围可以分为：内部网关协议IGP，外部网关协议EGP
3.按路由更新时是否携带子网掩码可以分为：有类路由协议，无类路由协议

上篇我们简单介绍了RIP 的协议，这篇我们来了解另一个动态的协议OSPF,链路状态协议

如上图的情况，rip以下一跳为度量，则会选择64k的路径，而非下面的1G 的最优路线，且rip的更新路由表时候是整个表一起发给临近路由，当网络上的路由器比较多的时候，就会造成宽带较大的花销。
人们对这种现象进行改进，于是有了更先进和科学的OSPF链路状态路由协议的出现。

一、OSPF

1、OSPF的介绍的简介：

开放式最短路径优先OSPF (Open Shortest Path First)是IETF组织开发的，一个基于链路状态的内部网关协议( Interior Gateway Protocol) 。
目前针对IPv4协议使用的是OSPF Version 2 (RFC2328)﹔针对IPv6协议使用OSPF Version 3 (RFC2740)。如无特殊说明，本文中所指的OSPF均为OSPF Version 2。

2、OSPF的基本特点

OSPF作为基于链路状态的协议，能够解决RIP所面临的诸多问题。此外，OSPF还有以下优点:
（1）OSPF采用组播形式收发协议报文，这样可以减少对其它不运行OSPF路由器的影响。
（2）OSPF支持无类型域间选路(CIDR)。
（3）OSPF支持对等价路由进行负载分担。
（4）OSPF支持报文认证

3、Router-ID

以OSPF协议工作的路由器，每台路由器在都有着自己的ip，一般指定为loopback的ip为router-id，若不指定则选取其中一个端口 ip为本路由器的Route-id。

4、OSPF Cost

（1）OSPF使用cost“开销”作为路由度量值
（2）OSPF接口cost=100M/接口带宽，其中100M去OSPF的参考带宽(reference-bandwidth)，可以修改
（3）每一个激活OSPF的接口都有一个cost值
（4）一条OSPF路由的cost由该路由从起源一路到达本地的所有入接口cost值的总和

5、OSPF的三种表

（1）邻居表（Peer table）OSPF是一种可靠的路由协议，要求在路由器之间传递链路状态通告之前，需先建立OSPF邻居关系，hello报文用于发现直连链路上的其他OSPF路由器，再经过一系列的OSPF消息交互最终建立起全毗邻的邻居关系，OSPF路由器的邻居信息显示在邻居表中。
（2）链路状态数据库（Link-state database，简称LSDB）OSPF用LSA (link state Advertisement，链路状态通告）来描述网络拓扑信息，然后OSPF路由器用LSDB来存储网络的这些LSA。OSPF将自己产生的以及邻居通告的LSA搜集并存储在LSDB中。掌握LSDB的查看以及对LSA的深入分析才能够深入理解OSPF。
（3）OSPF 路由表（Routing table）基于LSDB进行SPF (Dijkstra算法)计算，而得出的OSPF路由表。

6、OSPF的五种报文

报文类型	报文作用
Hello报文	周期性发送，用来发现和维持OSPF邻居关系。
DD报文（database description packet）	描述本地LSDB的摘要信息，用于两台设备进行数据库同步
LSR报文(Link State Request packet）	用于向对方请求所需的LSA，设备只有在OSPF邻居双方成功交换DD报文后才会向对方发出LSR报文。
LSU报文(Link State Update packet）	用于向对方发送其所需要的LSA
LSAck报文(Link State Acknowledgment packet)	用来对收到的LSA进行确认。

hello报文，10s为周期更新时间，40s为死亡时间

7、七种状态

理由指令可以查看的邻居关系

[R1]dis ospf peer

8、DR、DBR的含义与作用

1、OSPF会选择一个指定路由器（DR）和一个备份指定路由器（BDR）。当多路访问网络发生变化时，DR负责更新其他所有OSPF路由器。BDR会监控DR 的状态，并在当前DR发生故障时接替其角色。
2、只有建立邻接关系的邻居路由器才会交换链路状态信息，不是跟所有邻居都建立邻接关系
在网络中选举两台路由器：DR和BDR，网络内所有路由器只与DR和BDR建立邻接关系（广播型网络中会选DR和BDR，PPP网络中不会选举DR和BDR）
（DP相当于中介，其他非制定路由通过它更新路由表）

注意OSPF为“接口敏感型协议”，DR及BDR的身份状态是基于OSPF接口的。
MA网络中，所有的DRother路由器均只与DR和BDR建立邻接关系，DRother间不建立全毗邻邻接关系。
如此一来，该多路访问网络中设备需要维护的OSPF邻居关系大幅减小:M=(n-2)×2+1,LSA的泛洪问题也可以得到一定的缓解。

9、LSA泛洪

10、OSPF area的概念

单区域存在的问题：
（1）LSA泛洪严重，OSPF路由器的负担很大。
（2）区域内部动荡会引起全网路由器的SPF计算。
（3）LSDB庞大，资源消耗过多，设备性能下降，影响数据转发。
（4）每台路由器都需要维护的路由表越来越大，单区域内路由无法汇总
多区域的优点：

（area0为骨干区域）
减少了LSA洪泛的范围，有效地把拓扑变化控制在区域内，达到网络优化的目的。
在区域边界可以做路由汇总，减小了路由表。
充分利用OSPF特殊区域的特性，进一步减少LSA泛洪，从而优化路由。
多区域提高了网络的扩展性，有利于组建大规模的网络。

rea0为骨干区域，负责在非骨干区域之间中转由区域边界路由器归纳的链路状态通告信息。为了防止出现环路，OSPF要求所有的非骨干区域之间不能直接进行LSA的交互，而必须通过Area0骨干区域进行中转，因此所有的非骨干区域必须都与Area0“直接相连”

11、骨干路由器、区域边界路由器

区域内路由器 lnternal Router
区域边界路由器（ABR） Area Border Router
骨干路由器 Backbone Router
AS边界路由器（ASBR） AS Boundary Router

12、配置aera指令

在各个路由器端口ip设置好ip后

[R1]interface g 0/0/2                #进G2接口
[R1-GigabitEthernet0/0/2]ip address 192.168.1.254 255.255.255.0   #配置IP地址
[R1]interface GigabitEthernet 0/0/0                  #切换接口
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 192.168.12.1 255.255.255.0    #配置IP地址
[R1]ospf router-id 1.1.1.1                  #给ospf 1 设置名称为1.1.1.1
[R1-ospf-1]area 0                       #进入骨干区域 0
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.1.0 0.0.0.255   #在骨干区域内设置IP地址和反掩码地址
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.12.0 0.0.0.255  #在骨干区域内设置IP地址和反掩码地址

查看指令

[R1] display ospf brief   #查看OSPF协议相关运行参数
[R1]②display ospf peer    #查看OSPF邻居表
[R1] display ospf lsdb     #查看LSDB表
[R1] display ospf routing    #查看OSPF路由

实验部分

1、如图，先对路由器个主机各个端口进行设置

[R1] int g0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip add 192.168.1.254 24
[R1-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[R1-GigabitEthernet0/0/1]ip add 10.0.0.1 24

2、对各个端口进行域area 的分配（一个网段只能给一个域，不能既给area 0又给area 1，且有多个域时，area 0 必须有且处于中枢位置）

如图，我们将R1的g0/0/0、g0/0/1，R2的g0/0/0归于area 1,将R2的g0/0/1，R3的g0/0/0和g0/0/1归于area 0（pc的相连的端口已经无其他路由，为避免浪费带宽将该直连端口静默掉）

[R1]ospf 1 router-id 1.1.1.1
[R1-ospf-1]network 10.0.0.0 0.0.0.255    #网段+反子网掩码，反子网掩码二进制时0为严格要求，1为任意
[R1-ospf-1]network 192.168.1.0 0.0.0.255
[R1-ospf-1]int g0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]silent-interface g0/0/0  #静默端口 g0/0/0[R2]ospf 1 router-id 2.2.2.2
[R2-ospf-1]area 0
[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 11.0.0.0 0.0.0.255
[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]area 1
[R2-ospf-1-area-0.0.0.1]network 10.0.0.0 0.0.0.255   #R2端口一个归属于area1， 一个归属area 0[R3-ospf-1-area-0.0.0.2]area 0
[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 11.0.0.0 0.0.0.255
[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.2.0 0.0.0.255

查看表（下一篇我们详细讲解六种lsa，和归属的路由器类型）

[R3]dis ospf lsdbOSPF Process 1 with Router ID 3.3.3.3Link State Database Area: 0.0.0.0Type      LinkState ID    AdvRouter          Age  Len   Sequence   MetricRouter    2.2.2.2         2.2.2.2            169  36    80000009       1Router    3.3.3.3         3.3.3.3            120  48    80000005       1Network   11.0.0.1        2.2.2.2            169  32    80000002       0Sum-Net   10.0.0.0        2.2.2.2            301  28    80000001       1Sum-Net   192.168.1.0     2.2.2.2            300  28    80000001       2

成功ping通

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