前言：
OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先)是一个内部网关协议(Interior Gateway Protocol，简称IGP)，用于在单一自治系统(Autonomous System,AS)内决策路由。是对链路状态路由协议的一种实现，隶属内部网关协议(IGP)，故运作于自治系统内部。著名的迪克斯加算法(Dijkstra)算法被用来计算最短路径树。OSPF分为OSPFv2和OSPFv3两个版本,其中OSPFv2用在IPv4网络，OSPFv3用在IPv6网络。OSPFv2是由RFC 2328定义的，OSPFv3是由RFC 5340定义的。与RIP相比，OSPF是链路状态协议，而RIP是距离矢量协议。

文章目录

一、OSPF基本概念
- 1.内部网关协议和外部网关协议
- 2.OSPF区域
- 3.Router ID
- 4.Router ID选取规则
- 5.DR和BDR
- - 1）DR和BDR的选举方法
  - 2）DR和BDR的选举过程
- 6.OSPF的度量值为COST
- 7.OSPF数据包及类型
- - 1）OSPF数据包
  - 2）OSPF的包类型
- 8.特殊区域
- 9.五种类型
- 10.6种LSA分析
二、抓包实验
- 1.实验环境
- 2.拓扑图
- 3.详细配置
- - 1）抓包分析
  - 2）配置路由
  - 3）查看路由表
- 总结

一、OSPF基本概念

1.内部网关协议和外部网关协议

自治系统（AS）
内部网关协议（IGP）
外部网关协议（EGP）

2.OSPF区域

为了适应大型的网络，OSPF在AS内划分多个区域
每个OSPF路由器只维护所在区域的完整链路状态信息

3.Router ID

OSPF区域内唯一表示路由器的IP地址

4.Router ID选取规则

选取路由器loopback接口上数值最高的IP地址
如果没有loopback接口，在物理端口中选取IP地址最高的
也可以使用router-id命令指定Router ID

5.DR和BDR

1）DR和BDR的选举方法

——自动选举DR和BDR
网段上Router ID最大的路由器将被选举为DR，第二大的将被选举为BDR
——手工选择DR和BDR
优先级范围是0~255，数值越大，优先级越高，默认为1
如果优先级相同，则需要比较Router ID
如果路由器的优先级被设置为0，它将不参与DR和BDR的选举

2）DR和BDR的选举过程

路由器的优先级可以影响一个选举过程，但是它不能强制更换已经存在的DR或BDR路由器

6.OSPF的度量值为COST

COST=10的8次方/BW
最短路径是基于接口指定的代价（cost）计算的

7.OSPF数据包及类型

1）OSPF数据包

承载在IP数据包内，使用协议号89

2）OSPF的包类型

8.特殊区域

1)Stub区域
由于并不是每个路由器都需要外部网络的信息，为了减少LSA泛洪量和路由表条目，就创建了末梢区域，位于Stub边界的ABR将宣告一条默认路由到所有的Stub区域内的内部路由器，不接受自治系统外部信息，同时也拒绝4类LSA，Stub区域不能包含ASBR(除非ABR也是ASBR).
2)Totally Stub区域
Cisco专用区域，不接受自治系统外部路由和自治系统内其他区域汇总路由。
3)NSSA区域
不接受自治系统外部信息，但NSSA可以包含ASBR。
4)Totally NSSA区域
Cisco专用区域，不接受自治系统外部路由和自治系统内其他区域汇总路由

9.五种类型

1）HELLO报文(hello packet)
周期性的发送给本路由器的邻居，使用的组播地址224.0.0.5.
BR和BDR发送和接受报文使用的组播地址是224.0.0.6。HELLO PACKET内容包括一些定时器数值、DR、BDR、以及自己已经知道的邻居。
HELLO 时钟的值与路由收敛速度、网络负荷大小成正比。
缺省情况下，PTP、BROADCAST类型接口发送HELLO报文的时间间隔的值为10秒;PTMP、NBMA类型接口发送HELLO PACKET时间间隔为30秒;

2）DD报文(Database description packet)
相邻路由器直间互发DD报文，报告对方自己所拥有的路由信息内容包括LSDB中每一条LSA摘要(摘要是指LSA的HEAD，通过改HEAD可以唯一标识一条LSA)，这样做的目的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经有了这条LSA。

DATABASE DESCRIPTION PACKET 有两种
(1)空 DD 报文，用来确定MASTER/SLAVE关系。确定MASTER/SLAVE关系后，才发送有路由信息的DD报文
(2)带有路由信息的DD报文，收到有路由信息的DD报文后，路由器比较自己的数据库，发现对方的数据库中有自己需要的数据，则向对方发送LSR(LINK STATE REQUEST)

3）LSR报文(LINK STATE REQUEST PACKET)
两台路由器之间互相交换DD报文后，知道对端的路由器有那些LSA是本地LSDB所缺少的或者对端更新的LSA，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摘要。

4）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的集合

5）LSACK报文(LINK STATE ACKNOWLEDGMENT PACKET)
由于没有使用可靠的TCP协议，但是OSPF包又要求可靠的传输，所以就有了LSACK包。它用来对接收到的LSU报文进行确认。内容是需要确认的LSA的HEAD.

10.6种LSA分析

OSPF 中对链路状态信息的描述都是封装在LSA 中发布出去，常用的LSA 有以下几种类型：

• Router LSA（Type1）：

由每个路由器产生，描述路由器的链路状态和开销，在其始发的区域内传播。

• Network LSA（Type2）

由DR 产生，描述本网段所有路由器的链路状态，在其始发的区域内传播。

• Network Summary LSA（Type3）

由ABR（Area Border Router，区域边界路由器）产生，描述区域内某个网段的路由，并通告给其他区域。

• ASBR Summary LSA（Type4）

由ABR产生，描述到ASBR（Autonomous System Boundary Router，自治系统边界路由器）的路由，通告给相关区域。

• AS External LSA（Type5）

由ASBR 产生，描述到AS（Autonomous System，自治系统）外部的路由，通告到所有的区域（除了Stub 区域和NSSA 区域）。

• NSSA External LSA（Type7）

由NSSA（Not-So-Stubby Area）区域内的ASBR 产生，描述到AS 外部的路由，仅在NSSA 区域内传播

二、抓包实验

1.实验环境

实验软件：eNSP软件
实验设备：五台路由器、一台交换机

2.拓扑图

3.详细配置

1）抓包分析

先点击接口进行抓包
开始配置R1路由器

[R1]dis cu
#
sysname R1
#
interface GigabitEthernet0/0/0ip address 12.0.0.1 255.255.255.252
#interface LoopBack0ip address 1.1.1.1 255.255.255.255
#
ospf 1 router-id 1.1.1.1 area 0.0.0.0 network 1.1.1.1 0.0.0.0 network 12.0.0.0 0.0.0.3

R1配置完接口IP后，查看抓包的状态，可以发现，ospf进程宣告直连网段后，开始发送hello包
接着给R2配置IP

[R2]dis cu
#sysname R2
#
interface GigabitEthernet0/0/0ip address 12.0.0.2 255.255.255.252
#
interface GigabitEthernet0/0/1ip address 23.0.0.1 255.255.255.252
#
interface LoopBack0ip address 2.2.2.2 255.255.255.255
#
ospf 1 router-id 2.2.2.2 area 0.0.0.0 network 2.2.2.2 0.0.0.0 network 12.0.0.0 0.0.0.3 network 23.0.0.0 0.0.0.3 。。省略部分内容

配置完R2的接口，宣告OSPF区域后，会发现，双方会建立邻居关系，查看抓包状态可以发现，双方会发送DBD信息库，双方都会发送数据库请求（LSR），收到ACK；发送更详细的信息库（LAU），收到ACK

2）配置路由

R3配置

[R3] dis cu
#
sysname R3
#
interface GigabitEthernet0/0/1ip address 23.0.0.2 255.255.255.252
#
interface GigabitEthernet0/0/2ip address 35.0.0.1 255.255.255.0
#
interface LoopBack0ip address 3.3.3.3 255.255.255.255
#
ospf 1 router-id 3.3.3.3 area 0.0.0.0 network 23.0.0.0 0.0.0.3 network 35.0.0.0 0.0.0.255network 3.3.3.3 0.0.0.0

R4配置

[R4]dis cu
#sysname R4
#
interface GigabitEthernet0/0/0ip address 35.0.0.2 255.255.255.252
#
interface LoopBack0ip address 4.4.4.4 255.255.255.255
#
ospf 1 router-id 4.4.4.4 area 0.0.0.0 network 4.4.4.4 0.0.0.0 network 35.0.0.0 0.0.0.255

R5配置

#sysname R5
#
interface GigabitEthernet0/0/0ip address 35.0.0.6 255.255.255.252
#
interface LoopBack0ip address 5.5.5.5 255.255.255.255
#
ospf 1 router-id 5.5.5.5 area 0.0.0.0 network 5.5.5.5 0.0.0.0 network 35.0.0.0 0.0.0.255

交换机不用配置

3）查看路由表

配置完成后，ospf协议会开始学习并自动收敛路由表条目
例如查看R1路由表

[R1]dis ip routing-table
Route Flags: R - relay, D - download to fib
------------------------------------------------------------------------------
Routing Tables: PublicDestinations : 14       Routes : 14       Destination/Mask    Proto   Pre  Cost      Flags NextHop         Interface1.1.1.1/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       LoopBack02.2.2.2/32  OSPF    10   1           D   12.0.0.2        GigabitEthernet
0/0/03.3.3.3/32  OSPF    10   2           D   12.0.0.2        GigabitEthernet
0/0/04.4.4.4/32  OSPF    10   3           D   12.0.0.2        GigabitEthernet
0/0/05.5.5.5/32  OSPF    10   3           D   12.0.0.2        GigabitEthernet
0/0/012.0.0.0/30  Direct  0    0           D   12.0.0.1        GigabitEthernet
0/0/012.0.0.1/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet
0/0/012.0.0.3/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet
0/0/023.0.0.0/30  OSPF    10   2           D   12.0.0.2        GigabitEthernet
0/0/035.0.0.0/24  OSPF    10   3           D   12.0.0.2        GigabitEthernet
0/0/0127.0.0.0/8   Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0127.0.0.1/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0
127.255.255.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0
255.255.255.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0

还可以使用 dis ospf pee b 查看邻居关系

总结

OSPF协议主要优点

1、OSPF是真正的LOOP- FREE(无路由自环)路由协议。源自其算法本身的优点。(链路状态及最短路径树算法)

2、OSPF收敛速度快:能够在最短的时间内将路由变化传递到整个自治系统。

3、提出区域(area)划分的概念，将自治系统划分为不同区域后，通过区域之间的对路由信息的摘要，大大减少了需传递的路由信息数量。也使得路由信息不会随网络规模的扩大而急剧膨胀。

4、将协议自身的开销控制到最小。见下:

1)用于发现和维护邻居关系的是定期发送的是不含路由信息的hello报文，非常短小。包含路由信息的报文时是触发更新的机制。(有路由变化时才会发送)。但为了增强协议的健壮性，每1800秒全部重发一次。

2)在广播网络中，使用组播地址(而非广播)发送报文，减少对其它不运行ospf 的网络设备的干扰。

3)在各类可以多址访问的网络中(广播，NBMA)，通过选举DR，使同网段的路由器之间的路由交换(同步)次数由 O(N*N)次减少为 O (N)次。

4)提出NSSA区域的概念，使得NSSA区域内不再传播引入的ASE路由。

5)在ABR(区域边界路由器)上支持路由聚合，进一步减少区域间的路由信息传递。

6)在点到点接口类型中，通过配置按需拨号属性(OSPF over On Demand Circuits)，使得ospf不再定时发送hello报文及定期更新路由信息。只在网络拓扑真正变化时才发送更新信息。

5、通过严格划分路由的级别(共分四极)，提供更可信的路由选择。

6、良好的安全性，ospf支持基于接口的明文及md5 验证。

7、OSPF适应各种规模的网络，最多可达数千台。

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