OSPF路由协议的概念及应用简述

OSPF路由协议

• OSPF路由协议概述

• • 自治系统(AS)
  • OSPF是链路状态路由协议

• OSPF的工作过程

• OSPF的基本概念

• • DR和BDR

  • • 指定路由器(DR)

  • DR和BDR的选举方法

  • OSPF的度量值为COST

• OSPF的数据包类型

• • OSPF数据包
  • OSPF的包类型

• OSPF邻接关系的构成

• OSC supports a variety of network types, including small networks, large networks, and wide area networks.

• The appropriate environment for configuring OSPFP is network scenarios requiring dynamic routing.

• • The key features of OSPFP are its ability to handle large-scale networks and its efficient path computation mechanism.
    • The operational model of OSPFP encompasses three primary data tables: link-state database, routing table, and protocol instance table.

• Comparing with RIP: How do the operational mechanisms differ between OSPFP and RIP?

  • 实际操作

OSPF路由协议概述

内部路由器协议（IGP）和外部路由器协议（EGP）

自治系统(AS)

AS是由网络管理员基于统一选路策略管理的一组路由器集合。根据运行环境划分为IGP：内部网关路由协议（负责处理AS内部路由选择问题），具体包括RIP1/RIP2、OSPF和ISIS等协议；以及EGP：外部网关路由协议（根据应用场景划分EGP：外部网关路由协议），负责处理不同AS之间的路由选择问题）。

OSPF是链路状态路由协议

OSPF的工作过程

邻居列表
链路状态数据库
路由表

构建邻接关系与链路状态数据库之间的联系：获取链路状态信息；基于链路状态数据库实现最优树的生成：采用Dijkstra算法

建立邻接关系

链路状态数据库

最短路径树

路由表

OSPF的基本概念

OSPF网络分区
为适应大规模网络系统需求，OSPF将AS内部划分为多个分区
每个OSPF路由器仅维护自身所管理区域内完整的链路状态信息
Region ID（区域ID）
Region ID可表示为十进制整数形式
也可表示为IP地址形式
骨干分区Area 0
该分区负责跨区域路由信息的传播
非骨干分区
非骨干分区之间的路由器必须通过骨干分区实现通信连接
标准分区：末梢节点（Stub）类型
完全末梢分区：完全末梢（Total Stub）类型
非纯末梢分区：NSA类型
Router ID（路由器ID）
在OSPF区域内作为唯一标识符的路由器IP地址地址空间中的一个地址值
Router ID选取规则：选择该区域内具有最高数值的loopback接口上IP地址值；若该区域无loopback接口，则从物理端口中选取具有最高数值的IP地址值；也可通过router-id命令指定Router ID

DR和BDR

广播网络中建立邻接关系
构成n(n一—1)/2个 邻接关系

指定路由器(DR)

其他路由器(DRothers)只和DR及BDR形成邻接关系

DR和BDR的选举方法

自动选举DR和BDR
在该网络段中，Router ID数值最大的路由器会被选为主备路由器（DR），其次大的则会被选为主备备份路由器（BDR）
手工选择DR和BDR
此配置选项允许用户自行指定哪些Router被选为主备路由器（DR）或主备备份路由器（BDR）。其优先级范围从0到255，在此范围内数值越大表示优先级越高，默认情况下该值会被设置为1·如果所选Router具有相同的优先级，则需比较其Router ID值以确定其位置
当路由器的优先级设置为0时，则不会参与 DR 或 DBR 的选举过程

路由器的优先级能够起到在选举过程中分配角色的作用。然而，在现有网络架构中，这些路由器不会被迫更换现有的DR或BDR配置。

OSPF的组播地址
224.0.0.5
224.0.0.6

OSPF的度量值为COST

COST= 10⁸/BW
最短路径是基于接口指定的代价(cost)计算的

接口类型	代价(10⁸/BW)
Fast Ethernet	1
Ethernet	10
56K	1785

OSPF的数据包类型

OSPF数据包

承载在IP数据包内，使用协议号89

OSPF的包类型

OSPF的包类型	描述
Hello包	用于发现和维持邻居关系，选举DR和BDR
数据库描述包(DBD)	用于向邻居发送摘要信息以同步链路状态数据库
链路状态请求包(LSR)	在路由器收到包含新信息的DBD后发送，用于请求更详细的信息
链路状态更新包(LSU)	收到LSR后发送链路状态通告(LSA)，一个LSU数据包可能包含几个LSA
链路状态确认包(LSAck)	确认已经收到DBD/ LSU，每个LSA需要被分别确认

OSPF邻接关系的建立

OSPF启动的第一个阶段是使用Hello报文建立双通信的过程

OSPF启动的第二个阶段是建立完全邻接关系

OSPF的网络类型

OSPF将网络划分为四类不同的类型

OSPF的应用环境

从以下几个方面考虑OSPF的支持：

1. 网络规模
2. 网络拓扑
3. 特殊需求
4. 设备特性

OSPF的特点

该系统能够有效处理大规模网络环境
网络路由变化具有较快的收敛速度
系统运行过程中不会产生循环 routings
该系统支持灵活配置变长的子网掩码VLSM模式
系统具备区域划分功能设置
该系统允许通过组播地址发送相关协议信息

OSPF工作过程中的三张表

邻居列表 数据链路库 路由表

OSPF与RIP的比较

OSPF	RIP v1	RIP v2
链路状态路由协议	距离矢量路由协议	距离矢量路由协议
没有跳数的限制	RIP的15跳限制，超过15跳的路由被认为不可达	RIP的15跳限制，超过15跳的路由被认为不可达
支持可变长子网掩码(VLSM)	不支持可变长子网掩码支持(VLSM)	支持可变长子网掩码(VLSM)
收敛速度快	收敛速度慢	收敛速度慢
使用组播发送链路状态更新	周期性广播更新整个路由表	周期性组播更新整个路由表

实际操作

在R1界面下启用gbo-ethernet（Gigabit Ethernet）子接口以配置IP地址
在Rl-GigabitEthernet子接口上指定IP地址为"192.168.48"并设置默认网关为"255.255.255"
在Rl-Gigabit Ethernet主接口下解除端口连接状态
在Rbo-ethernet（Gigabit Ethernet）子接口上启用gbo-ethernet（Gigabit Ethernet）主接口
在Ro-Ethernet（Gigabit Ethernet）子接口上指定IP地址为"36.89793". "76"并设置默认网关为"全掩码"
进入oSPF区域并配置直连网络段信息
关闭oSPF进程以避免不必要的网络广播