链路状态路由协议 OSPF (一)
OSPF（开放最短路径优先协议）是一种基于链路状态的动态路由协议，默认支持VLSM（变长子网掩码）、无路由环路、快速收敛等功能。由Internet工程任务协会（IETF）于1988年开发，在RFC 2328中标准化。其核心优势在于能够快速收敛、避免路由环路，并支持复杂的网络拓扑配置。
OSPF的工作过程包括：建立领接关系、交换链路状态信息、构建链路状态数据库、计算最短路径树并生成路由表等步骤。
OSPF将AS划分为多个区域以适应大型网络环境：区域ID标识区域；骨干区域用于连接不同区域；非骨干区域负责内部路由管理。
配置OSPF需使用以下命令：
router ospf 1启动OSPF进程
router-id设置路由器标识
network定义直连网段地址及子网掩码
area指定区域ID
实验中通过配置多台路由器并连接主机验证网络连通性：各路由器需正确设置接口IP地址和子网掩码，并通过ping指令测试主机间通信是否正常。
作者简介：一名正在校的云计算与网络运维专业的学生，在日常生活中积极分享自己的学习心得与实践经验。
座右铭：低头谨慎，则不言于行；态度端正，则无处不严。
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目录
前言
一.OSPF的基本概念
1.什么是OSPF
2.OSPF路由协议概述
(1)内部网关协议和外部网关协议
（2） 运行链路状态路由协议
二.ospf 的工作过程简述
三.ospf 的区域概念
1.OSPF区域的作用
2.区域ID
3.区域
四.ospf 配置命令
五.本章小实验
（1）路由器1（R1）
(2) 路由器2 （R2）
(3) 路由3（R3）
(4) 路由4（R4）
（5）配置主机
前言
在本章中,我们将深入研究链路状态路由协议OSPF,并全面掌握其基本概念和运行机制。熟练掌握其配置基础命令的操作方法也是本次章节的重点之一。
本章重点： OSPF的基本概念 OSPF配置
一.OSPF的基本概念
1.什么是OSPF
开放型最短路径优先协议（OSPF）是一种基于开放标准的链路状态路由选择协议。该协议负责实现两大核心功能：①路径选择；②路径交换。IETF于1988年研发了OSPF，并在RFC 2328中对其最新版本（OSPFv2）进行了详细描述。
2.OSPF路由协议概述
OSPF作为一种主流的动态路由协议，在网络中得到了广泛应用。它属于基于链路状态的路由协议，并且能够确保快速收敛、避免环路，并支持VLSM和汇总功能以及层级划分等优先点。当OSPF协议应用于网络时，默认情况下大多数路由将由其自动计算并生成；无需人工配置即可完成该过程；在拓扑结构变化时；系统会自动重新计算并更新路径信息；从而极大地方便了网络管理工作的开展；但需要注意的是；如果未能结合具体应用场景进行详细规划；就可能导致性能不佳或出现故障情况。
(1)内部网关协议和外部网关协议
自治系统（AS）：能够自主选择合适的动态路由协议以确保网络之间的通信连接
通常情况下相当于一个企业内部通常在一个管理域内只采用一种动态路由协议
- 内部网络管理协议（INMP）：负责在一个自治系统内部进行路径决策。该类协议通常包括像RIP和OSPF这样的典型代表。
- 外部网络管理协议（ENMP）：负责在多个自治系统之间进行路径规划。
- IGP的主要功能是解决一个自治系统内的通信问题；而EGP则主要负责不同自治系统之间的通信连接。
（2） 运行链路状态路由协议
配置链路状态路由协议的路由器就像是每个 router 都「展示」自己掌握的所有网络 topology 信息，在完成与相邻 router 建立邻接关系后进行 chain road information 的交流。继而学习区域内所有存在的 link 和 node 信息，并构建区域内完整的 network topology 图。确保区域内所有 router 都维护着一致且完整的 link-state database。
①
各自绘制
②
相互交流
③
绘制整个链路图
二.ospf 的工作过程简述
- 搭建连接关系 即邻近路由器间交换信息 了解彼此的存在
- 路由器被彼此传送其运行状况 即各自拥有的网络拓扑知识
- 构建数据存储系统 路由器接收相邻设备发送的状态信息 并整合形成完整的网络运行状况报告
- 基于网络拓扑结构计算出到每个节点的最佳路线 然后构建以当前设备为中心的最佳通向下指令树
- 根据上述最优指令树生成最终运行决策表
例子：
三.ospf 的区域概念
1.OSPF区域的作用
对比之下，在应对大规模网络环境方面表现出色的是OSPF路由协议。相较于RIP而言，在网络规模扩大时能够更好地适应这一要求的是SPF机制的具体实现方式是什么？
- 为适应大型网络OSPF而将AS划分为多个较小的AS。
- OSPF路由器主动仅学习区域内的完整链路状态而不必全面了解整个AS的所有链路状态。
2.区域ID
区域是通过一个32位的区域ID（Area ID）来标识的。
区域既可以表现为单一十进制数值的形式（即X），也可以采用点分十进制格式（如X.Y）。该网络设备支持上述两种数值表达形式。
3.区域
区域（或者区域0.0.0.0）是为骨干区域保留的区域ID号。
在ospf环境下每个网络只能配置一个骨干域。该骨干域指定为area 0。该骨干域负责协调不同区域间的链路状态数据交换，并与所有非骨干域建立连接以实现通信。
四.ospf 配置命令
配置路由器采用OSPF协议，并设置其ID为1。
指定路由器的标识符为网络设备标识符。
定义直连网络段地址字段、子网络掩码字段以及区域字段指定区域编号。
启动OSPF路由进程
Router(config)# router ospf process-id
指定OSPF协议运行的接口和所在的区域
Router(config-router)# network address inverse-mask area area-id
修改接口的优先级
Router(config-if)#ip ospf priority priority
修改接口的Cost值
Router(config-if)#ip ospf cost cost
查看路由表
Router#show ip route
查看邻居列表及其状态
Router#show ip ospf neighbor
查看OSPF的配置
Router#show ip ospf
查看OSPF接口的数据结构
Router#show ip ospf interface type number
五.本章小实验
实现全网通，使用OSPF协议。
（1）路由器1（R1）
配置接口
Router#config
Router(config)#int f0/0
Router(config-if)#ip add 10.0.0.1 255.255.255.252
Router(config-if)#no sh
Router(config-if)#int f0/1
Router(config-if)#ip add 192.168.1.1 255.255.255.0
Router(config-if)#no sh
配置OSPF
Router(config)#router ospf 1
Router(config-router)#router-id 1.1.1.1
Router(config-router)#network 10.0.0.0 0.0.0.3 area 0
Router(config-router)#network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0
(2) 路由器2 （R2）
配置接口
Router(config)#int f0/1
Router(config-if)#ip add 10.0.0.2 255.255.255.252
Router(config-if)#no sh
Router(config-if)#int f0/0
Router(config-if)#ip add 10.0.0.5 255.255.255.252
Router(config-if)#no sh
Router(config-if)#int f1/0
Router(config-if)#ip add 10.0.0.9 255.255.255.252
Router(config-if)#no sh
配置OSPF
Router(config)#router ospf 1
Router(config-router)#router-id 2.2.2.2
Router(config-router)#network 10.0.0.0 0.0.0.3 area 0
Router(config-router)#network 10.0.0.4 0.0.0.3 area 0
Router(config-router)#network 10.0.0.8 0.0.0.3 area 0
(3) 路由3（R3）
配置接口
Router(config)#int f0/0
Router(config-if)#ip add 10.0.0.10 255.255.255.252
Router(config-if)#no sh
Router(config-if)#int f0/1
Router(config-if)#ip add 192.168.2.1 255.255.255.0
Router(config-if)#no sh
配置OSPF
Router(config)#router ospf 1
Router(config-router)#router-id 3.3.3.3
Router(config-router)#network 10.0.0.8 0.0.0.3 area 0
Router(config-router)#network 192.168.2.0 0.0.0.255 area 0
(4) 路由4（R4）
配置接口
Router(config)#int f0/0
Router(config-if)#ip add 10.0.0.6 255.255.255.252
Router(config-if)#no sh
Router(config-if)#int f0/1
Router(config-if)#ip add 192.168.3.1 255.255.255.0
Router(config-if)#no sh
配置OSPF
Router(config)#router ospf 1
Router(config-router)#router-id 4.4.4.4
Router(config-router)#network 10.0.0.4 0.0.0.3 area 0
Router(config-router)#network 192.168.3.0 0.0.0.255 area 0
（5）配置主机
IP 子网掩码 网关
pc0 192.168.1.2 255.255.255.0 192.168.1.1
pc1 192.168.2.2 255.255.255.0 192.168.2.1
pc2 192.168.3.2 255.255.255.0 192.168.3.1
配置完成后通过查看R1 R2 R3 R4 的路由表，并使用ping命令验证网络是否正常。
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