常用的动态路由协议---OSPF
本章目录
一、OSPF概述
1、按照AS分类
AS是指由同一个技术管理机构管理、使用统一选路策略的一些路由器的集合。
按自治系统分为
内部网关路由协议（IGP）：运行在AS内部的路由协议，主要解决AS内部的选路问题，发现、计算路由
主要有：RIP1/RIP2、OSPF、ISIS、EIGRP（思科私有协议)
EGP:外部网关路由协议，运行在AS与AS之间的路由协议，他解决AS之间选路问题。
通常有：BGP
2、OSPF
OSPF是一种链路状态路由协议。
在链路状态路由协议中路由器对全网拓扑完全了解。是"传信的路由”，A将信息放在一封信里发给B，B对其不做任何改变，拷贝下来，并将自己的信息放在另一封信里，两封信一起给c，这样，信息没有任何改变和丢失，最后所有路由器都收到相同的一堆信，这一堆信就是LSDB。然后，每个路由器运用相同的SPF算法，以自己为根，计算出SPF Tree(即到达目的地的各个方案），选出最佳路径，放入路由表中。
3、工作过程
1）建立邻居表
2）形成链路状态数据库
3）形成路由表
OSPF接口发送Hello包，建立邻居关系，之后学习链路状态信息（互相发送LSA链路状态通告相互通告路由），形成链路状态数据库。再通过Dijkstra算法，计算最短路径树（cost最小）后放入路由表。
4、OSPF区域
4.1 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，然后将一个区域的LSA简化和汇总后由边界路由（ABR）转发给另一个区域。
1）区域的ID可以表示为十进制的数字或者是一个IP。
2）区域的划分上，一般Area 0是骨干区域，其他为非骨干区域，非骨干区域无法直接通信，所有通信必须经过骨干区域。
4.2 路由器（DR和BDR）
1）Router ID ：OSPF区域内唯一标识路由器的IP地址
2）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
上面两个都是自动选取的，下面这个是手动选取的规则：
使用router-id命令指定Router lD
3）DR和BDR
当多台OSPF路由器连到同一个多路访问网段时，如果每两台路由器之间都相互交换LSA，那么该网段将充满着众多LSA条目，为了能够尽量减少LSA的传播数量，这时候需要一个路由器和所有的路由器互换LSA，减少LSA的数量，那么这个路由器被称为DR；在选DR的时候，也会选出一个作为备份，称为BDR；最后其他路由器（DRothers）只和DR和BDR形成邻接关系。
4）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 lD
如果路由器的优先级被设置为0，它将不参与DR和DBR的选举
现实中，很少能有路由器同时开机，所以先上线的是DR，第二上线的是BDR。
注：当DR和BDR存在时，除非他俩down了，不然没法强制更换。
5）在OSPF中使用224.0.0.5和224.0.0.6作为组播地址，选举时，大家都是用组播地址224.0.0.5发送Hello包（这个时候路由器都认为自己是DR），当DR和BDR选出来后，DR和BDR使用224.0.0.5发送，其他路由器使用224.0.0.6发送。
4.3、OSPF的度量值：COST
规则：数值越小越优先
最短路径是基于接口指定的代价（COST）计算的
计算公式=108/BW
常用的端口与COST
| 接口类型 | COST（108/BW） |
|---|---|
| Gigabit Ethernet | 0.1 |
| fast Ethernet | 1 |
| Ethernet | 10 |
| 电话线56K | 1785 |
4.4、OSPF数据包（5个包）
OSPF数据包承载在lP数据包内，使用协议号89
| 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 |
4.5、OSPF的7个状态
| 状态 | 作用 |
|---|---|
| down状态 | 初始化，没有来自邻居的Hello包 |
| init状态 | 收到第一个Hello包，但没发出去，建立了自己的邻居表 |
| 2 Way 状态 | 双向建立会话，邻居表都建立完成 |
| Exstart状态 | 建立主从关系 |
| Exchange状态 | 交换摘要信息，到确认信息收到 |
| Loading状态 | 加载详细信息 |
| fu11状态 | 完全连接，计算最短路径，并载入路由表 |
4.6、OSPF的4个网络类型
| 网络类型 | 说明 |
|---|---|
| 点到点网络(Point-to-Point) | 自动发现邻居，不需DR/BDR、组播224.0.0.5 |
| 广播多路访问网络(Broadcast MultiAccess，BMA) | 自动发现邻居、选DR/BDR、组播224.0.0.5、224.0.0.6 |
| 非广播多路访问网络(None Broadcast MultiAccess，NBMA) | 手工指定邻居、选DR/BDR、单播（AMT使用） |
| 点到多点网络(Point-to-Multipoint) （星型结构） | 自动发现邻居，不需DR/BDR、组播224.0.0.5 |
4.7、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
4.8、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 | 同V1 |
| 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 | 同V1 |
| 支持可变长子网掩码(VLSM) | 不支持可变长子网掩码(VLSM) | 支持可变长子网掩码(VLSM) |
| 收敛速度快 | 收敛速度慢 | 同V1 |
| 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 |
二、配置
先配端口IP地址
R1
[R1]int LoopBack 1
[R1-LoopBack1]ip address 1.1.1.1 32
[R1]ospf 1 router-id 1.1.1.1
创建ospf进程，配置Router ID
[R1-ospf-1]area 0
创建区域0，区域0位骨干
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.1 0.0.0.0
宣告直连路由，使用反掩码
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.10.0 0.0.0.255
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.0.0.0 0.0.0.3
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]q
R2和R3配置相同，更换自身网段即可。
在R3上查看OSPF动态学习的路由
补充：
| 路由协议或路由种类 | 优先级 |
|---|---|
| Direct | 0 |
| OSPF | 10 |
| IS-IS | 15 |
| Static | 60 |
| RIP | 100 |
| OSPF ASE | 150 |
| BGP | 255 |