Open Shortest Path First (OSPF)

动态路由协议介绍

动态路由协议：向路由表中添加远程网络

探索网络

更新和维护路由表

自主网络探索：

通过共享路由表信息路由器能探索到新的网络

动态路由协议的分类

内部网关协议（IGP） 适用于园区架构，范围小的

外部网关协议（BGP） 适用于城域网、骨干网，范围大的

距离矢量协议考虑距离和方向，已经很少遇见

链路状态协议不仅考虑距离和方向，还考虑沿途带宽和负载等，根据链路质量来选择路线

本篇仅讨论OSPF协议

距离矢量

距离矢量的意义：

使用距离矢量路由协议的路由器并不了解到达目的网络的整条路经。该路由器只知道：

自身与目的网络之间的距离

应该往哪个方向或使用哪个接口转发数据包

链路状态

链路状态（Link-State）

链路状态路由协议向全网扩散链路状态信息

链路状态路由协议当网络结构发生变化时立即发送更新信息

链路状态路由协议只发送需要更新的信息

链路状态协议适用于以下情形：

网络进行了分层设计，大型网络通常如此

管理员对于网络中采用的链路状态路由协议非常熟悉

网络对收敛速度的要求极高

有类与无类路由协议

有类路由协议在路由信息更新过程中不发送子网掩码信息

eg：RIPv1、IGRP（EIGRP的前身）

在无类路由协议的路由信息更新中，同时包括网络地址和子网掩码

eg：RIPv2、OSPF、IS-IS、BGP

当今网络中基本上使用的都是无类的网络环境、无类的网络协议，一般不需要考虑分类方式

度量值

度量：

度量是指路由协议用来分配到达远程网络的路由开销的值

不同的路由协议的度量值的单位不同，IP路由协议中使用的度量如下：

带宽——EIGRP

开销——OSPF&IS-IS

延迟——EIGRP

跳数——RIP

负载——EIGRP

可靠性——EIGRP

路由表只存放最优的路由信息

等价负载时会出现多条等价的路由信息

路由的学习（路由通告）和数据的传递相反

管理距离（AD）的用途

度量的用途：用于确定到达目的的最佳路径

管理距离的用途：用于指定路由协议的优先级

协议不同，无法沟通

EIGRP的度量单位metirc

RIP的度量单位是跳数

管理性距离比较

show ip protocols可以看到该动态路由协议的管理距离

直连网络永远是最优先的

距离矢量-网络发现

路由器初始启动—最初的网络发现—直连网络写入路由表

初次路由信息交换

路由信息交换

收敛

路由器收敛完成

当所有路由表包含相同网络信息

路由器继续交换路由信息

当无新信息时收敛结束

网络在达到收敛之前无法完全正常工作

动态路由方便，但是消耗的资源比静态路由多，如：CPU、内存、带宽、背板占用率。在当今，这种资源的消耗可以忽略不计。

OSPF简介

Open Shortest Path First (OSPF)，开放最短路径优先

是一种链路状态路由协议，无路由循环（全局拓扑），RFC2328

“开放”意味着非私有的

管理型距离：110

OSPF采用SPF算法计算达到目的地的最短路径

OSPF维护三张表：邻居表、拓扑表（链路状态数据库）、路由表

OSPF的三张表

邻居表（neighbor table）

OSPF用邻居机制来发现和维持路由的存在，邻居表存储了双向通信的邻居关系OSPF路由器列表的信息。

拓扑表（topology table）

OSPF用LSA（Link State Advertisement 链路状态通告）来描述网络拓扑信息，然后OSPF路由器用拓扑数据库来存储网络的这些LSA。

OSPF路由表（routing table）

对链路状态数据库进行SPF（Dijikstra）计算，而得出的OSPF路由表。

OSPF的基本运行步骤

1.建立邻接关系（Establish router adjacebcies）

2.必要的时候进行DR的选举（Elect the DR/BDR）

3.发现路由（Discover routes）

4.选择合适的路由器（Select appropriate routes）

5.维护路由信息（Maintain routing information）

建立邻接关系-Hello包

Hello包用来发现OSPF邻居并建立相邻关系，通过组播地址：224.0.0.5发送给ALLOSPFRouters

通告两台路由器建立邻接关系所必须统一的参数

在以太网和帧中继网络等多路访问网络中选举指定路由器（DR）和备用指定路由器（BDR）

LSA的泛洪

DR、BDR：接口概念，不是设备概念，即一个设备的不同接口可能是DR也可能是BDR

为减小多路访问网络中的OSPF流量，OSPF会选举一个指定路由器（DR）和一个备用指定路由器（BDR）。

选举规则：最高接口优先级被选作DR，如果优先级相等（默认为1），具有最高的路由器ID（Router-ID）的路由器被选举成DR，并且DR具有非抢占性

指定路由器（DR）：DR负责使用该变化信息更新其他所有OSPF路由器（DRother）

备用指定路由器（BDR）：BDR会监控DR的状态，并在当前DR发生故障时接替其角色

RouterID

用于标识OSPF路由器的ID，全网唯一性。可手动配置，也可动态选举（有Loopback接口时，选择最高的Loopback IP地址；否则，选择最高活跃物理接口的IP地址）

OSPF metric

每个路由器都把自己当作根，并且给予累积成本（Cost值）来计算到达目的地的最短路径

Cost=参考带宽（10^8）/接口带宽（b/s）

OSPF区域

在区域边界可以做路由汇总，减小了路由表

减少了LSA泛洪的范围，有效地把拓扑变化控制在区域内，提高了网络的稳定性

拓扑的变化影响可以只限制涉及本区域

多区域提高了网络的扩展性，有利于组建大规模的网络

OSPF的配置

基本配置

开启OSPF进程（进程编号本地有效）

Router(config)#router ospf process-id

宣告特定的网络到OSPF区域

Router(config-router)#network address wildcard-maskarea area-id

配置示例

Router(config)#router ospf 1

Router(config-router)#network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0

同一台路由器上可以有多个路由协议，具体选路根据管理距离来确定具体的协议