常用的動態路由協議---OSPF
本章目錄
一、OSPF概述
1、按照AS分類
AS是指由同一個技術管理機構管理、使用統一選路策略的一些路由器的集合。
按自治系統分爲
內部網關路由協議（IGP）：運行在AS內部的路由協議，主要解決AS內部的選路問題，發現、計算路由
主要有：RIP1/RIP2、OSPF、ISIS、EIGRP（思科私有協議)
EGP:外部網關路由協議，運行在AS與AS之間的路由協議，他解決AS之間選路問題。
通常有：BGP
2、OSPF
OSPF是一種鏈路狀態路由協議。
在鏈路狀態路由協議中路由器對全網拓撲完全瞭解。是"傳信的路由」，A將信息放在一封信裏發給B，B對其不做任何改變，拷貝下來，並將自己的信息放在另一封信裏，兩封信一起給c，這樣，信息沒有任何改變和丟失，最後所有路由器都收到相同的一堆信，這一堆信就是LSDB。然後，每個路由器運用相同的SPF算法，以自己爲根，計算出SPF Tree(即到達目的地的各個方案），選出最佳路徑，放入路由表中。
3、工作過程
1）建立鄰居表
2）形成鏈路狀態數據庫
3）形成路由表
OSPF接口發送Hello包，建立鄰居關係，之後學習鏈路狀態信息（互相發送LSA鏈路狀態通告相互通告路由），形成鏈路狀態數據庫。再通過Dijkstra算法，計算最短路徑樹（cost最小）後放入路由表。
4、OSPF區域
4.1 OSPF區域
爲了適應大型的網絡，OSPF在AS內劃分多個區域，每個OSPF路由器只維護所在區域的完整鏈路狀態信息，然後將一個區域的LSA簡化和彙總後由邊界路由（ABR）轉發給另一個區域。
1）區域的ID可以表示爲十進制的數字或者是一個IP。
2）區域的劃分上，一般Area 0是骨幹區域，其他爲非骨幹區域，非骨幹區域無法直接通信，所有通信必須經過骨幹區域。
4.2 路由器（DR和BDR）
1）Router ID ：OSPF區域內唯一標識路由器的IP地址
2）Router ID選取規則：
選取路由器loopback接口上數值最高的IP地址
如果沒有loopback接口，在物理端口中選取IP地址最高的
上面兩個都是自動選取的，下面這個是手動選取的規則：
使用router-id命令指定Router lD
3）DR和BDR
當多臺OSPF路由器連到同一個多路訪問網段時，如果每兩臺路由器之間都相互交換LSA，那麼該網段將充滿着衆多LSA條目，爲了能夠儘量減少LSA的傳播數量，這時候需要一個路由器和所有的路由器互換LSA，減少LSA的數量，那麼這個路由器被稱爲DR；在選DR的時候，也會選出一個作爲備份，稱爲BDR；最後其他路由器（DRothers）只和DR和BDR形成鄰接關係。
4）DR和BDR的選舉方法
自動選舉DR和BDR
網段上Router ID最大的路由器將被選舉爲DR，第二大的將被選舉爲BDR
手工選擇DR和BDR
優先級範圍是0～255，數值越大，優先級越高，默認爲1
如果優先級相同，則需要比較Router lD
如果路由器的優先級被設置爲0，它將不參與DR和DBR的選舉
現實中，很少能有路由器同時開機，所以先上線的是DR，第二上線的是BDR。
注：當DR和BDR存在時，除非他倆down了，不然沒法強制更換。
5）在OSPF中使用224.0.0.5和224.0.0.6作爲組播地址，選舉時，大家都是用組播地址224.0.0.5發送Hello包（這個時候路由器都認爲自己是DR），當DR和BDR選出來後，DR和BDR使用224.0.0.5發送，其他路由器使用224.0.0.6發送。
4.3、OSPF的度量值：COST
規則：數值越小越優先
最短路徑是基於接口指定的代價（COST）計算的
計算公式=108/BW
常用的端口與COST
| 接口類型 | COST（108/BW） |
|---|---|
| Gigabit Ethernet | 0.1 |
| fast Ethernet | 1 |
| Ethernet | 10 |
| 電話線56K | 1785 |
4.4、OSPF數據包（5個包）
OSPF數據包承載在lP數據包內，使用協議號89
| OSPF的包類型 | 描述 |
|---|---|
| Hello包 | 用於發現和維持鄰居關係，選舉DR和BDR |
| 數據庫描述包(DBD) | 用於向鄰居發送摘要信息以同步鏈路狀態數據庫 |
| 鏈路狀態請求包(LSR) | 在路由器收到包含新信息的DBD後發送，用於請求更詳細的信息 |
| 鏈路狀態更新包(LSU) | 收到LSR後發送鏈路狀態通告(LSA)，一個LSU數據包可能包含幾個LSA |
| 鏈路狀態確認包(LSAck) | 確認已經收到DBD/ LSU，每個LSA需要被分別確認 |
4.5、OSPF的7個狀態
| 狀態 | 作用 |
|---|---|
| down狀態 | 初始化，沒有來自鄰居的Hello包 |
| init狀態 | 收到第一個Hello包，但沒發出去，建立了自己的鄰居表 |
| 2 Way 狀態 | 雙向建立會話，鄰居表都建立完成 |
| Exstart狀態 | 建立主從關係 |
| Exchange狀態 | 交換摘要信息，到確認信息收到 |
| Loading狀態 | 加載詳細信息 |
| fu11狀態 | 完全連接，計算最短路徑，並載入路由表 |
4.6、OSPF的4個網絡類型
| 網絡類型 | 說明 |
|---|---|
| 點到點網絡(Point-to-Point) | 自動發現鄰居，不需DR/BDR、組播224.0.0.5 |
| 廣播多路訪問網絡(Broadcast MultiAccess，BMA) | 自動發現鄰居、選DR/BDR、組播224.0.0.5、224.0.0.6 |
| 非廣播多路訪問網絡(None Broadcast MultiAccess，NBMA) | 手工指定鄰居、選DR/BDR、單播（AMT使用） |
| 點到多點網絡(Point-to-Multipoint) （星型結構） | 自動發現鄰居，不需DR/BDR、組播224.0.0.5 |
4.7、OSPF的特點
可適應大規模網絡
路由變化收斂速度快
無路由環
支持變長子網掩碼VLSM
支持區域劃分
支持以組播地址發送協議報
4.8、OSPF與RIP的比較
| OSPF | RIP V1 | RIP V2 |
|---|---|---|
| 鏈路狀態路由協議 | 距離矢量路由協議 | 同V1 |
| 沒有跳數的限制 | RIP的15跳限制，超過15跳的路由被認爲不可達 | 同V1 |
| 支持可變長子網掩碼(VLSM) | 不支持可變長子網掩碼(VLSM) | 支持可變長子網掩碼(VLSM) |
| 收斂速度快 | 收斂速度慢 | 同V1 |
| 使用組播發送鏈路狀態更新 | 週期性廣播更新整個路由表 | 週期性組播更新整個路由表 |
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
創建ospf進程，配置Router ID
[R1-ospf-1]area 0
創建區域0，區域0位骨幹
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.1 0.0.0.0
宣告直連路由，使用反掩碼
[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，更換自身網段即可。
在R3上查看OSPF動態學習的路由
補充：
| 路由協議或路由種類 | 優先級 |
|---|---|
| Direct | 0 |
| OSPF | 10 |
| IS-IS | 15 |
| Static | 60 |
| RIP | 100 |
| OSPF ASE | 150 |
| BGP | 255 |