一、OSPF路由協(xié)議（Open Shortest Path First），開(kāi)放最短路徑優(yōu)先協(xié)議。是一種典型的鏈路狀態(tài)的路由協(xié)議，OSFP將鏈路狀態(tài)廣播數(shù)據(jù)包LSA（Link State Advertisement）傳送給在某一區(qū)域內(nèi)的所有路由器。
二、OSPF路由協(xié)議特點(diǎn)：
1、支持層次化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，便于簡(jiǎn)化大型網(wǎng)絡(luò)
2、劃分區(qū)域（area）網(wǎng)絡(luò)，方便擴(kuò)展
3、快速響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)變化、觸發(fā)更新
4、網(wǎng)絡(luò)帶寬占用少、路由收斂速度快
5、屬于無(wú)類路由協(xié)議，支持VLSM和CIDR
三、OSPF的工作原理：
1、雙方發(fā)送HELLO報(bào)文，
2、建立鄰接關(guān)系
3、發(fā)送LSA（鏈路狀態(tài)通告）
4、LSA泛洪
5、區(qū)域中的每臺(tái)路由器形成相同的LSDB（鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)）
6、根據(jù)LSDB形成無(wú)環(huán)路的拓樸圖
7、每臺(tái)路由器利用SPF算法，以自己為根計(jì)算出到達(dá)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的最短路徑，并寫(xiě)入路由表
四、OSPF報(bào)文類型：HELLO DBD LSR LSU LSACK
Hello報(bào)文：用于發(fā)現(xiàn)、驗(yàn)證、重新發(fā)現(xiàn)鄰居的報(bào)文，采用周期性的組播（224.0.0.5）
在廣播型的網(wǎng)絡(luò)中，更新的周期為10S/40S
非廣播多路訪問(wèn)的網(wǎng)絡(luò)中，更新的周期30s/120s
DBD：數(shù)據(jù)庫(kù)描述報(bào)文，在發(fā)送前要先協(xié)商主從關(guān)系（master/slave）,由主方發(fā)送自己建立的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的格式和序列號(hào)。
LSR:向鄰居發(fā)送OSPF的鏈路狀態(tài)的請(qǐng)求
LSU：向請(qǐng)求的鄰居發(fā)送關(guān)于鏈路狀態(tài)的更新
LSACK：確認(rèn)收到的鏈路狀態(tài)更新
五、建立鄰接關(guān)系的接口狀態(tài)：down init 2-way exchangestart exchange loading full
down: 接口處于OSPF協(xié)議的DOWN狀態(tài)，沒(méi)有接收鄰居的驗(yàn)證和發(fā)現(xiàn)。
init：接口初始化狀態(tài)，準(zhǔn)備發(fā)送和接收hello報(bào)文。
two-way:鄰居雙方通過(guò)HELLO報(bào)方發(fā)現(xiàn)對(duì)方準(zhǔn)備建立雙向通信。
exchangestart:雙方進(jìn)入交換LS的準(zhǔn)備階段。
exchange:雙方交換鏈路狀態(tài)報(bào)文。
loading:裝載由鄰居泛洪的LSA，形成完整的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。
full:鄰居雙方進(jìn)入穩(wěn)定的鄰接關(guān)系狀態(tài)，即全鄰接。
六、OSPF網(wǎng)絡(luò)類型：
根據(jù)路由器所連接的物理網(wǎng)絡(luò)不同，OSPF將網(wǎng)絡(luò)劃分為四類型：
1、廣播多路訪問(wèn)型（Broadcast multiAccess），如：Ethernet、Token Ring、FDDI。采用組播的方式進(jìn)行報(bào)文傳輸（224.0.0.5，224.0.0.6）
2、非廣播多路訪問(wèn)型（None Broadcast multiAccess，簡(jiǎn)稱：NBMA）如：Frame Reley、X.25、SMDS。采用單播的更新。
3、點(diǎn)到點(diǎn)型（Point to Point）如：專線連接PPP、HDLC。采用目標(biāo)地址為224.0.0.5進(jìn)行報(bào)文的傳輸
4、點(diǎn)到多點(diǎn)型（Point to MultiPoint）
七、OSPF相關(guān)概念及術(shù)語(yǔ):
1、路由器ID：路由器在OSPF網(wǎng)絡(luò)中的標(biāo)識(shí)，由路由器中的最高物理接口IP地址來(lái)表示，如果有回環(huán)接口，那么ROUTER ID由回環(huán)接口的最高IP來(lái)表示。一般OSPF網(wǎng)絡(luò)都會(huì)設(shè)定Loopback接口，OSPF路由器ID就會(huì)很穩(wěn)定。
2、計(jì)時(shí)器： HELL0報(bào)文：是運(yùn)行OSPF協(xié)議網(wǎng)絡(luò)中，用來(lái)建立鄰接關(guān)系，在廣播型網(wǎng)絡(luò)中，OSPF的HELL0報(bào)文計(jì)時(shí)器每隔10秒發(fā)送一次，保持時(shí)間40秒，即如果在40秒內(nèi)沒(méi)收到hello，則認(rèn)為居不存在.在非廣播網(wǎng)絡(luò)中（幀中繼），每隔30秒發(fā)送一次，保持時(shí)間120秒
3、 OSPF度量：路由器開(kāi)銷或度量，決定了到達(dá)一個(gè)目的網(wǎng)絡(luò)最佳路徑。具由最低度量的路由被認(rèn)為最佳路由。OSPF使用一個(gè)基于接口的帶寬的無(wú)因次的度量，用以下公式計(jì)算：
開(kāi)銷（cost）=100000000/(接口的帶寬)
不同接口的OSPF開(kāi)銷如下：
接口類型 接口的帶寬 OSPF開(kāi)銷
以太網(wǎng) 10000000 10
快速以太網(wǎng) 100000000 1
吉比特以太網(wǎng) 100000000 1
T1 1544000 64
E1 2048000 48
Cost的計(jì)算公式是108/帶寬(Bps)，然后取整，計(jì)算出通過(guò)的所有鏈路入口的cost之和。
其中環(huán)回接口的cost為1。
4、鏈路狀態(tài)：接口狀態(tài)（接口的連接情況、接口參數(shù)、接口的第三層信息）
5、鏈路狀態(tài)協(xié)議：通過(guò)運(yùn)行協(xié)議中的報(bào)文來(lái)從鄰居獲得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的鏈路狀態(tài)信息，建立全網(wǎng)的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)(Link-State Database)，生成拓樸圖，再根據(jù)自己的鏈路狀態(tài)算法算出路由表。
八、廣播型的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的問(wèn)題：
多個(gè)路由器能過(guò)廣播型的交換設(shè)備相連，形成了一個(gè)物理上的星形拓樸，而且協(xié)議所建立的邏輯結(jié)構(gòu)上是個(gè)網(wǎng)狀全互聯(lián)的結(jié)構(gòu)，每?jī)蓚€(gè)路由器之間都有處于全鄰接關(guān)系，造成大量的重復(fù)的LSA，降低了鏈路的利用率，影響了網(wǎng)絡(luò)的整體性能。
解決辦法：選舉一個(gè)指定的全鄰接關(guān)系的路由器，同時(shí)選舉一個(gè)備份指定路由器用于備份鄰接。
DR(Designated Router)：指定路由器
BDR(Backup Designated Router)：備份指定路由器
OSPF要求在區(qū)域中選舉一個(gè)DR，每個(gè)路由器都與之建立完全相鄰關(guān)系。DR負(fù)責(zé)收集所有的鏈路狀態(tài)信息，并發(fā)布給其他路由器。同時(shí)選舉一個(gè)BDR，當(dāng)DR失效時(shí)，BDR擔(dān)當(dāng)DR職責(zé)。
DR/BDR的選舉過(guò)程：
環(huán)境：廣播/非廣播多路訪問(wèn)的網(wǎng)絡(luò)
選舉標(biāo)準(zhǔn)：priority(優(yōu)先級(jí)) RID,最高值為DR，次高為BDR
優(yōu)級(jí)級(jí)：0-255，默認(rèn)都為1，0不參加選舉
1、先比較網(wǎng)絡(luò)中路由器接口的優(yōu)先級(jí)，高的優(yōu)先，如果優(yōu)先級(jí)為0，則不參與選舉
2、如果優(yōu)先級(jí)相同，則比較路由器的router-id，選router-id高的.
DR 與BDR的選舉過(guò)程：在所有路由器中通過(guò)發(fā)送的HELLO報(bào)文中選舉，所有路由器開(kāi)始都稱自己為DR，然后先選舉BDR，BDR選舉產(chǎn)生后，再把剛選舉出的BDR推舉為DR，再次選舉BDR，選舉完成。一旦選舉成功，以后如果有路由器改了比DR/BDR還要大的優(yōu)先級(jí)，仍然不會(huì)成為DR/BDR，除非重新進(jìn)行選舉，即重啟ospf進(jìn)程
選舉完成后所有路由只與DR/BDR建立全鄰接FULL關(guān)系。
DR/BDR選舉完成后，DRother只和DR/BDR形成鄰接關(guān)系，DR將組播洪泛LSU到224.0.0.5，DRother只組播LSU到所有的DRother，地址為224.0.0.6，只有DR/BDR才監(jiān)聽(tīng)這個(gè)地址。
九、OSPF基本命令：
R1(config)#router ospf 進(jìn)程號(hào) //指定使用OSPF協(xié)議
R1(config-router)#network 接口IP 0.0.0.0(反掩碼) area 區(qū)域號(hào)
R1(config-router)#router-id ip地址 //手工指定router-id
備注：如果router-id已經(jīng)產(chǎn)生，要改變r(jià)outer-id則必須手工指定，且必須重啟OSPF進(jìn)程才生效。
重啟OSPF進(jìn)程：R1#clear ip ospf process
反掩碼是: 1 和 0 反轉(zhuǎn)的子網(wǎng)掩碼，即用255.255.255.255減去原掩碼得出反掩碼，又稱為通配符，0位表示必須匹配，1位表示不必匹配。例如：
Router(config)# network 2.3.6.0 0.0.0.255 area 0
表示可以是 2.3.6.0 這個(gè)網(wǎng)段的任意主機(jī)
Router(config)# network 2.2.2.2 0.0.0.0 area 0
表示唯一地址為 2.2.2.2 （常用于設(shè)定接口地址****經(jīng)常使用）
Router(config)# network 0.0.0.0 0.0.0.0 area 0
表示可以是任意網(wǎng)段的任意主機(jī)
在存在雙鏈路的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，可以實(shí)現(xiàn)等價(jià)負(fù)載均衡
通過(guò)修改鏈路成本實(shí)現(xiàn)：進(jìn)入接口模式
r1(config)#interface 接口編號(hào)
r1(config-if)#ip ospf cost 成本(1-65535)
配置相關(guān)的接口參數(shù)：
hello時(shí)間：在接口模式下：
r1(config)#interface 接口編號(hào)
r1(config-if)#ip ospf hello-interval 時(shí)間
**兩臺(tái)路由器相連的接口都要修改，保持時(shí)間默認(rèn)會(huì)是hello的時(shí)間4倍
保持時(shí)間：
hello時(shí)間：在接口模式下：
r1(config)#interface 接口編號(hào)
r1(config-if)#ip ospf dead-interval 時(shí)間
查看OSPF配置命令：
查看OPSF鄰居表：r1#show ip ospf neighbors
查看rouer-id，管理距離:r1#show ip protocols
查看接口的相關(guān)OSPF屬性：r1#show ip ospf interface 接口
可以看到hello時(shí)間，保持時(shí)間，接口類型等等
ospf學(xué)習(xí)到的路由條目用字母O表示，即同一個(gè)區(qū)域內(nèi)所學(xué)到的，管理距離值110
設(shè)置接口的優(yōu)先級(jí):
R1(config)# interface s0
R1(config-if)# ip ospf priority 100
顯示接口的優(yōu)先級(jí)信息
R1# show ip ospf interface s0
配置OSPF的網(wǎng)絡(luò)類型：
R1 (config-if) # ip ospf network {broadcast | point-to-point | point-to-multicast}
OSPF的認(rèn)證：
為了安全的原因，在相同OSPF區(qū)域的路由器上啟用身份驗(yàn)證的功能，只有經(jīng)過(guò)身份驗(yàn)證的同一區(qū)域的路由器才能互相通告路由信息。
OSPF的純文本驗(yàn)證：
簡(jiǎn)單的純文本驗(yàn)證允許一個(gè)區(qū)只配置一個(gè)密碼(Password)同一個(gè)區(qū)中的路由器要想?yún)⑴c路由，他們必須配置相同的密碼。這種方法的缺點(diǎn)是易受攻擊。
使用下面的命令啟動(dòng)密碼驗(yàn)證：
R1(config-if)#ip ospf authentication-key mypassword
R1(config-router)#area 0 authentication //”0”是area的ID
OSPF的MD5認(rèn)證：
MD5（Message Digest Authentication）是采用加密驗(yàn)證，每個(gè)路由器上都必須配置密碼和密碼ID。路由器使用一種算法，基于OSPF報(bào)文、密碼和密碼ID產(chǎn)生一個(gè) “Message Digest”,然后加到OSPF報(bào)文中。不像簡(jiǎn)單密碼驗(yàn)證，MD5驗(yàn)證密碼不在網(wǎng)絡(luò)上傳輸。每個(gè)OSPF報(bào)文中還包含有一個(gè)序列號(hào)以保護(hù)網(wǎng)絡(luò)不受攻擊。
使用下面的命令來(lái)配置MD5驗(yàn)證：
R1(config-if)#ip ospf message-digest-key <key-id> md5 <key>
R1(config-router)#area 0 authentication message-digest
