一、OSPF路由協(xié)議的基本概念
1-OSPF路由協(xié)議的基本特點(diǎn)
（1）OSPF可適應(yīng)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)；RIP適應(yīng)于小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)；
（2）OSPF路由變化收斂快；RIP路由收斂有延遲，容易產(chǎn)生環(huán)路；
（3）OSPF無(wú)路由自環(huán)，自動(dòng)分割環(huán)路；
（4）OSPF支持變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼，可以針對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)子網(wǎng)進(jìn)行精確的路由選擇，在進(jìn)行路由標(biāo)記時(shí)，可以對(duì)子網(wǎng)進(jìn)行精確標(biāo)記；RIP在標(biāo)記子網(wǎng)時(shí)，無(wú)法指定固定的子網(wǎng)，即無(wú)法標(biāo)記子網(wǎng)的掩碼；
（5）支持等值路由，即為到達(dá)同一個(gè)目的 IP 或者目的網(wǎng)段存在多條 Cost 值相等的不同路由路徑。RIP也存在等價(jià)路由。
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（6）支持區(qū)域劃分，即將一個(gè)大的OSPF區(qū)域分割成幾個(gè)小的區(qū)域，區(qū)域與區(qū)域之間通過(guò)邊界路由器進(jìn)行連接；
（7）提供路有分級(jí)管理，在OSPF中一定存在一個(gè)0區(qū)域，它作為所有區(qū)域的核心，若無(wú)0區(qū)域則網(wǎng)絡(luò)無(wú)線正常通訊；
（8）支持驗(yàn)證，即有線路兩端開(kāi)啟OSPF的驗(yàn)證，也可以開(kāi)啟0區(qū)域驗(yàn)證；
（9）支持以組播地址發(fā)送協(xié)議報(bào)文；
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2-Router ID：一個(gè)32bit的無(wú)符號(hào)整數(shù)，是一臺(tái)路由器的唯一標(biāo)識(shí)，在整個(gè)自治系統(tǒng)內(nèi)唯一。通常用IP地址進(jìn)行標(biāo)識(shí)的。
在不指明RouterID的情況下，路由器會(huì)自動(dòng)進(jìn)行選舉，選舉規(guī)則如下：
（1）在多l(xiāng)oopback口的OSPF路由器上,以最大的loopback口地址作為Router-id.
（2） 在只有一個(gè)loopback口的OSPF路由器上,選擇loopback口地址作為Router-id.
（3）沒(méi)loopback口的OSPF路由器,選擇物理接口上IP地址最大的作為Router-id.
3-回環(huán)地址：（loopback）指將電子信號(hào)、數(shù)據(jù)流等原樣送回發(fā)送者的行為。它主要用于對(duì)通信功能的測(cè)試。
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4-協(xié)議號(hào)：也稱(chēng)為進(jìn)程號(hào)（也就是你router ospf 110中的110）只有本地意義，任何一臺(tái)路由器的進(jìn)程號(hào)可以不一致都可以建立鄰居。其作用是在同一臺(tái)路由器區(qū)別不同的OSPF路由進(jìn)程。
在一臺(tái)路由器上只能創(chuàng)建一個(gè)RIP路由協(xié)議，但是在一臺(tái)路由器上可以創(chuàng)建多個(gè)OSPF路由協(xié)議，各路由協(xié)議之間通過(guò)進(jìn)程號(hào)來(lái)區(qū)分。
5-AS（自治系統(tǒng)編號(hào)）：在互聯(lián)網(wǎng)中，一個(gè)自治系統(tǒng)(AS)是一個(gè)有權(quán)自主地決定在本系統(tǒng)中應(yīng)采用何種路由協(xié)議的小型單位。在OSPF中一般以區(qū)域來(lái)劃分，每個(gè)區(qū)域是一個(gè)小型的自治系統(tǒng)。
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6-OSPF報(bào)文不轉(zhuǎn)發(fā)：通常OSPF報(bào)文是不轉(zhuǎn)發(fā)的，只傳遞一跳，即在IP報(bào)文頭中TTL值被設(shè)為1。（虛連接除外）
7-LSA（鏈路狀態(tài)廣播）是鏈接狀態(tài)協(xié)議使用的一個(gè)分組，它包括有關(guān)鄰居和通道成本的信息。 LSA被路由器接收用于維護(hù)它們的路由選擇表。 LSA: Link-StateAdvertisement。
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8-OSPF路由協(xié)議：用于網(wǎng)際協(xié)議（IP）網(wǎng)絡(luò)的鏈路狀態(tài)路由協(xié)議。該協(xié)議使用鏈路狀態(tài)路由算法的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGP），在單一自治系統(tǒng)（AS）內(nèi)部工作。適用于IPv4的OSPFv2協(xié)議定義于RFC2328，RFC 5340定義了適用于IPv6的OSPFv3。
9-實(shí)現(xiàn)過(guò)程：
（1）初始化形成端口初始信息：在路由器初始化或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化(如鏈路發(fā)生變化，路由器新增或損壞)時(shí)，相關(guān)路由器會(huì)產(chǎn)生鏈路狀態(tài)廣播數(shù)據(jù)包LSA，該數(shù)據(jù)包里包含路由器上所有相連鏈路，也即為所有端口的狀態(tài)信息。
（2）路由器間通過(guò)泛洪(Floodingl機(jī)制交換鏈路狀態(tài)信息：各路由器一方面將其LSA數(shù)據(jù)包傳送給所有與其相鄰的OSPF路由器，另一方面接收其相鄰的OSPF路由器傳來(lái)的LSA數(shù)據(jù)包，根據(jù)其更新自己的數(shù)據(jù)庫(kù)。
（3）形成穩(wěn)定的區(qū)域拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)：OSPF路由協(xié)議通過(guò)泛洪法逐漸收斂，形成該區(qū)域拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)，這時(shí)所有的路由器均保留了該數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)副本。
（4）形成路由表：所有的路由器根據(jù)其區(qū)域拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)副本采用最短路徑法計(jì)算形成各自的路由表。
10-DR 和BDR 的選舉原則：
（1）廣播網(wǎng)絡(luò)或NBMA 類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)需要選舉指定路由器DR（Designated Router）和備份指定路由器BDR（Backup Designated Router）；
（2）路由器接口的優(yōu)先級(jí)Priority 將影響接口在選舉DR 時(shí)所具有的資格。優(yōu)先級(jí)為0 的路由器不會(huì)被選舉為DR 或BDR；
（3）DR 由本網(wǎng)段中所有路由器共同選舉。Priority 大于0 的路由器都可作為“候選者”，選票就是Hello 報(bào)文，OSPF 路由器將自己選出的DR 寫(xiě)入Hello報(bào)文中，發(fā)給網(wǎng)段上的其它路由器。當(dāng)同一網(wǎng)段的兩臺(tái)路由器都宣布自己是DR 時(shí)，Priority 高的勝出。如果Priority 相等，則Router ID 大的勝出；
（4）如果DR 失效，則網(wǎng)絡(luò)中的路由器必須重新選舉DR，并與新的DR 同步，為了縮短這個(gè)過(guò)程，OSPF 提出了BDR（Backup Designated Router，備份指定路由器）的概念，與DR同時(shí)被選舉出來(lái)。BDR 也與本網(wǎng)段內(nèi)的所有路由器建立鄰接關(guān)系并交換路由信息。DR 失效后，BDR 立即成為DR，由于不需要重新選舉，并且鄰接關(guān)系已經(jīng)建立，所以這個(gè)過(guò)程可以很快完成。這時(shí)，還需要選舉出一個(gè)新的BDR，這時(shí)不會(huì)影響路由的計(jì)算。
11-DR 和BDR 的指導(dǎo)思想：
（1）選舉制：DR 是各路由器選出來(lái)的，而非人工指定的，雖然管理員可以通過(guò)配置priority 干預(yù)選舉過(guò)程。
（2）終身制：DR 一旦當(dāng)選，除非路由器故障，否則不會(huì)更換，即使后來(lái)的路由器priority 更高
（3）世襲制：DR 選出的同時(shí)也選出BDR 來(lái)，DR 故障后，由BDR 接替DR 成為新的DR。
12-DR 和BDR 的注意事項(xiàng)：
（1）只有在廣播和NBMA 的鏈路上才會(huì)選舉DR，在PTP和PTMP 的鏈路上不會(huì)選舉DR。
（2）DR 是針對(duì)一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)的設(shè)備選舉的，對(duì)于一臺(tái)路由器來(lái)說(shuō)，可能它在某個(gè)接口上是DR
（3）在其它接口上是BDR、DR，或者因?yàn)槭荘TP 的鏈路而不參加DR 的選舉。
（4）在廣播的網(wǎng)絡(luò)上必須存在DR 才能夠正常工作，但BDR 不是必需的。
（5）一個(gè)網(wǎng)段中即使只有一臺(tái)路由器，也要選舉DR。
（6）由于“終身制”的原因，網(wǎng)段中的DR不一定是priority 最高的，但通常是“來(lái)的早”的路由器。
二、單區(qū)域應(yīng)用實(shí)例
1-拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖
2-配置要求
（1）網(wǎng)絡(luò)基本配置-設(shè)備名；
（2）IP地址規(guī)劃；
（3）規(guī)劃loopback 0的地址【用于router-id】；
（4）規(guī)劃loopback 1的地址【由于測(cè)試地址】；
（5）配置OSPF路由協(xié)議【只有區(qū)域0】
（7）驗(yàn)證路由表和鄰居表；
（8）IP地址規(guī)劃：192.168.編號(hào).0/24；例如R1和R2之間用192.168.12.0/24；
（9）規(guī)劃lookback 0:192.168.編號(hào).0/24，例如R1的IP地址為192.168.1.0/24;
（10）規(guī)劃lookback 1:192.168.編號(hào).0/24，例如R1的IP地址為192.168.11.0/24;
3-配置過(guò)程
（1）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的基本配置-配置設(shè)備名
Router>enable //進(jìn)入特權(quán)模式
Router#configureterminal //進(jìn)入全局配置模式
Router(config)#hostnameR3 //設(shè)置主機(jī)名
R3(config)#
（2）IP地址規(guī)劃
①R1接口的配置
R1(config)#interfaceSerial0/0/0 //進(jìn)入接口
R1(config-if)#no shutdown //打開(kāi)接口
R1(config-if)#ip address192.168.12.1 255.255.255.0 //配置該接口的IP地址
R1(config-if)#exit //退到特權(quán)模式
R1(config)#interfaceSerial0/1/0
R1(config-if)#no shutdown
R1(config-if)#ip address192.168.14.1 255.255.255.0
R1(config-if)#exit
R1(config)#interfaceSerial0/1/1
R1(config-if)#no shutdown
R1(config-if)#ip address192.168.15.1 255.255.255.0
R1(config-if)#exit
R1(config)#interfaceSerial0/0/1
R1(config-if)#no shutdown
R1(config-if)#ip address192.168.13.1 255.255.255.0
R1(config-if)#int loopback 0
R1(config-if)#ip add192.168.1.1 255.255.255.0
R1(config-if)#int loopback 1
R1(config-if)#ip add192.168.11.1 255.255.255.0
②R2接口的配置
R2(config)#interfaceSerial0/0/0 //進(jìn)入接口
R2(config-if)#noshutdown //打開(kāi)接口
R2(config-if)#ip address192.168.12.2 255.255.255.0 //配置該接口的IP地址
R2(config-if)#exit //退到特權(quán)模式
R2(config)#interfaceSerial0/1/0
R2(config-if)#no shutdown
R2(config-if)#ip address192.168.23.2 255.255.255.0
R2(config-if)#exit
R2(config)#interfaceSerial0/0/1
R2(config-if)#no shutdown
R2(config-if)#ip address192.168.25.2 255.255.255.0
R2(config-if)#exit
R2(config)#interfaceSerial0/2/0
R2(config-if)#no shutdown
R2(config-if)#ip address192.168.24.2 255.255.255.0
R2(config-if)#int loopback 0
R2(config-if)#ip add192.168.2.1 255.255.255.0
R2(config-if)#int loopback 1
R2(config-if)#ip add192.168.22.1 255.255.255.0
③R3接口的配置
R3(config)#interfaceSerial0/0/1 //進(jìn)入接口
R3(config-if)#noshutdown //打開(kāi)接口
R3(config-if)#ip address192.168.13.3 255.255.255.0 //配置該接口的IP地址
R3(config-if)#exit //退到特權(quán)模式
R3(config)#interfaceSerial0/1/0
R3(config-if)#no shutdown
R3(config-if)#ip address192.168.23.3 255.255.255.0
R3(config-if)#exit
R3(config)#interfaceSerial0/2/1
R3(config-if)#no shutdown
R3(config-if)#ip address192.168.34.3 255.255.255.0
R3(config-if)#exit
R3(config)#interfaceSerial0/2/0
R3(config-if)#no shutdown
R3(config-if)#ip address192.168.35.3 255.255.255.0
R3(config-if)#int loopback 0
R3(config-if)#ip add192.168.3.1 255.255.255.0
R3(config-if)#int loopback 1
R3(config-if)#ip add192.168.33.1 255.255.255.0
④R4接口的配置
R4(config)#interfaceSerial0/2/0 //進(jìn)入接口
R4(config-if)#noshutdown //打開(kāi)接口
R4(config-if)#ip address192.168.24.4 255.255.255.0 //配置該接口的IP地址
R4(config-if)#exit //退到特權(quán)模式
R4(config)#interfaceSerial0/1/0
R4(config-if)#no shutdown
R4(config-if)#ip address192.168.14.4 255.255.255.0
R4(config-if)#exit
R4(config)#interfaceSerial0/2/1
R4(config-if)#no shutdown
R4(config-if)#ip address 192.168.34.4255.255.255.0
R4(config-if)#exit
R4(config)#interfaceSerial0/0/0
R4(config-if)#no shutdown
R4(config-if)#ip address192.168.45.4 255.255.255.0
R4(config-if)#int loopback 0
R4(config-if)#ip add192.168.4.1 255.255.255.0
R4(config-if)#int loopback 1
R4(config-if)#ip add192.168.44.1 255.255.255.0
⑤R5接口的配置
R5(config)#interfaceSerial0/0/0 //進(jìn)入接口
R5(config-if)#noshutdown //打開(kāi)接口
R5(config-if)#ip address192.168.45.5 255.255.255.0 //配置該接口的IP地址
R5(config-if)#exit //退到特權(quán)模式
R5(config)#interfaceSerial0/0/1
R5(config-if)#no shutdown
R5(config-if)#ip address192.168.25.5 255.255.255.0
R5(config-if)#exit
R5(config)#interfaceSerial0/1/1
R5(config-if)#no shutdown
R5(config-if)#ip address192.168.15.5 255.255.255.0
R5(config-if)#exit
R5(config)#interfaceSerial0/2/0
R5(config-if)#no shutdown
R5(config-if)#ip address192.168.35.5 255.255.255.0
R5(config-if)#int loopback 0
R5(config-if)#ip add192.168.5.1 255.255.255.0
R5(config-if)#int loopback 1
R5(config-if)#ip add 192.168.55.1255.255.255.0
（3）配置路由
①R1的路由配置
R1(config-if)#router ospf 1//進(jìn)入OSPF路由配置界面
R1(config-router)#router-id192.168.2.1 //配置R1的router-id
R1(config-router)#network192.168.2.1 0.0.0.0 area 0 //聲明router-id
R1(config-router)#network192.168.22.0 0.0.0.255 area 0 //聲明loopback 1的網(wǎng)段
R1(config-router)#network192.168.12.0 0.0.0.255 area 0 //聲明R1與R2之間的網(wǎng)段
R1(config-router)#network192.168.23.0 0.0.0.255 area 0 //聲明R2與R3之間的網(wǎng)段
R1(config-router)#network192.168.25.0 0.0.0.255 area 0 //聲明R1與R2之間的網(wǎng)段
R1(config-router)#network192.168.24.0 0.0.0.255 area 0 //聲明R1與R2之間的網(wǎng)段
②R2的路由配置
R2(config-if)#router ospf 1//進(jìn)入OSPF路由配置界面
R2(config-router)#router-id192.168.2.1 //配置R1的router-id
R2(config-router)#network 192.168.2.10.0.0.0 area 0 //聲明router-id
R2(config-router)#network192.168.22.0 0.0.0.255 area 0 //聲明loopback 1的網(wǎng)段
R2(config-router)#network192.168.12.0 0.0.0.255 area 0 //聲明R1與R2之間的網(wǎng)段
R2(config-router)#network192.168.23.0 0.0.0.255 area 0 //聲明R3與R2之間的網(wǎng)段
R2(config-router)#network192.168.25.0 0.0.0.255 area 0 //聲明R5與R2之間的網(wǎng)段
R2(config-router)#network192.168.24.0 0.0.0.255 area 0 //聲明R4與R2之間的網(wǎng)段
③R3的路由配置
R3(config-if)#router ospf 1//進(jìn)入OSPF路由配置界面
R3(config-router)#router-id192.168.3.1 //配置R1的router-id
R3(config-router)#network192.168.3.1 0.0.0.0 area 0 //聲明router-id
R3(config-router)#network192.168.33.0 0.0.0.255 area 0 //聲明loopback 1的網(wǎng)段
R3(config-router)#network192.168.13.0 0.0.0.255 area 0 //聲明R1與R3之間的網(wǎng)段
R3(config-router)#network192.168.23.0 0.0.0.255 area 0 //聲明R2與R3之間的網(wǎng)段
R3(config-router)#network192.168.34.0 0.0.0.255 area 0 //聲明R4與R3之間的網(wǎng)段
R3(config-router)#network192.168.35.0 0.0.0.255 area 0 //聲明R5與R3之間的網(wǎng)段
④R4的路由配置
R4(config)#router ospf 1 //進(jìn)入OSPF路由配置界面
R4(config-router)#router-id192.168.4.1 //配置R1的router-id
R4(config-router)#network192.168.4.1 0.0.0.0 area 0 //聲明router-id
R4(config-router)#network192.168.44.0 0.0.0.255 area 0 //聲明loopback 1的網(wǎng)段
R4(config-router)#network192.168.24.0 0.0.0.255 area 0 //聲明R2與R4之間的網(wǎng)段
R4(config-router)#network192.168.14.0 0.0.0.255 area 0 //聲明R1與R4之間的網(wǎng)段
R4(config-router)#network192.168.34.0 0.0.0.255 area 0 //聲明R3與R4之間的網(wǎng)段
R4(config-router)#network192.168.45.0 0.0.0.255 area 0 //聲明R5與R4之間的網(wǎng)段
⑤R5的路由配置
R4(config)#router ospf 1 //進(jìn)入OSPF路由配置界面
R4(config-router)#router-id192.168.5.1 //配置R1的router-id
R4(config-router)#network192.168.5.1 0.0.0.0 area 0 //聲明router-id
R4(config-router)#network192.168.55.0 0.0.0.255 area 0 //聲明loopback 1的網(wǎng)段
R4(config-router)#network192.168.45.0 0.0.0.255 area 0 //聲明R4與R5之間的網(wǎng)段
R4(config-router)#network192.168.25.0 0.0.0.255 area 0 //聲明R2與R5之間的網(wǎng)段
R4(config-router)#network192.168.15.0 0.0.0.255 area 0 //聲明R1與R5之間的網(wǎng)段
R4(config-router)#network192.168.35.0 0.0.0.255 area 0 //聲明R3與R5之間的網(wǎng)段
（4）查看每個(gè)路由器的路由表情況
①R1的路由表情況，線上與該路由器非直連的網(wǎng)段的所有路由信息
②R2的路由表情況，線上與該路由器非直連的網(wǎng)段的所有路由信息
③R3的路由表情況，線上與該路由器非直連的網(wǎng)段的所有路由信息
④R4的路由表情況，線上與該路由器非直連的網(wǎng)段的所有路由信息
⑤R5的路由表情況，線上與該路由器非直連的網(wǎng)段的所有路由信息
（5）查看鄰居表的情況
第一個(gè)是Neighbor ID，是你鄰居的OSPF標(biāo)識(shí)名字，也就是route-id ，手動(dòng)設(shè)置是最優(yōu)選擇的，其實(shí)是LOOPBACK口最高的IP地址，其次是物理口IP最高的地址，默認(rèn)設(shè)置完成后，route-id選完后，想要改變，需要重置OSPF進(jìn)程。
第二個(gè)是Pri,表示這臺(tái)路由器的優(yōu)先值，默認(rèn)是1，參與DR,BDR的選擇，如果是0，就永遠(yuǎn)不參與DR,BDR的選擇。
第三個(gè)是State 表示OSPF當(dāng)前的狀態(tài)，ospf狀態(tài)有，down，two-way，exstart，exchange，loading ，full。down 雙方接口down狀態(tài)；init 初始化狀態(tài)即單向通信，A收到B的hello（或B收到A的hello）；two-way 雙方互相通信狀態(tài)，彼此收到對(duì)方的hello，并且從hello包中讀取信息，建立鄰居關(guān)系；exstart 就是將要開(kāi)始發(fā)送DBD，在發(fā)送之前確認(rèn)誰(shuí)先發(fā)，誰(shuí)后發(fā)，他們自動(dòng)協(xié)商，依靠router id，越大越優(yōu)先；exchange 上邊確認(rèn)主從關(guān)系后，開(kāi)始交換DBD即摘要，會(huì)有確認(rèn)；loading 收到BDB后進(jìn)行比較是否相同（比較依據(jù)查看序列號(hào)），然后進(jìn)行LSR、LSU的請(qǐng)求和更新；full 彼此的數(shù)據(jù)相同即LSA一樣，此狀態(tài)為鄰接關(guān)系
第四個(gè)是Dead Time,死亡時(shí)間，在廣播和點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型中默認(rèn)40秒，NBMA中默認(rèn)是120秒。
第五個(gè)是Address,鄰居的接口IP地址。
第六個(gè)是Interface,鄰居的接口號(hào)。
（6）查看路由的OSPF數(shù)據(jù)庫(kù)表的情況
① Link ID;是指Link State ID，代表整個(gè)路由器，而不是某個(gè)鏈路；
② ADV Router;是指鏈路狀態(tài)信息的路由器ID；也即Router-id的值；
③ Age;老化時(shí)間；OSPF每隔1800s定時(shí)刷新一次LSA，如果LSA在3600s內(nèi)未被刷新，LSA將從數(shù)據(jù)庫(kù)中刪除，即老化掉。
④ Seq#;序列號(hào)；OSPFv2使用線性空間，序列號(hào)從0x80000001到0x7fffffff
⑤ Checksum;校驗(yàn)和；是計(jì)算除了Age以外的字段，因?yàn)锳ge在每經(jīng)過(guò)一個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)變大（InfTransDelay），如果包含了它，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都必須重新計(jì)算校驗(yàn)和。鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中的LSA每經(jīng)過(guò)5分鐘都需要重新計(jì)算一次校驗(yàn)和，以確保在數(shù)據(jù)庫(kù)中沒(méi)被破壞。
⑥ Link count;通告路由器在本區(qū)域內(nèi)的鏈路數(shù)目。
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