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1. OSPF 概念

OSPF（Open Shortest Path First 开放式最短路径优先）是一种动态路由协议，属于内部网关协议(Interior Gateway Protocol,简称 IGP)，是基于链路状态算法的路由协议。

2. OSPF 的运行原理

（1）OSPF 的五种报文，如下图所示：

（2）OSPF 的运行

a) OSPF 以组播的方式在所有开启 OSPF 协议的接口发送 Hello 报文，用来查看是否有OSPF 邻居；

b) 发送 Hello 报文之后，若发现邻居则建立 OSPF 邻居关系，形成邻居表项；

c) 建立邻居表后，向各邻居发送 LSA 报文相互通告路由，形成 LSDB（链路状态数据库）；

d) 基于 LSDB，通过 SPF（Shortest Path First）算法，计算最佳路径（cost 度量值最小）后放入路由表中。OSPF 协议运行过程如图所示：

3. OSPF 区域概念

区域：从逻辑上将设备划分为不同的组，每个组用不同的区域号（Area ID）来标识。在 OSPF 中，用 OSPF Area 来表示一个 OSPF 区域，分为骨干区域和非骨干区域。

骨干区域（区域 0）：每一个 OSPF 必须拥有一个区域 0，骨干区域必须连接所有非骨干区域， 一般来说区域内没有终端用户。

非骨干区域（非 0 区域）：非骨干区域必须连接骨干区域通信，一般情况下用于连接终端设 备和资源。

4. OSPF 状态

（1） Down State: 邻居的初始状态，表示没有从邻居受到任何信息

（2） Init State:路由设备收到了 Hello 报文，但是自己的 Router ID 不在所收到的

Hello 报文的邻居列表中，表示尚未与邻居建立双向通信关系。

（3） Two-way State：设备收到了一个Hello包，且Hello包中包括了自己的router-id，

表示此时双方可以进行通信。

（4） Exstart State：First DBD 确认主从关系，router-id 大的为主，先发包

（5） Exchange State：交互 DBD 相互学习

（6） Loading State：LSR 与 LSU 的交互过程

（7） Full State：所有交互已经完成

5. OSPF 设备身份

DR（Designated Router）：指定路由器，OSPF 协议启动后开始选举而来

BDR（Back-up Designated Router）：备份指定路由器，同样是由 OSPF 启动后选举而来，当

指定路由器出现问题，备份指定路由器将成为指定路由器工作。

DR others：其他路由器，非 DR 非 BDR 的路由器都是 DR others。

ABR（Area Border Routers）：区域边界路由器，用于连接不同 OSPF 区域，处于区域边界。

ASBR（Autonomous System Boundary Router）：自治系统边界路由器，位于 OSPF 和非 OSPF

网络之间。

骨干路由器：至少有一个接口连接到骨干区域（区域 0）。

6. OSPF 选举 DR 与 BDR

Router-ID（Router Identifier，路由器标识符）：用来在一个 OSPF 域中唯一标识一台路由器。（Router-ID 可通过手工配置，一个 OSPF 域中不能有相同的 Router-ID）,如下图所示：

DR、BDR 的选举规则：比较 router-id

在 OSPF 系统启动后，若 40s 内没有新设备接入就会开始选举，当 DR 失效或故障时，BDR 会变成 DR，重新选 BDR。所有 DR，BDR，DRothers 说的都是接口，而不是设备，不同网段间选

DR，BDR，而不是以 OSPF 区域为单位。

DR 与 BDR 的选举规则：

（1）比较优先级：最高优先级值的路由器被选为 DR（默认优先级相同：1），次高优先级的

为 BDR

（2）比较 router-id：当优先级相同时，拥有最高 router-id 的成为 DR，次高的成为 BDR

7. OSPF 邻居关系

OSPF 邻居的两个状态：邻居（Neighbors）和邻接（Adjacency）

(1) 邻接关系的建立

如图所示：

A. 路由器 R1 的 Router ID 为 1.1.1.1，R2 的 Router ID 为 2.2.2.2，启动 OSPF

后，R1 状态为 Down，发送 Hello 报文。

B. 路由器 R2 收到 R1 的 Hello 报文将 R1 添加到邻居表中，状态置为 Init。

C. R2 向 R1 发送邻居列表为 1.1.1.1 的 Hello 报文，R1 在收到的 Hello 报文邻居

列表中发现自己的 Router ID，状态置为 2-way。

D. R1 向 R2 发送邻居列表为 2.2.2.2 的 Hello 报文，R2 在收到的 Hello 报文邻居

列表中发现自己的 Router ID，状态置为 2-way。

E. 邻居建立成功

8. OSPF 网络类型

OSPF 有四种网络类型，如下所示：

 点到点网络:即 Point-to-point(P2P)型网络，是指该接口通过点到点的方式与一台路由器相连。此类型网络不需要进行 OSPF 的 DR、BDR 选举。在此类型的网络中，OSPF以组播方式(224.0.0.5)发送协议报文。典型例子时当链路层协议是 PPP 或 HDLC 时，OSPF 缺省认为网络类型是 P2P。如图所示：

广播型多路访问网络:即 Broadcast 型网络，网络本身支持广播功能。此类型网络需

要进行 OSPF 的 DR、BDR 选举。在该类型的网络中，OSPF 通常以组播方式(224.0.0.5

和 224.0.0.6)发送协议报文。典型例子时当链路层协议是 Ethernet、FDDI 时，OSPF

缺省认为网络类型是广播型。

如图所示：

 非广播型多路访问网络:即 NBMA(Non-Broadcast Multiple Access)型网络，虽然从

一个接口可以到达多个目的节点，但是网络本身不支持广播功能，当链路层协议是

帧中继、ATM 或 X.25 时，OSPF 缺省认为网络类型是 NBMA。此时 OSPF 的邻居需要管

理员手工指定。在该类型的网络中，以单播方式发送协议报文。

如图所示：

 点到多点网络:即 Point-to-multipoint(P2MP)型网络，是指该接口通过点到多点的网络与多台路由器相连。P2MP 型网络比较特殊，没有一种链路层协议会被缺省地认为是点到多点类型。点到多点必须是由其他网络类型强制更改而来。常用做法是将 NBMA 改为点到多点的网络。在该类型的网络中，缺省情况下以组播方式(224.0.0.5)发送协议报文，也可以根据用户需要，以单播形式发送协议报文。

如图所示：

9. OSPF 常见的其中类型 LSA：

(1) 路由器 LSA（Router LSA）：每个路由器都可以发起通告,罗列出自己和邻居的接☐,描

述直连链路信息。

(2) 网络 LSA（Network LSA）：只用于广播式网络，由区域内的 DR 或 BDR 路由器产生，报

文包括 DR 和 BDR 连接的路由器的链路信息。

(3) 网络汇总 LSA（Network summary LSA）：由 ABR 产生，可以通知本区域内的路由器通往

区域外的路由信息，一个路由器接触网络内部的多个区域,使用这个路由表来总结信息, 更新其它区域到达另一个区域的信息

(4) ASBR 汇总 LSA（ASBR summary LSA）：也是由 ABR 产生，但是它是一条主机路由，指向

ASBR 路由器地址的路由

(5) 自治系统外部 LSA（Autonomous system external LSA）：由 ASBR 产生，告诉相同自治

区的路由器通往外部自治区的路径。

(6) AS-external-LSA，也叫 Type5 LSA，由 ASBR 产生，描述到 AS 外部的路由，通告到除

Stub 区域和 NSSA 区域以外所有的区域。

(7) NSSA 外部 LSA （NSSA External LSA）由 ASBR 产生，描述到 AS 外部的路由，仅在 NSSA

区域内传播。NSSA 区域的 ABR 收到 NSSA LSA 时，会有选择地将其转化为 Type5 LSA，

以便将外部路由信息通告到 OSPF 网络的其它区域。

10. 实验配置

1. 使用 OSPF 技术实现不同区域网络通信2. 分析路由表实验拓扑如下：

（1） 在路由器 R1 配置如下：

（2） 在路由器 R2 配置如下：

（3） 在路由器 R3 配置如下：

（4） 在路由器 R4 配置如下：

sys[Huawei]sys

name R4[R4]

int g0/0/2 //进入接口

[R4-GigabitEthernet0/0/2]ip add 192.168.3.2 24 //配置接口IP

[R4-GigabitEthernet0/0/2]ospf 1 //启用OSPF，ID为1

[R4-ospf-1]area 2 //声明区域2

[R4-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.3.0 0.0.0.255

//宣告网络192.168.3.0属于area 2

（5） 在路由器 R3 上测试与 R4 的连通性测试如下：

（6） 在路由器 R4 上测试与 R3 的连通性测试如下：

（7） 查看 R1 路由表，如下所示：

由画红线部分可知，192.168.3.0 网段由 OSPF 协议学习到。

（8） 查看 R2 路由表，如下所示：

由画红线部分可知，192.168.2.0 网段由 OSPF

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