第九章配置OSPF.docx
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第九章配置OSPF
第九章配置OSPF
一、OSPF概述
优先开放最短路径（OSPF，OpenShortestPathFirstProtocol）是一种链路状态路由选择算法，它来自开放式系统互联（OSI）的中间系统对中间系统（IS－IS）域内路由选择协议方面的工作。
与距离向量路由选择相比，链路状态路由选择需要的更多处理性能，但是却提供了对路由选择过程的更多控制和对改变情况更快的反应。
OSPF作为一种内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP），用于在同一个自治域（AS）中的路由器之间发布路由信息。
区别于距离矢量协议（RIP），OSPF具有支持大型网络、路由收敛快、占用网络资源少等优点，在目前应用的路由协议中占有相当重要的地位。
1、OSPF术语
（1）、 链路状态
OSPF路由器收集其所在网络区域上各路由器的连接状态信息，即链路状态信息（Link-State），生成链路状态数据库（Link-State Database）。
路由器掌握了该区域上所有路由器的链路状态信息，也就等于了解了整个网络的拓扑状况。
OSPF路由器利用“最短路径优先算法（Shortest Path First, SPF）”，独立地计算出到达任意目的地的路由。
（2）、 区域
OSPF协议引入“分层路由”的概念，将网络分割成一个“主干”连接的一组相互独立的部分，这些相互独立的部分被称为“区域”（Area），“主干”的部分称为“主干区域”。
每个区域就如同一个独立的网络，该区域的OSPF路由器只保存该区域的链路状态。
每个路由器的链路状态数据库都可以保持合理的大小，路由计算的时间、报文数量都不会过大。
（3）、 OSPF网络类型
根据路由器所连接的物理网络不同，OSPF将网络划分为四种类型：
广播多路访问型（Broadcast multiAccess）、非广播多路访问型（None Broadcast MultiAccess，NBMA）、点到点型（Point-to-Point）、点到多点型（Point-to-MultiPoint）。
广播多路访问型网络如：
Ethernet、Token Ring、FDDI。
NBMA型网络如：
Frame Relay、X.25、SMDS。
Point-to-Point型网络如：
PPP、HDLC。
（4）、指派路由器（DR）和备份指派路由器（BDR）
在多路访问网络上可能存在多个路由器，为了避免路由器之间建立完全相邻关系而引起的大量开销，OSPF要求在区域中选举一个DR。
每个路由器都与之建立完全相邻关系。
DR负责收集所有的链路状态信息，并发布给其他路由器。
选举DR的同时也选举出一个BDR，在DR失效的时候，BDR担负起DR的职责。
点对点型网络不需要DR，因为只存在两个节点，彼此间完全相邻。
协议组成OSPF协议由Hello协议、交换协议、扩散协议组成。
2、OSPF操作
第一步：
建立路由器的邻接关系
所谓“邻接关系”（Adjacency）是指OSPF路由器以交换路由信息为目的，在所选择的相邻路由器之间建立的一种关系。
路由器首先发送拥有自身ID信息（Loopback端口或最大的IP地址）的Hello报文。
与之相邻的路由器如果收到这个Hello报文，就将这个报文内的ID信息加入到自己的Hello报文内。
如果路由器的某端口收到从其他路由器发送的含有自身ID信息的Hello报文，则它根据该端口所在网络类型确定是否可以建立邻接关系。
在点对点网络中，路由器将直接和对端路由器建立起邻接关系，并且该路由器将直接进入到第三步操作：
发现其他路由器。
若为MultiAccess 网络, 该路由器将进入选举步骤。
第二步：
选举DR/BDR
不同类型的网络选举DR和BDR的方式不同。
MultiAccess网络支持多个路由器，在这种状况下, OSPF需要建立起作为链路状态和LSA更新的中心节点。
选举利用Hello报文内的ID和优先权（Priority）字段值来确定。
优先权字段值大小从0到255，优先权值最高的路由器成为DR。
如果优先权值大小一样，则ID值最高的路由器选举为DR，优先权值次高的路由器选举为BDR。
优先权值和ID值都可以直接设置。
第三步：
发现路由器
在这个步骤中，路由器与路由器之间首先利用Hello报文的ID信息确认主从关系，然后主从路由器相互交换部分链路状态信息。
每个路由器对信息进行分析比较，如果收到的信息有新的内容，路由器将要求对方发送完整的链路状态信息。
这个状态完成后，路由器之间建立完全相邻（Full Adjacency）关系，同时邻接路由器拥有自己独立的、完整的链路状态数据库。
在MultiAccess网络内，DR与BDR互换信息，并同时与本子网内其他路由器交换链路状态信息。
Point-to-Point 或 Point-to-MultiPoint网络中，是相邻路由器之间信息。
第四步:
选择适当的路由器
当一个路由器拥有完整独立的链路状态数据库后，它将采用SPF算法计算并创建路由表。
OSPF路由器依据链路状态数据库的内容，独立地用SPF算法计算出到每一个目的网络的路径，并将路径存入路由表中。
OSPF利用量度（Cost）计算目的路径，Cost最小者即为最短路径。
在配置OSPF路由器时可根据实际情况，如链路带宽、时延或经济上的费用设置链路Cost大小。
Cost越小，则该链路被选为路由的可能性越大。
第五步：
维护路由信息
当链路状态发生变化时，OSPF通过Flooding 过程通告网络上其他路由器。
OSPF路由器接收到包含有新信息的链路状态更新报文，将更新自己的链路状态数据库，然后用SPF算法重新计算路由表。
在重新计算过程中，路由器继续使用旧路由表，直到SPF完成新的路由表计算。
新的链路状态信息将发送给其他路由器。
值得注意的是，即使链路状态没有发生改变，OSPF路由信息也会自动更新，默认时间为30分钟。
3、OSPF路由表的计算与实现
有关路由表的计算是OSPF的核心内容，它是动态生成路由器内核路由表的基础。
在路由表条目中，应包括有目标地址、目标地址类型、链路的代价、链路的存活时间、链路的类型以及下一跳等内容。
关于整个计算的过程，主要由以下五个步骤来完成：
（1）保存当前路由表，当前存在的路由表为无效的，必须从头开始重新建立路由表；
（2）域内路由的计算，通过Dijkstra算法建立最短路径树，从而计算域内路由；
（3）域间路由的计算，通过检查Summary-LSA来计算域间路由，若该路由器连到多个域，则只检查主干域的Summary-LSA；
（4）查看Summary-LSA：
在连到一个或多个传输域的域边界路由器中，通过检查该域内的Summary-LSA来检查是否有比第
（2）（3）步更好的路径；
（5）AS外部路由的计算，通过查看AS-External-LSA来计算目的地在AS外的路由。
通过以上步骤，OSPF生成了路由表。
但这里的路由表还不同于路由器中实现路由转发功能时用到的内核路由表，它只是OSPF本身的内部路由表。
因此，完成上述工作后，往往还要通过路由增强功能与内核路由表交互，从而实现多种路由协议的学习。
4、OSPF特性
（1）、快速收敛；
（2）、能够适应大型网络；
（3）、能够正确处理错误路由信息；
（4）、使用区域，能够减少单个路由器的CPU负担，构成结构化的网络；
（5）、支持无类路由，完全支持超网，可变长子网等无类特性；
（6）、支持多条路径负载均衡；
（7）、使用组播地址来进行信息互通，减少了非OSPF路由器的负载；
（8）、使用路由标签来表示来自外部区域的路由。
二、OSPF配置常用命令
（1）、有关常用命令
命令
作用
Routerospfprocess-id
创建OSPF路由进程
networkip-addresswildcard-maskareacard-id
把接口加入OSPF区域中
（2）命令格式解释：
a、Routerospfprocess-id
例：
routerospf100//：
创建进程号为100的OSPF路由进程；
b、networkip-addresswildcard-maskareacard-id
例：
network172.16.1.10.0.0.0area0//：
把172.16.1.1接口加入area0；
三、应用OSPF网络拓扑结构图
RA
网络拓扑结构图：
192.168.1.2/30
192.168.1.5/30
S0/1
S0/0
192.168.1.1/30
192.168.1.6/30
64K
DCES0/0
S0/0DCE
125K
RC
RB
E0
E0
172.16.1.1/24
172.16.3.1/24
图1
拓扑图解释：
1、RA：
S0：
192.168.1.5/30S1：
192.168.1.2/30
2、RB：
S0：
192.168.1.1/30连接DCE。
E0：
172.16.1.1/24。
3、RC：
S0：
192.168.1.6/30连接DCE。
E0：
172.16.3.1/24。
。
4、本实验DCE/DTE连接方式没有严格规定，
RA与RB之间的带宽为125K。
RA与RC之间的带宽为64K。
四、实验部分
（一）、实验目的
1、在路由器上启动OSPF协议；
2、声明相应网段进入OSPF路由进程；
3、查看路由表格并理解相关字段含义。
4、查看OSPF协议配置信息。
5、查看OSPF邻居路由器信息。
（二）、实验设备
1、Cisco2610XM三台。
2、DCE/DTE线二条。
3、控制台专用线一根。
4、装有超级终端的计算机一台。
5、交叉线序双绞线一条。
（三）、实验拓扑图
本次实验拓扑结构图（参见图1）
（四）、实验过程及结果监测
1、配置路由器的各个端口
A、配置路由器RA端口：
Router>en
Router#conft
Router（config）#hostnRA
RA（config）#ints0/0
RA（config-if）#ipaddr192.168.1.5255.255.255.252
RA（config-if）#bandw64
RA（config-if）#noshut
RA（config-if）#ints0/1
RA（config-if）#ipaddr192.168.1.2255.255.255.252
RA（config-if）#bandw125
RA（config-if）#noshut
RA（config-if）#end
RA#
B、配置路由器RB端口：
Router>en
Router#conft
Enterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.
Router（config）#hostnRB
RB（config）#intfa0/0
RB（config-if）#ipaddr172.16.1.1255.255.255.0
RB（config-if）#nokeepalive//：
使Fa0/0接口不检测keepalive（存活信号）；
RB（config-if）#noshut
RB（config-if）#ints0/0
RB（config-if）#ipaddr192.168.1.1255.255.255.252
RB（config-if）#clockrate125000
RB（config-if）#band125
RB（config-if）#noshut
RB（config-if）#end
RB#
RB#ping192.168.1.2//：
检测RB与RA的通信；
Typeescapesequencetoabort.
Sending5,100-byteICMPEchosto192.168.1.2,timeoutis2seconds:
!
!
!
!
!
Successrateis100percent（5/5）,round-tripmin/avg/max=12/15/16ms
RB#
C、配置路由器RC端口：
Router>en
Router#conft
Router（config）#hostRC
RC（config）#intfa0/0
RC（config-if）#ipaddr172.16.3.1255.255.255.0
RC（config-if）#nokeepalive//：
使Fa0/0接口不检测keepalive（存活信号）；
RC（config-if）#noshut
RC（config-if）#ints0/0
RC（config-if）#ipaddr192.168.1.6255.255.255.252
RC（config-if）#clockrate64000
RC（config-if）#band64
RC（config-if）#nosh
RC（config-if）#end
RC#ping192.168.1.5//：
检测RC与RA的通信；
Typeescapesequencetoabort.
Sending5,100-byteICMPEchosto192.168.1.5,timeoutis2seconds:
!
!
!
!
!
Successrateis100percent（5/5）,round-tripmin/avg/max=28/29/32ms
RC#
2、配置路由器的OSPF协议；
A、配置路由器RA：
RA#conft
RA（config）#routerospf100
RA（config-router）#log-adjacency-changes
RA（config-router）#network192.168.1.20.0.0.0area0
RA（config-router）#network192.168.1.50.0.0.0area0
RA（config-router）#end
RA#
B、配置路由器RB：
:
RB#conft
RB（config）#routerospf100
RB（config-router）#log-adjacency-changes
RB（config-router）#network172.16.1.10.0.0.0area0
RB（config-router）#network192.168.1.10.0.0.0area0
RB（config-router）#end
RB#
C、配置路由器RC：
:
RC#conft
RC（config）#routerospf100
RC（config-router）#log-adjacency-changes
RC（config-router）#network172.16.3.10.0.0.0area0
RC（config-router）#network192.168.1.60.0.0.0area0
RC（config-router）#end
RC#
3、结果监测
（1）、常用监测命令：
showiproute
showiprouuteospf
showipprotocol
showipospfneighbor
showipospfneigdet
showipospfinters0/0
showipospfdatavase
showiproute172.16.1.0
（2）、监测OSPF协议；
RC#shiproute
Codes:
C-connected,S-static,I-IGRP,R-RIP,M-mobile,B-BGP
D-EIGRP,EX-EIGRPexternal,O-OSPF,IA-OSPFinterarea
N1-OSPFNSSAexternaltype1,N2-OSPFNSSAexternaltype2
E1-OSPFexternaltype1,E2-OSPFexternaltype2,E-EGP
i-IS-IS,L1-IS-ISlevel-1,L2-IS-ISlevel-2,ia-IS-ISinterarea
*-candidatedefault,U-per-userstaticroute,o-ODR
P-periodicdownloadedstaticroute
Gatewayoflastresortisnotset
172.16.0.0/24issubnetted,2subnets
O172.16.1.0[110/2363]via192.168.1.5,00:
00:
21,Serial0/0
C172.16.3.0isdirectlyconnected,FastEthernet0/0
192.168.1.0/30issubnetted,2subnets
O192.168.1.0[110/2362]via192.168.1.5,00:
00:
21,Serial0/0
C192.168.1.4isdirectlyconnected,Serial0/0
RC#
RB#shipro
Codes:
C-connected,S-static,I-IGRP,R-RIP,M-mobile,B-BGP
D-EIGRP,EX-EIGRPexternal,O-OSPF,IA-OSPFinterarea
N1-OSPFNSSAexternaltype1,N2-OSPFNSSAexternaltype2
E1-OSPFexternaltype1,E2-OSPFexternaltype2,E-EGP
i-IS-IS,L1-IS-ISlevel-1,L2-IS-ISlevel-2,ia-IS-ISinterarea
*-candidatedefault,U-per-userstaticroute,o-ODR
P-periodicdownloadedstaticroute
Gatewayoflastresortisnotset
172.16.0.0/24issubnetted,2subnets
C172.16.1.0isdirectlyconnected,FastEthernet0/0
O172.16.3.0[110/2363]via192.168.1.2,00:
00:
44,Serial0/0
192.168.1.0/30issubnetted,2subnets
C192.168.1.0isdirectlyconnected,Serial0/0
O192.168.1.4[110/2362]via192.168.1.2,00:
00:
44,Serial0/0
RB#
RB#ping172.16.1.1
Typeescapesequencetoabort.
Sending5,100-byteICMPEchosto172.16.1.1,timeoutis2seconds:
!
!
!
!
!
Successrateis100percent（5/5）,round-tripmin/avg/max=1/1/4ms
RB#ping172.16.3.1
Typeescapesequencetoabort.
Sending5,100-byteICMPEchosto172.16.3.1,timeoutis2seconds:
!
!
!
!
!
Successrateis100percent（5/5）,round-tripmin/avg/max=36/37/40ms
RB#
RA#shipro
Codes:
C-connected,S-static,I-IGRP,R-RIP,M-mobile,B-BGP
D-EIGRP,EX-EIGRPexternal,O-OSPF,IA-OSPFinterarea
N1-OSPFNSSAexternaltype1,N2-OSPFNSSAexternaltype2
E1-OSPFexternaltype1,E2-OSPFexternaltype2,E-EGP
i-IS-IS,L1-IS-ISlevel-1,L2-IS-ISlevel-2,ia-IS-ISinterarea
*-candidatedefault,U-per-userstaticroute,o-ODR
P-periodicdownloadedstaticroute
Gatewayoflastresortisnotset
172.16.0.0/24issubnetted,2subnets
O172.16.1.0[110/801]via192.168.1.1,00:
02:
07,Serial0/1
O172.16.3.0[110/1563]via192.168.1.6,00:
02:
07,Serial0/0
192.168.1.0/30issubnetted,2subnets
C192.168.1.0isdirectlyconnected,Serial0/1
C192.168.1.4isdirectlyconnected,Serial0/0
RA#
RA#shiprouospf
172.16.0.0/24issubnetted,2subnets
O172.16.1.0[110/801]via192.168.1.1,00:
02:
27,Serial0/1
O172.16.3.0[110/1563]via192.168.1.6,00:
02:
27,Serial0/0
RA#
RA#ping172.16.3.1
Typeescapesequencetoabort.
Sending5,100-byteICMPEchosto172.16.3.1,timeoutis2seconds:
!
!
!
!
!
Successrateis100percent（5/5）,round-tripmin/avg/max=28/28/29ms
RA#trace172.16.3.1
Typeescapesequen
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