ospf协议在中型企业中的应用论文Word文档下载推荐.docx
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1.2.1、静态路由协议3
1.2.2、RIP路由协议3
1.2.3、OSPF路由协议4
1.2.4、IGRP路由协议4
1.2.5、EIGRP路由协议4
2、OSPF路由协议5
2.1、OSPF路由协议的概述：
5
2.2、OSPF路由协议的基本算法6
2.2.1、SPF算法及最短路径树6
2.2.2、链路状态算法6
2.3、OSPF路由协议的基本特征7
2.4、区域及域间路由8
2.5、OSPF的骨干区域及虚拟链路（Virtual-link）9
2.5.1.当一个区域与area0没有物理链路相连时9
2.5.2、当骨干区域不连续时9
2.6、OSPF协议路由器及链路状态数据包分类10
2.6.1、OSPF路由器分类10
2.6.2、OSPF链路状态广播数据包种类11
2.7、OSPF协议工作过程13
2.7.1、区域内部路由13
2.7.2、建立OSPF交互关系adjacency14
2.7.3、域间路由16
2.7.4、AS外部路由16
2.8、OSPF路由协议验证16
3、OSPF路由协议实际应用模拟案例17
3.1、案例分析17
3.2、网络拓扑图18
3.3、配置命令18
3.4、测试结果24
4、结束语28
5、致谢28
6、参考文献29
●摘要：
随着Internet技术在全球范围内的飞速发展，IP网络作为一种最有前景的网络技术，受到了人们的普遍关注。
而作为IP网络生存、运作、组织的核心--IP路由技术提供了解决IP网络动态可变性、实时性、QoS等关键技术的一种可能。
在众多的路由技术中，OSPF协议已成为目前Internet广域网和Intranet企业内部网采用最多、应用最广泛的路由技术之一。
OSPF（开放式系统路径优先）路由协议是一种典型的链路状态（Link-state）的路由协议，一般用于同一个路由域内。
采用OSPF的路由器彼此交换并保存整个网络的链路信息，从而掌握全网的拓扑结构，独立计算路由。
下面的内容将讨论OSPF路由协议在中型企业中的应用。
●关键字：
ospf协议路由协议
1、路由协议
路由协议是路由器之间相互学习所连网络的信息，进行路由信息交换所要遵循的网络协议。
路由器通过路由协议所定义的方式与设定好的路由器进行路由信息交换，并根据不断获得的信息计算或刷新路由器中保存的路径信息，并产生相应的路由表。
路由器利用路由表作出当前收到的IP数据包应该转发往何处的判断。
Internet路由协议有静态路由、RIP、OSPF、IGRP、EIGRP、BGP等
1.2.1、静态路由协议
静态路由是在路由器中设置的固定的路由表。
除非网络管理员干预，否则静态路由不会发生变化。
由于静态路由不能对网络的改变作出反映，一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中。
静态路由的优点是简单、高效、可靠。
在所有的路由中，静态路由优先级最高。
当动态路由与静态路由发生冲突时，以静态路由为准。
1.2.2、RIP路由协议
RIP协议最初是为Xerox网络系统的Xeroxparc通用协议而设计的，是Internet中常用的路由协议。
RIP采用距离向量算法，即路由器根据距离选择路由，所以也称为距离向量协议。
路由器收集所有可到达目的地的不同路径，并且保存有关到达每个目的地的最少站点数的路径信息，除到达目的地的最佳路径外，任何其它信息均予以丢弃。
同时路由器也把所收集的路由信息用RIP协议通知相邻的其它路由器。
这样，正确的路由信息逐渐扩散到了全网。
RIP使用非常广泛，它简单、可靠，便于配置。
但是RIP只适用于小型的同构网络，因为它允许的最大站点数为15，任何超过15个站点的目的地均被标记为不可达。
而且RIP每隔30s一次的路由信息广播也是造成网络的广播风暴的重要原因之一。
1.2.3、OSPF路由协议
80年代中期，RIP已不能适应大规模异构网络的互连，0SPF随之产生。
它是网间工程任务组织（1ETF）的内部网关协议工作组为IP网络而开发的一种路由协议。
0SPF是一种基于链路状态的路由协议，需要每个路由器向其同一管理域的所有其它路由器发送链路状态广播信息。
在OSPF的链路状态广播中包括所有接口信息、所有的量度和其它一些变量。
利用0SPF的路由器首先必须收集有关的链路状态信息，并根据一定的算法计算出到每个节点的最短路径。
而基于距离向量的路由协议仅向其邻接路由器发送有关路由更新信息。
与RIP不同，OSPF将一个自治域再划分为区，相应地即有两种类型的路由选择方式：
当源和目的地在同一区时，采用区内路由选择；
当源和目的地在不同区时，则采用区间路由选择。
这就大大减少了网络开销，并增加了网络的稳定性。
当一个区内的路由器出了故障时并不影响自治域内其它区路由器的正常工作，这也给网络的管理、维护带来方便。
1.2.4、IGRP路由协议
IGRP（InteriorGatewayRoutingProtocol）是一种动态距离向量路由协议，它由Cisco公司八十年代中期设计。
使用组合用户配置尺度，包括延迟、带宽、可靠性和负载。
缺省情况下，IGRP每90秒发送一次路由更新广播，在3个更新周期内（即270秒），没有从路由中的第一个路由器接收到更新，则宣布路由不可访问。
在7个更新周期即630秒后，CiscoIOS软件从路由表中清除路由。
1.2.5、EIGRP路由协议
EIGRP的全名是EnhanceInterioGatewayRoutingProtocol从字面就可以看出是加强型的IGRP，也就是再度改良IGRP而成EIGRP，EIGRP结合了距离向量（distanceVector）和连结——状态（Link-State）的优点以加快收敛，所使用的方法是散射更新算法DUAL（DiffusingUpdateAigorithm），当路径更改时DUAL会传送变动的部分而不是整个路径表，而Router都有储存邻近的路径表，当路径变动时，Router可以快速地反应，EIGRP也不会周期性地传送变动讯息以节省频宽的使用，另外值得特别指出的是EIGRP具有支持多个网络层的协议，例如IP层对：
IP层、IPX层对IPX层、AppleTalk的RTMP对RTMP。
EIGRP协议的特点如下：
运行EIGRP的路由器之间形成邻居关系，并交换路由信息。
相邻路由器之间通过发送和接收Hello包来保持联系，维持邻居关系。
Hello包的发送间隔默认值为5s钟。
✧运行EIGRP的路由器存储所有与其相邻路由器的路由表信息，以便快速适应路由变化。
✧如果没有合适的路由存在，EIGRP将查询其相邻的路由器，以便发现可以替换的路由。
✧采用不定期更新，即只在路由器改变计量标准或拓扑出现变化时发送部分更新信息。
支持可变长子网掩码（VLSM）和不连续的子网，艾持对自动路由汇总功能的
设定。
✧支持多种网络层协议，除IP协议外，还支持IPX、AppleTalk等协议。
✧在运行EIGRP的路由器内部，有一个相邻路由器表、一个拓扑结构表和一个路由表。
✧使用DUAL算法，具有很好的路由收敛特性。
✧具有相同自治系统号的EIGRP和IGRP之间彼此交换路由信息。
EIGRP协议的配置与IGRP配置有相似之处，但由于它对VLSM的支持和众多的其他特性使得在高级配置以及查看和监测命令方面与IGRP有许多不同之处，这是在配置EIGRP的实验中应注意的。
2、OSPF路由协议
OSPF路由协议是一种典型的链路状态（Link-state）的路由协议，一般用于同一个路由域内。
在这里，路由域是指一个自治系统（AutonomousSystem），即AS，它是指一组通过统一的路由政策或路由协议互相交换路由信息的网络。
在这个AS中，所有的OSPF路由器都维护一个相同的描述这个AS结构的数据库，该数据库中存放的是路由域中相应链路的状态信息，OSPF路由器正是通过这个数据库计算出其OSPF路由表的。
作为一种链路状态的路由协议，OSPF将链路状态广播数据包LSA（LinkStateAdvertisement）传送给在某一区域内的所有路由器，这一点与距离矢量路由协议不同。
运行距离矢量路由协议的路由器是将部分或全部的路由表传递给与其相邻的路由器。
2.2、OSPF路由协议的基本算法
2.2.1、SPF算法及最短路径树
SPF算法是OSPF路由协议的基础。
SPF算法有时也被称为Dijkstra算法，这是因为最短路径优先算法SPF是Dijkstra发明的。
SPF算法将每一个路由器作为根（ROOT）来计算其到每一个目的地路由器的距离，每一个路由器根据一个统一的数据库会计算出路由域的拓扑结构图，该结构图类似于一棵树，在SPF算法中，被称为最短路径树。
在OSPF路由协议中，最短路径树的树干长度，即OSPF路由器至每一个目的地路由器的距离，称为OSPF的Cost，其算法为：
Cost=100×
106/链路带宽
在这里，链路带宽以bps来表示。
也就是说，OSPF的Cost与链路的带宽成反比，带宽越高，Cost越小，表示OSPF到目的地的距离越近。
举例来说，FDDI或快速以太网的Cost为1，2M串行链路的Cost为48，10M以太网的Cost为10等。
2.2.2、链路状态算法
作为一种典型的链路状态的路由协议，OSPF还得遵循链路状态路由协议的统一算法。
链路状态的算法非常简单，在这里将链路状态算法概括为以下四个步骤：
当路由器初始化或当网络结构发生变化（例如增减路由器，链路状态发生变化等）时，路由器会产生链路状态广播数据包LSA（Link-StateAdvertisement），
该数据包里包含路由器上所有相连链路，也即为所有端口的状态信息。
所有路由器会通过一种被称为刷新（Flooding）的方法来交换链路状态数据。
Flooding是指路由器将其LSA数据包传送给所有与其相邻的OSPF路由器，相邻路由器根据其接收到的链路状态信息更新自己的数据库，并将该链路状态信息转送给与其相邻的路由器，直至稳定的一个过程。
当网络重新稳定下来，也可以说OSPF路由协议收敛下来时，所有的路由器会根据其各自的链路状态信息数据库计算出各自的路由表。
该路由表中包含路由器到每一个可到达目的地的Cost以及到达该目的地所要转发的下一个路由器（next-hop）。
第4个步骤实际上是指OSPF路由协议的一个特性。
当网络状态比较稳定时，网络中传递的链路状态信息是比较少的，或者可以说，当网络稳定时，网络中是比较安静的。
这也正是链路状态路由协议区别与距离矢量路由协议的一大特点。
2.3、OSPF路由协议的基本特征
前面已经说明了OSPF路由协议是一种链路状态的路由协议，为了更好地说明OSPF路由协议的基本特征，我们将OSPF路由协议与距离矢量路由协议之一的RIP（RoutingInformationProtocol）作一比较，归纳为如下几点：
✧RIP路由协议中用于表示目的网络远近的唯一参数为跳（HOP），也即到达目的网络所要经过的路由器个数。
在RIP路由协议中，该参数被限制为最大15，也就是说RIP路由信息最多能传递至第16个路由器；
对于OSPF路由协议，路由表中表示目的网络的参数为Cost，该参数为一虚拟值，与网络中链路的带宽等相关，也就是说OSPF路由信息不受物理跳数的限制。
并且，OSPF路由协议还支持TOS（TypeofService）路由，因此，OSPF比较适合应用于大型网络中。
✧RIP路由协议不支持变长子网屏蔽码（VLSM），这被认为是RIP路由协议不适用于大型网络的又一重要原因。
采用变长子网屏蔽码可以在最大限度上节约IP地址。
OSPF路由协议对VLSM有良好的支持性。
✧RIP路由协议路由收敛较慢。
RIP路由协议周期性地将整个路由表作为路由信息广播至网络中，该广播周期为30秒。
在一个较为大型的网络中，RIP协议会产生很大的广播信息，占用较多的网络带宽资源；
并且由于RIP协议30秒的广播周期，影响了RIP路由协议的收敛，甚至出现不收敛的现象。
而OSPF是一种链路状态的路由协议，当网络比较稳定时，网络中的路由信息是比较少的，并且其广播也不是周期性的，因此OSPF路由协议即使是在大型网络中也能够较快地收敛。
✧在RIP协议中，网络是一个平面的概念，并无区域及边界等的定义。
随着无级路由CIDR概念的出现，RIP协议就明显落伍了。
在OSPF路由协议中，一个网络，或者说是一个路由域可以划分为很多个区域area，每一个区域通过OSPF边界路由器相连，区域间可以通过路由总结（Summary）来减少路由信息，减小路由表，提高路由器的运算速度。
OSPF路由协议支持路由验证，只有互相通过路由验证的路由器之间才能交换路由信息。
并且OSPF可以对不同的区域定义不同的验证方式，提高网络的安全性。
✧OSPF路由协议对负载分担的支持性能较好。
OSPF路由协议支持多条Cost相同的链路上的负载分担，目前一些厂家的路由器支持6条链路的负载分担。
2.4、区域及域间路由
前面已经提到过，在OSPF路由协议的定义中，可以将一个路由域或者一个自治系统AS划分为几个区域。
在OSPF中，由按照一定的OSPF路由法则组合在一起的一组网络或路由器的集合称为区域（AREA）。
在OSPF路由协议中，每一个区域中的路由器都按照该区域中定义的链路状态算法来计算网络拓扑结构，这意味着每一个区域都有着该区域独立的网络拓扑数据库及网络拓扑图。
对于每一个区域，其网络拓扑结构在区域外是不可见的，同样，在每一个区域中的路由器对其域外的其余网络结构也不了解。
这意味着OSPF路由域中的网络链路状态数据广播被区域的边界挡住了，这样做有利于减少网络中链路状态数据包在全网范围内的广播，也是OSPF将其路由域或一个AS划分成很多个区域的重要原因。
随着区域概念的引入，意味着不再是在同一个AS内的所有路由器都有一个相同的链路状态数据库，而是路由器具有与其相连的每一个区域的链路状态信息，即该区域的结构数据库，当一个路由器与多个区域相连时，我们称之为区域边界路由器。
一个区域边界路由器有自身相连的所有区域的网络结构数据。
在同一个区域中的两个路由器有着对该区域相同的结构数据库。
我们可以根据IP数据包的目的地地址及源地址将OSPF路由域中的路由分成两类，当目的地与源地址处于同一个区域中时，称为区域内路由，当目的地与源地址处于不同的区域甚至处于不同的AS时，我们称之为域间路由。
2.5、OSPF的骨干区域及虚拟链路（Virtual-link）
在OSPF路由协议中存在一个骨干区域（Backbone），该区域包括属于这个区域的网络及相应的路由器，骨干区域必须是连续的，同时也要求其余区域必须与骨干区域直接相连。
骨干区域一般为区域0，其主要工作是在其余区域间传递路由信息。
所有的区域，包括骨干区域之间的网络结构情况是互不可见的，当一个区域的路由信息对外广播时，其路由信息是先传递至区域0（骨干区域），再由区域0将该路由信息向其余区域作广播。
在实际网络中，可能会存在backbone不连续的或者某一个区域与骨干区域物理不相连的情况，在这两种情况下，系统管理员可以通过设置虚拟链路的方法来解决。
虚拟链路是设置在两个路由器之间，这两个路由器都有一个端口与同一个非骨干区域相连。
虚拟链路被认为是属于骨干区域的，在OSPF路由协议看来，虚拟链路两端的两个路由器被一个点对点的链路连在一起。
在OSPF路由协议中，通过虚拟链路的路由信息是作为域内路由来看待的。
下面我们分两种情况来说明虚拟链路在OSPF路由协议中的作用。
2.5.1.当一个区域与area0没有物理链路相连时
前面已经提到，一个骨干区域Area0必须位于所有区域的中心，其余所有区域必须与骨干区域直接相连。
但是，也存在一个区域无法与骨干区域建立物理链路的可能性，在这种情况下，我们可以采用虚拟链路。
虚拟链路使该区域与骨
干区域间建立一个逻辑联接点，该虚拟链路必须建立在两个区域边界路由器之间，并且其中一个区域边界路由器必须属于骨干区域。
2.5.2、当骨干区域不连续时
OSPF路由协议要求骨干区域area0必须是连续的，但是，骨干区域也会出现不连续的情况，例如，当我们想把两个OSPF路由域混合到一起，并且想要使用一个骨干区域时，或者当某些路由器出现故障引起骨干区域不连续的情况，在这些情况下，我们可以采用虚拟链路将两个不连续的区域0连接到一起。
这时，虚拟链路的两端必须是两个区域0的边界路由器，并且这两个路由器必须都有处于同一个区域的端口。
另外，当一个非骨干区域的区域分裂成两半时，不能采用虚拟链路的方法来解决。
当出现这种情况时，分裂出的其中一个区域将被其余的区域作为域间路由来处理。
在OSPF路由协议的链路状态数据库中，可以包括AS外部链路状态信息，这些信息会通过flooding传递到AS内的所有OSPF路由器上。
但是，在OSPF路由协议中存在这样一种区域，我们把它称为残域（stubarea），AS外部信息不允许广播进/出这个区域。
对于残域来说，访问AS外部的数据只能根据默认路由（default-route）来寻址。
这样做有利于减小残域内部路由器上的链路状态数据库的大小及存储器的使用，提高路由器计算路由表的速度。
当一个OSPF的区域只存在一个区域出口点时，我们可以将该区域配置成一个残域，在这时，该区域的边界路由器会对域内广播默认路由信息。
需要注意的是，一个残域中的所有路由器都必须知道自身属于该残域，否则残域的设置没有作用。
另外，针对残域还有两点需要注意：
一是残域中不允许存在虚拟链路；
二是残域中不允许存在AS边界路由器。
2.6、OSPF协议路由器及链路状态数据包分类
2.6.1、OSPF路由器分类
当一个AS划分成几个OSPF区域时，根据一个路由器在相应的区域之内的作用，可以将OSPF路由器作如下分类：
2.6.1.1、内部路由器
当一个OSPF路由器上所有直联的链路都处于同一个区域时，我们称这种路由器为内部路由器。
内部路由器上仅仅运行其所属区域的OSPF运算法则。
2.6.1.2、区域边界路由器
当一个路由器与多个区域相连时，我们称之为区域边界路由器。
区域边界路由器运行与其相连的所有区域定义的OSPF运算法则，具有相连的每一个区域的网络结构数据，并且了解如何将该区域的链路状态信息广播至骨干区域，再由骨干区域转发至其余区域。
2.6.1.3、AS边界路由器
AS边界路由器是与AS外部的路由器互相交换路由信息的OSPF路由器，该路由器在AS内部广播其所得到的AS外部路由信息；
这样AS内部的所有路由器都知道至AS边界路由器的路由信息。
AS边界路由器的定义是与前面几种路由器的定义相独立的，一个AS边界路由器可以是一个区域内部路由器或是一个区域
边界路由器。
2.6.1.4、指定路由器—DR
在一个广播性的、多接入的网络（例如Ethernet、TokenRing及FDDI环境）中，存在一个指定路由器（DesignatedRouter），指定路由器主要在OSPF协议中完成如下工作：
指定路由器产生用于描述所处的网段的链路数据包—networklink，该数据包里包含在该网段上所有的路由器，包括指定路由器本身的状态信息。
指定路由器与所有与其处于同一网段上的OSPF路由器建立相邻关系。
由于OSPF路由器之间通过建立相邻关系及以后的flooding来进行链路状态数据库是同步的，因此，我们可以说指定路由器处于一个网段的中心地位。
——需要说明的是，指定路由器DR的定义与前面所定义的几种路由器是不同的。
DR的选择是通过OSPF的Hello数据包来完成的，在OSPF路由协议初始化的过程中，会通过Hello数据包在一个广播性网段上选出一个ID最大的路由器作为指定路由器DR，并且选出ID次大的路由器作为备份指定路由器BDR，BDR在DR发生故障后能自动替代DR的所有工作。
当一个网段上的DR和BDR选择产生后，该网段上的其余所有路由器都只与DR及BDR建立相邻关系。
在这里，一个路由器的ID是指向该路由器的标识，一般是指该路由器的环回端口或是该路由器上的最小的IP地址。
2.6.2、OSPF链路状态广播数据包种类
随着OSPF路由器种类概念的引入，OSPF路由协议又对其链路状态广播数据包（LSA）作出了分类。
OSPF将链路状态广播数据包共分成5类，分别为：
2.6.2.1、类型1：
又被称为路由器链路信息数据包（RouterLink）
所有的OSPF路由器都会产生这种数据包，用于描述路由器上联接到某一个区域的链路或是某一端口的状态信息。
路由器链路信息数据包只会在某一个特定的区域内广播，而不会广播至其它的区域。
在类型1的链路数据包中，OSPF路由器通过对数据包中某些特定数据位的设定，告诉其余的路由器自身是一个区域边界路由器或是一个AS边界路由器。
并且，类型1的链路状态数据包在描述其所联接的链路时，会根据各链路所联接的网络类型对各链路打上链路标识，LinkID。
表一列出了常见的链路类型及链路标识。
✧链路类型具体描述链路标识
✧用于描述点对点的网络相邻路由器的路由器标识。
✧用于描述至一个广播性网络的链路DR的端口地址。
✧用于描述至非穿透网络，即stub网络的链路stub网络的网络号码。
✧用于描述虚拟链路相邻路由器的路由器标识。
2.6.2.2、类型2：
又被称为网络链路信息数据包（NetworkLink）
网络链路信息数据包是由指定路由器产生的，在一个广播性的、多点接入的网络，例如以太网、令牌环网及FDDI网络环境中，这种链路状态数据包用来描述该网段上所联接的所有路由器的状态信息。
指定路由器DR只有在与至少一个路由器建立相邻关系后才会产生网络链路
信息数据包，在该数据包中含有对所有已经与DR建立相邻关系的路由器的描述，包括DR路由器本身。
类型2的链路信息只会在包含DR所处的广播性网络的区域中广播，不会广播至其余的OSPF路由区域。
2.6.2.3、类型3：
总结链路信息数据包（SummaryLink）
该链路状态广播是由区域边界路由器或AS边界路由器产生的。
SummaryLink描述的是到某一个区域外部的路由信息，这一个目的地地址必须是同一个AS中。
SummaryLink也只会在某一个特定的区域内广播。
类型3是由区域边界路由器产生的，用于描述到同一个AS中不同区域之间的链路状态。
2.6.2.4、类型4：
类型4是由AS边界路由器产生的，用于描述不同AS的链路状态信息。
值得一提的是，只有类型3的SummaryLink才能广播进一个残
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