14 OSPF初级（企业级路由协议）

14 OSPF初级（企业级路由协议） 14.1 ospf产生原因（为什么要用ospf）

​ OSPF（openshortestpathfirst,开放式最短路径优先）是一种典型的链路状态路由协议，由IETF(internetengineeringtaskforce,国际互联网工程任务组)开发的，是目前业内使用最为广泛的IGP（interiorgatewayprotocol，内部网关协议）之一。

	所有的厂商都可以在其设备上实现ospf,他们都同时遵循公有标准。

	OSPF支持vlsm(variable-lengthsubnet,可变长子网掩码)，支持路由汇总等，而且区域（area）的概念引入使得ospf能够支持更大规模的网络。

	OSPF的版本  ospfv2针对ipv4;  ospfv3针对ipv6；

14.1.1静态路由及RIP路由协议缺陷

• 静态路由缺陷：

1. 无法适应规模较大的网络：随着设备数量增加，配置量急剧增加。
2. **无法动态响应网络变化：网络发生变化，无法自动收敛网络，需要工程师手动修改。
   **

• RIP（已经被淘汰的协议）缺陷：

1. 收敛速度慢(每隔30s更新一次)
2. 最大值16跳（16跳为最大值）
3. metric度量方式不科学
4. 宣告方式无法精确

14.1.2 ospf协议的基本特点

1. 支持无类域间路由（CIDR）-支持超网聚合

2. 无路由自环-无环协议

3. 收敛速度快

4. 使用IP组播收发协议数据-基于ip协议

5. 支持多条等值路由-支持等价负载均衡

6. 支持协议报文的认证-支持认证，协议更安全

7. 采用组播地址224.0.0.5和224.0.0.6

   2240.0.5:所有的成员均可以监听该地址

   2240.0.6:只有DR和BDR才监听该地址

8. 适用于园区级或者企业级路由承载

   RIP	路由承载能力一般	淘汰
   OSPF	路由承载能力大	适用于园区级或者企业级
   BGP	路由承载能力巨大	适用于运营商级

14.2 ospf协议的基本概念 14.2.1 ospf协议

1. OSPF（开放最短路径优先）是内部网关协议(IGP)的一种，基于链路状态算法(LS)。
2. OSPF企业级路由协议(RFC2328 OSPFv2)，核心重点协议
3. OSPF共三个版本，OSPFV1主要是实验室版本，OSPFV2是iPv4的版本，OSPFV3是ipv6的版本
4. OSPF直接运行于IP协议之上，使用IP协议号89。

14.2.2 链路状态算法的路由计算过程

• 每个路由器一开始都会泛洪自己的LSA，所有的LSA汇聚成为LSDB，通过SPF算法，计算路由的原材料是ls（路由计算是基于LS的），计算出一颗以自己为主的无环的树，最后和其他协议PK，将最优的路由放入全局的ip路由表。

14.2.3 路由器的分类

• BR(BackBone Router)：骨干区域，所有接口都属于Area 0的路由器

• IR(Internal Router)：内部路由器，所有接口都属于非Area 0的路由器

• ABR(Area Border Router)：区域边界路由器，连接两个区域之间，且至少有一个接口属于Area 0

• ASBR(As Border Router)：具有引入外部路由能力的路由器(即做了路由引入import-route的路由器)

• 内部路由器（internal router ）	IR	所有接口都接入同一个area 的路由器	负责区域内的路由信息的传递（所有接口都不与area 0 相连）
  区域边界路由器（Area broder router）	ABR	接入多个area 的路由器且必须有area 0	负责区域间的路由信息的传递（至少有一个与Area 0 相连）
  骨干路由器（backbone router）	BR	接入area 0 的路由器	所有接口都属于Area 0的路由器
  AS边界路由器(AS boundary router )	ASBR	将ospf域外的路由引入域内，执行了路由重分发的路由器

14.2.4 基本术语

• 区域area

  ​ OSPF的每一个区域都有一个编号,不同的编号表示不同的区域,这个区域编号也被称为区域ID(Area-ID)。

  ​ 区域是从逻辑上将设备划分为不同的组，每个组用区域号（Area ID）来标识。

  ​ OSPF的区域ID是一个32bit的非负整数,按点分十进制的形式(与IPV4地址的格式一样)呈现,例如Area0.0.0.1,为了简便起见,我们也会采用十进制的形式来表示,这里是几个例子:Area0.00.1等同于 Areal,Area0.0.0.255等同于Area255,Area0.0.1.0等同于Area256。许多网络厂商的设备同时支持这两种区域ID配置及表示方式。

  ​ Area 0:骨干区域，相当于城市的中心区，ospf中要求所有的非骨干区域必须与Area 0连接,为了避免区域间的路由形成环路，要求只有骨干区域（Area 0）才能发布区域间的路由信息，非骨干区域不能发。

  ​ 所有的ABR（Area Border Router,区域边界路由器）都至少有一个接口属于Area 0.

  但是在实际项目中，有时间需要没有与Area 0相连的区域，也需要学习到彼此的路由信息，就采用一种技术Virtual link.

• Router ID：

  1. router-id(router idenfication,路由器标识)是一个32bit长度的数值，用 点分十进制 表示（和ipv4 地址的格式一样，例如192.168.1.1）。
  2. 它的作用是 在ospf域中唯一地标识一台ospf路由器。
  3. ospf要求路由器的router-id必须全域唯一，在同一个域中不允许出现两台ospf路由器拥有相同的router-ID的情况。
  4. router-ID 可以使用手工配置的方式进行设定。如果在创建ospf的时候没有指定router-id，则系统会自动分配一个缺省的router-id。
  5. 建议配置ospf的router-id指定为该设备的loopback接口（本地环回接口）的ip地址。

  手工指定ospf router-ID配置如下：

  为设备创建一个loopback接口，并配置接口的ip地址

  [Router]interface loopback 0

  ip address 1.1.1.1 32

  quit

  #创建一个ospf进程，并指定该设备的router-id

  [router]ospf 1 router-id 1.1.1.1

  注意：一旦ospf确定了router-id之后，再变更的话就需要将ospf进程重启才能使新的router-ID生效，重启命令 reset ospf process但是在实际的项目中，这一条命令要慎用，因为这一条命令执行后，该ospf进程的所有邻接关系将会被重置，这会引发路由的动荡。

  ▫选举原则：(必须要有Router-id，且区域唯一)

  1.手工指定(推荐为环回口的地址-稳定性高)

  2.较大的环回口作为RID

  3.较大的物理接口作为RID

  [R1]ospf1 router-id 11.1.1.1 局部设置 router id

  [Ri]router id 11.1.1.1 全局设置 router id

  同时设置了局部和全局router-id，局部优于全局

14.3 单区域ospf 14.3.1 基础配置

​

14.3.2 配置案例

• 单区域

• ​ 多区域

14.4 ospf常用命令

​ Display ospf peer 显示邻居

​ Display ospf peer brief显示邻居缩略信息

​ Display ospf lsdb 显示链路状态数据库

​ Display ip routing-table 显示路由表

​ Display ospf interface E0/0/0 显示接口参数

​ Display ospf abr-asbr 显示ABR和ASBR

​ Display ospf brief显示ospf的缩略信息

​ Display ospf error显示ospf出现错误列表

​ Display ospf peer 显示邻居

​ Display ospf routing 显示ospf的路由

注意：

• 掩码:标识了网络位和主机位,1为严格匹配,0为任意匹配,连续的0或1
• 反掩码:标识了网络位和主机位,0为严格匹配,1为任意匹配,连续的o或1

[R1-ospf-1-area-0.0.0.0] network1.1.1.1 0.0.0.0最精确的宣告

1.1.1.0 0.0.0.1宣告了2个ip: 1.1.1.0~1.1.1.1

1.1.1.0 0.0.0.3宣告了4个ip: 1.1.1.0~1.1.1.3

通配符:标识了网络位和主机位,1为严格匹配,0为任意匹配,可以不连续的0或1

14.5 相关问题解答 14.5.1 什么是ospf域？

我们把一系列连续的ospf路由组成的网络叫做ospf域 ，这些路由器采用相同的ospf策略

14.5.2 什么是loopback接口（本地环回接口）的ip地址

loopback接口（本地环回接口）的ip地址 主要用于测试，在Windows叫做localhost，不能分配给主机使用。

loopback接口是一种软件的、逻辑的接口，不管是网络设备支持loopback接口，很多主机也同样支持。loopback接口非常的稳定，除非人为的关闭或者删除，否则是永远不会实效的。正是因为如此，所以才用于设备网管、网络测试、网络协议应用。

14.5.3 什么是SPF算法？

spf算法即shortest path first 算法–最短路径优先算法，也称为Dijkstra算法是典型最短路径算法，用于计算一个节点到其他节点的最短路径，它的主要特点是以起始点为中心向外层层扩展(广度优先搜索思想)，直到扩展到终点为止。路由协议中的isis和ospf都使用spf算法计算路由，目的很明确，就是计算路由器自身所在节点到网络拓扑中任意其他节点的cost最小的路径，从而算出路由。

14.5.4 如何手工调整ospf的接口cost?

system-view

[Huawei] interfacegigabitethernet1/0/0

[Huawei-GigabitEthernet1/0/0] ospfcost65

14.5.5 为什么会进行DR和BDR的选举?

因为多个两两相连的路由器建立了ospf邻接关系,要想维护如此多的邻接关系，不仅耗费设备资源，也增加了网络中LSA的泛洪数量。

为了减少不必要的协议流量的流失和优化邻接关系。选举后，DRother之间就只停留在2-way状态（彼此知道是邻居），不会发LSA，不会更新LSDB。

14.5.6 为什么要引入区域的概念？

小城的例子

随着LSDB的不断扩大，每台路由器所维护的LSDB也逐渐变得臃肿，对LSDB的计算（每次网络拓扑发生变更就会重新计算）也会耗费更多的设备资源，导致设备的负担加大。

所以引入了区域aera概念，提高了网络的可延展性，有利于组建更大规模的网络。