OSPF超详细介绍，加实验配置

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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：

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。
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。
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
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
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。
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。
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。