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09-OSPF
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目 錄
OSPF（Open Shortest Path First，開放最短路徑優先）是IETF（Internet Engineering Task Force，互聯網工程任務組）組織開發的一個基於鏈路狀態的內部網關協議。目前針對IPv4協議使用的是OSPF Version 2。
· OSPF的特點
· OSPF的報文類型
· OSPF的區域劃分
· OSPF的路由器類型
· OSPF的路由類型
· OSPF的網絡類型
· OSPF的協議規範
本章所介紹的配置都是指OSPF version 2。
OSPF具有如下特點：
· 可適應大規模網絡：支持各種規模的網絡，最多可支持幾百台路由器。
· 路由變化收斂快：在網絡的拓撲結構發生變化後立即發送更新報文，使這一變化在自治係統中同步。
· 無路由自環：由於OSPF根據收集到的鏈路狀態用最短路徑樹算法計算路由，從算法本身保證了不會生成自環路由。
· 支持區域劃分：允許自治係統的網絡被劃分成區域來管理。路由器鏈路狀態數據庫的減小降低了內存的消耗和CPU的負擔；區域間傳送路由信息的減少降低了網絡帶寬的占用。
· 支持等價路由：支持到同一目的地址的多條等價路由。
· 支持路由分級管理：使用4類不同的路由，按優先順序來說分別是：區域內路由、區域間路由、第一類外部路由、第二類外部路由。
· 支持驗證：支持基於區域和接口的報文驗證，以保證報文交互和路由計算的安全性。
· 組播發送：在某些類型的鏈路上以組播地址發送協議報文，減少對其它設備的幹擾。
路由器標識是一個32位數字，使其用來獨一無二的識別AS中的路由器。
OSPF協議需要路由器的Router-ID，作為本路由器在自治係統中的唯一標識。一般在協議任務啟動後，會自動選出一個Router-ID。通常路由器先挑選IP地址最大的環回地址。若無環回地址，則在接口狀態為up的物理接口中，選取最大的IP地址作為Router-ID。也可以指定一個Router-ID，並且指定的Router-ID優先級最高。
隨著鏈路狀態數據庫的增大，計算SPF所需的時間也增加了，將網絡分成較小的區域，並要求路由器與同一區域的路由器交換鏈路狀態。這樣傳播的信息減少了。
· 降低CPU的負擔；
· 減小LSDB的內存開銷；
· LSA相關計算和Flooding負擔均降低。
· 為了控製開銷和便於管理OSPF，支持將整個自治係統劃分成域來管理，並且劃分為骨幹域和邊緣域。
· 原則上要求每個非骨幹區域要和骨幹域直接相連，骨幹域要求連通性強、帶寬高。
· 當一台路由器配置兩個以上的域時，必須有一個是骨幹域。
骨幹區域：所有的域間通信流量都必須通過骨幹區域，非骨幹區域之間不能直接交換數據包，區域0（或0.0.0.0）是骨幹區域保留的區域ID號。
(1) 標準區域：一個標準區域可以接收鏈路更新信息和彙總路由。
(2) 末梢區域(stub area)：隻與一個區域相連的非骨幹區域，不接受外部自治係統的LSA（類型5），區域內路由器會把去往外部網絡的路由基於缺省路由（目的地址是0.0.0.0）發送出去。
(3) 完全末梢區域(totally stub area)：不接受類型3、類型4 和類型5的LSA ，區域內路由器會把去往其它區域的路由基於缺省路由（目的地址是0.0.0.0）發送出去。
(4) 非完全末梢區域(Not-so-stubby-area，NSSA)：該區域是Stub區域的變形，與Stub區域的區別在於NSSA區域允許引入自治係統外部路由，由ASBR發布Type7 LSA通告給本區域。當Type7 LSA到達NSSA的ABR時，由ABR將Type7 LSA轉換成Type5 LSA，傳播到其它區域。
OSPF路由器根據在AS中的不同位置，可以分為以下四類：
· 區域內路由器（Internal Router）
該類路由器的所有接口都屬於同一個OSPF區域。
· 區域邊界路由器ABR
該類路由器可以同時屬於兩個以上的區域，但其中一個必須是骨幹區域。ABR用來連接骨幹區域和非骨幹區域，它與骨幹區域之間既可以是物理連接，也可以是邏輯上的連接。
· 骨幹路由器（Backbone Router）
該類路由器至少有一個接口屬於骨幹區域。因此，所有的ABR和位於Area0的內部路由器都是骨幹路由器。
· 自治係統邊界路由器ASBR
與其它AS交換路由信息的路由器稱為ASBR。ASBR並不一定位於AS的邊界，它有可能是區域內路由器，也有可能是ABR。隻要一台OSPF路由器引入了外部路由的信息，它就成為ASBR。
OSPF使用4類不同的路由，按優先級由高到低排列如下：
· 區域內路由
· 區域間路由
· 第一類外部路由
· 第二類外部路由
區域內和區域間路由描述自治係統內部的網絡結構；外部路由則描述了如何選擇到自治係統以外的路由。第一類外部路由是指接收的是IGP路由（例如RIP、STATIC），由於這類路由的可信程度較高，所以，計算出的外部路由的花費與自治係統內部的路由花費的數量級相同，並且與OSPF自身路由的花費具有可比性，即到第一類外部路由的花費值＝本路由器到相應的ASBR的花費值加ASBR到該路由目的地址的花費值。第二類外部路由器是指接收的是EGP路由，由於這類路由的可信度比較低，所以OSPF協議認為，從ASBR到自治係統之外的花費遠遠大於在自治係統之內到達ASBR的花費，計算路由花費時主要考慮前者。即第二類外部路由的花費值等於ASBR到該路由目的地址的花費值。如果該值相等，再考慮本路由器到相應的ASBR的花費值。
缺省情況下，按不同介質可劃分成下列三種網絡：廣播網絡（以太網，令牌環網、FDDI），非廣播多路訪問網絡（幀中繼、X.25），點到點網絡（HDLC、PPP）。對以上任一類網絡都可以進行OSPF配置。可以不考慮缺省的介質類型，選擇配置OSPF網絡類型。利用這一點，可將非廣播多路訪問網絡配置為廣播網絡，如X.25和幀中繼允許OSPF在其上以廣播型網絡運行，這就不用再去配置鄰居。可將廣播網絡配置為非廣播多路訪問網絡，例如當網絡中有不支持組播傳送地址的路由器時。對於不具有廣播和組播能力的網絡，必須配置對端鄰居來指定發送hello報文，並可以指定鄰居的優先級和輪詢時間間隔。
點到多點時具有一個或者多個鄰居的編號的點到點接口，它建立多主機路由。與非廣播多路訪問和點到點網絡相比，點到多點網絡具有以下優點：一到多接口更易於配置，因為它不需要配置鄰居命令，隻需要一個IP子網，所以不必分配路由選擇。不需要全網絡拓撲結構，開銷較小。
設備隻支持廣播型網絡和點對點型網絡。
OSPF協議報文直接封裝為IP報文，協議號為89。
OSPF有五種類型的協議報文：
· Hello報文：發現及維持鄰居關係，選舉DR，BDR；
· DD（Database Description，數據庫描述）報文：相鄰路由器之間發DD報文，報告對方自己所擁有的路由信息內容，包括LSDB中每一條LSA摘要(摘要是指LSA的HEAD，通過該HEAD可以唯一標識一條LSA)，這樣做的目的是為了減少路由器之間傳遞信息的量，因為LSA的HEAD隻占一條LSA的整個數據量的一小部分。根據HEAD，對端路由器就可以判斷出是否已經有了這條LSA。
· LSR（Link State Request，鏈路狀態請求）報文：向對方請求所需的LSA。兩台路由器互相交換DD報文之後，得知對端的路由器有哪些LSA是本地的LSDB所缺少的，這時需要發送LSR報文向對方請求所需的LSA。
· LSU（Link State Update，鏈路狀態更新）報文：向對方發送其所需要的LSA。
· LSAck（Link State Acknowledgment，鏈路狀態確認）報文：用來對收到的LSA進行確認。
與OSPF相關的協議規範有：
· RFC 1765：OSPF Database Overflow
· RFC 2328：OSPF Version 2
· RFC 3101：OSPF Not-So-Stubby Area (NSSA) Option
· RFC 3137：OSPF Stub Router Advertisement
· RFC 3630：Traffic Engineering Extensions to OSPF Version 2
· RFC 4811：OSPF Out-of-Band LSDB Resynchronization
· RFC 4812：OSPF Restart Signaling
· RFC 4813：OSPF Link-Local Signaling
通過菜單“網絡配置 > 路由管理 > OSPF信息”，進入如圖1-1所示頁麵。在該頁麵上，可以配置OSPF路由器ID、是否發布缺省路由及路由重發布信息。這些信息的詳細說明如表1-1所示。
表1-1 OSPF各配置項說明
|
標題項 |
說明 |
|
啟用 |
啟用或禁用OSPF策略，勾選為啟用，不勾選為禁用。禁用後會刪除OSPF網絡配置。 |
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路由器ID |
OSPF路由器ID |
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缺省路由 |
是否發布默認路由，可選發布、不發布及強製發布 |
|
直連路由 |
設置是否重發布直連路由，並設置直連路由的cost |
|
靜態路由 |
設置是否重發布靜態路由，並設置靜態路由的cost |
|
RIP路由 |
設置是否重發布RIP路由，並設置RIP路由的cost |
· 通常路由器先挑選IP地址最大的環回地址作為Router-ID。若無環回地址，則在接口狀態為up的物理接口中，選取最大的IP地址作為Router-ID。也可以指定一個Router-ID，並且指定的Router-ID優先級最高。
· 缺省路由：如果路由表中有默認路由，並且想要發布出去，選中“發布”即可；如果路由表中沒有默認路由，想要發布默認路由則需要選中“強製發布”。
(1) 通過點擊圖1-1中的“OSPF網絡”，進入如圖1-2所示頁麵。該頁顯示了已經配置的OSPF網絡，在該頁也可以刪除已經配置的OSPF網絡。
圖1-2 OSPF已配置網絡
(2) 點擊圖1-2中的<新建>按鈕，進入如圖1-3所示頁麵，在該頁填入要發布的OSPF網絡及區域。
圖1-3 OSPF網絡配置
(1) 點擊圖1-4中的“OSPF接口”，進入所示圖1-4頁麵。該頁麵顯示了已經配置的接口信息，具體信息說明如表1-2所示。
表1-2 RIP擴展各項含義
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標題項 |
說明 |
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接口名稱 |
已經配置的接口名稱 |
|
認證算法 |
接口所使用的加密方式，有明文、密文及不認證 |
|
操作 |
點擊 |
(2) 點擊圖1-4中的<新建>按鈕，進入如圖1-5所示頁麵。該頁麵可以配置接口相關的OSPF信息，具體信息說明如表1-3所示。
圖1-5 OSPF接口配置
表1-3 OSPF接口各項配置含義
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標題項 |
說明 |
|
接口 |
選擇要配置接口 |
|
優先級 |
設置接口的優先級 |
|
發送開銷 |
設置接口發送數據包的開銷 |
|
網絡類型 |
設置網絡類型 |
|
認證 |
設置認證方式：不認證、明文認證、密文認證 |
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hello間隔 |
設置hello報文的時間間隔 |
|
重傳間隔 |
設置重傳間隔 |
|
Dead間隔 |
設置鄰居失效間隔 |
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發送延遲 |
設置報文的發送延遲時間 |
按照圖1-6所示，配置IP地址，要求設備 A和設備 B上啟用OSPF，設備 A設備能學到192.168.1.0/24網段的路由，設備 B能學到192.168.31.0/24網段的路由。
圖1-6 OSPF配置案例組網圖
(1) 按照組網圖組網。
(2) 配置設備 A。
· 通過菜單“網絡配置 > 路由管理 > OSPF信息”，進入OSPF配置頁麵，如圖1-7所示，設置相關數據，點擊<提交>。
· 點擊圖1-7中的OSPF網絡”，進入如圖1-2所示頁麵，點擊新建，進入如圖1-8所示頁麵，並點擊<提交>按鈕。
(3) 配置設備 B
設備 B的配置方式與設備 A相同，在此不再贅述。
在Host A上使用ping命令驗證Host B可達。
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