“网络工程师培训”基础教程:OSPF协议及配置

OSPF协议概述

OSPF 是 Open Shortest Path First（即“开放最短路由优先协议”）的缩写。它是 IETF 组织开发的一个基于链路状态的自治系统内部路由协议。在IP 网络上，它通过收集和传递自治系统的链路状态来动态地发现并传播路由。

• 适应范围—— OSPF 支持各种规模的网络，最多可支持几百台路由器。
• 快速收敛—— 如果网络的拓扑结构发生变化，OSPF 立即发送更新报文，使这一变化在自治系统中同步。
• 无自环—— 由于 OSPF 通过收集到的链路状态用最小生成树算法计算路由，故从算法本身保证了不会生成自环路由。
• 区域划分—— OSPF 协议允许自治系统的网络被划分成区域来管理，区域间传送的路由信息被进一步抽象，从而减少了占用网络的带宽。
• 等值路由—— OSPF 支持到同一目的地址的最多三条等值路由。
• 路由分级—— OSPF 使用 4 类不同的路由，按优先顺序来说分别是：区域内路由、区域间路由、第一类外部路由、第二类外部路由。
• 支持验证—— 它支持基于接口的报文验证以保证路由计算的安全性。

链路状态

上图中 RTA 通过 PPP 协议与另一台路由器RTB直接相连，通过一个X.25 网络与 RTC 和 RTD 相连，并且 RTA 连接着一个局域网。RTA 通过如下的一条 LSA（链路状态广播）来描述周边网络的拓扑结构。

连接数目 = 3 ；本路由器一共有三个连接

/* 对X.25网络的描述*/

连接标识 = 30.0.0.3 ；本网段中某台路由器的IP地址.

连接数据 = 30.0.0.1 ；RTA连接到本网段的接口的IP地址

连接类型 = 2 ；连接的类型是一个转换网段（网段中还有其它路由器）

连接花费 = 1 ；从30.0.0.1接口发送报文的花费值

/* 对Ethernet的描述*/

连接标识 = 10.0.0.0 ；本网段的地址

连接数据 = 0xff000000 ；本网段的掩码

连接类型 = 3 ；连接的类型是一个末端网段（网段中没有其它路由器）

连接花费 = 2 ；从10.0.0.1接口发送报文的花费值

/* 对ppp的描述*/

连接标识= 20.0.0.2 ；邻接点RTB的路由器标识(router id)

连接数据= 20.0.0.2 ；邻接点RTB的IP地址

连接类型= 1；连接的类型是另一台路由器

连接花费= 8；从20.0.0.1接口发送报文的花费值

计算路由

上图中描述了通过 OSPF 协议计算路由的过程。

（一）由四台路由器组成的网络，连线旁边的数字表示从一台路由器到另一台路由器所需要的花费。为简化问题，我们假定两台路由器相互之间发送报文所需花费是相同的。

（二）每台路由器都根据自己周围的网络拓扑结构生成一条 LSA（链路状态广播），并通过相互之间发送协议报文将这条 LSA 发送给网络中其它的所有路由器。这样每台路由器都收到了其它路由器的 LSA，所有的 LSA 放在一起称作 LSDB（链路状态数据库）。显然，4 台路由器的 LSDB 都是相同的。

（三）由于一条 LSA 是对一台路由器周围网络拓扑结构的描述，那么LSDB 则是对整个网络的拓扑结构的描述。路由器很容易将 LSDB 转换成一张带权的有向图，这张图便是对整个网络拓扑结构的真实反映。显然，4 台路由器得到的是一张完全相同的图。

（四）接下来每台路由器在图中以自己为根节点，使用相应的算法计算出一棵最小生成树，由这棵树得到了到网络中各个节点的路由表。显然，4 台路由器各自得到的路由表是不同的。

这样每台路由器都计算出了到其它路由器的路由。

区域划分

OSPF 协议允许自治系统的网络被划分成区域来管理，区域间传送的路由信息被进一步抽象，从而减少了占用网络的带宽。

本图中在 AS100 内运行 OSPF 协议，自治系统被划分为三个不同的区域，分别用不同的区域号（AREA ID）来标识。其中区域号为 0 的区域被称作“骨干区域”。

注意：

如果自治系统被划分成一个以上的区域，则必须有一个区域是骨干区域，并且保证其它区域与骨干区域直接相连或逻辑上相连，且骨干区域自身也必须是连通的。

OSPF 协议配置

本例中 RTA 在两个接口上配置 OSPF 协议，以太网配置为区域 1，串口 S0 配置成区域 0。

命令 含义

router ospf enable 启动 OSPF 协议

ip ospf enable area 0 指定本接口运行的区域号

调试和监控

用以上两条命令监控和调试 OSPF 协议。

show ip ospf 命令可以查看当前路由器配置 OSPF 的情况：路由器的标识（router id），区域状态，接口状态，引入的外部路由情况等。

debug ip ospf packet 可以监控 OSPF 协议收发报文的情况，并打印出报文内容。

小结