RCNA-08-OSPF路由协议-v2.0(26)
OSPF_协议的解析及详解
OSPF_协议的解析及详解OSPF协议的解析及详解一、引言OSPF（Open Shortest Path First）是一种开放式最短路径优先协议，用于在IP网络中进行路由选择。
本协议旨在提供高效、可靠、可扩展的路由选择机制，以满足大规模网络的需求。
本文将对OSPF协议进行解析和详解，包括协议的基本原理、工作机制、数据包格式、路由计算算法等内容。
二、OSPF协议基本原理1. 链路状态路由协议OSPF是一种链路状态（Link State）路由协议，它通过交换链路状态信息来构建网络拓扑图，从而计算最短路径。
每个路由器都维护一个链路状态数据库（Link State Database，LSDB），其中存储了整个网络的拓扑信息。
2. OSPF区域划分OSPF将网络划分为多个区域（Area），每个区域内部运行独立的SPF （Shortest Path First）计算，减少了计算复杂度和控制报文的传输量。
区域之间通过区域边界路由器（Area Border Router，ABR）进行连接。
3. OSPF邻居关系建立OSPF邻居关系是通过交换Hello报文来建立的。
当两个路由器在同一广播域内收到对方的Hello报文时，它们可以成为邻居，并交换链路状态信息。
三、OSPF协议工作机制1. Hello报文交换OSPF路由器通过周期性发送Hello报文来探测邻居，并维护邻居关系。
Hello报文包含了路由器的ID、Hello间隔时间等信息。
2. 链路状态信息交换OSPF邻居之间交换链路状态信息，包括链路状态更新报文（LSU）和链路状态请求报文（LSR）。
LSU报文用于广播链路状态信息，LSR报文用于请求缺失的链路状态信息。
3. SPF计算每个OSPF路由器通过收集链路状态信息，构建链路状态数据库，并使用SPF算法计算最短路径树。
SPF算法基于Dijkstra算法，通过计算最短路径树，确定到达目的地的最短路径。
4. 路由表生成根据最短路径树，每个OSPF路由器生成路由表，选择最佳路径并更新转发表。
OSPF_协议的解析及详解
OSPF_协议的解析及详解OSPF协议的解析及详解OSPF（Open Shortest Path First）是一种内部网关协议（IGP），用于在大型企业网络中进行路由选择。
本文将对OSPF协议进行解析和详解，包括其工作原理、协议格式、路由选择算法等内容。
一、OSPF协议的工作原理OSPF协议基于链路状态路由（LSR）算法，通过交换链路状态信息来计算最短路径。
它将网络拓扑信息分发给所有路由器，每个路由器都会构建一个链路状态数据库（LSDB），并根据该数据库计算最短路径树。
OSPF协议使用Hello消息来发现邻居路由器，并建立邻居关系。
一旦建立了邻居关系，路由器就会交换链路状态更新消息（LSU）来更新链路状态数据库。
每个路由器都会根据链路状态数据库计算最短路径，并将其存储在路由表中。
二、OSPF协议的协议格式OSPF协议使用IP协议号89，其协议格式如下：1. OSPF报文头部：- 版本号：用于指示OSPF协议的版本。
- 报文类型：用于指示报文的类型，如Hello、数据库描述、链路状态请求等。
- 报文长度：指示整个报文的长度。
- 路由器ID：唯一标识一个路由器。
- 区域ID：将网络划分为不同的区域，用于控制链路状态数据库的大小。
2. OSPF Hello消息：- 网络类型：指示网络类型，如点对点、广播、NBMA等。
- 路由器优先级：用于选举DR（Designated Router）和BDR（Backup Designated Router）。
- 邻居列表：列出与该路由器相邻的所有路由器。
3. OSPF LSU消息：- 序列号：用于标识链路状态数据库的更新。
- 链路状态记录：包含了与该路由器相邻的所有路由器的链路状态信息。
4. OSPF LSR消息：- 链路状态请求列表：列出了需要请求的链路状态信息。
三、OSPF协议的路由选择算法OSPF协议使用Dijkstra算法来计算最短路径树。
该算法通过不断更新最短路径表来选择最短路径。
OSPF路由协议详解
OSPF路由协议详解OSPF（Open Shortest Path First）是一种用于内部网关协议（IGP）的链路状态路由协议。
它是一个开放的标准，能够处理大型网络中的路由选择问题。
OSPF使用了Dijkstra算法来计算路径的最短路径树，并通过链路状态数据库（LSDB）来维护和交换网络中的信息。
OSPF的核心概念是区域（Area）。
一个区域是由一组路由器组成的逻辑拓扑。
OSPF可以将整个大网络划分成多个区域，每个区域中的路由器只需要知道与该区域相邻的其他路由器的信息，而不需要了解整个网络的拓扑。
OSPF使用了Hello协议来发现和邻居路由器建立邻居关系。
当路由器在同一个区域内连接到一个共享相同网段的路由器时，它们就会成为邻居。
通过Hello协议，路由器可以交换各自的路由信息，并相互确认对方的可达性。
一旦邻居关系建立，路由器就会交换链路状态信息（LSA）。
LSA包含了路由器所知道的与网络拓扑相关的信息，如连接的网络、开销等。
通过交换LSA，每个路由器都会建立一个链路状态数据库（LSDB），存储了整个网络的拓扑信息。
OSPF使用Dijkstra算法来计算最短路径树（SPF tree）。
最短路径树将网络拓扑图看作一个有向图，通过计算每个节点到根节点的最短路径，确定每个节点的下一跳和开销。
每个路由器使用最短路径树来进行路由选择。
OSPF还支持多路径（Equal-Cost Multi-Path，ECMP）路由。
当有多条具有相同开销的路径时，OSPF会将流量分配到这些路径上，以实现负载均衡和冗余。
通过仅仅改变下一跳的选择，OSPF可以在多个路径之间动态地分发流量。
OSPF还具有一些特性来提高网络的可靠性和性能。
例如，OSPF支持快速收敛，当网络拓扑发生变化时可以快速更新最短路径树。
OSPF还支持虚拟链路（Virtual Link），使得不同区域之间可以通过一个中间区域进行通信。
总结起来，OSPF是一种用于大型网络中的链路状态路由协议。
ospf路由协议
Osfp 路由协议1、OSPF协议概述OSPF（Open Short Path First）开放最短路径优先协议，是一种基于链路状态的内部网协议（Interior Gateway Protocol），主要用于规模较大的网络中。
2、OSPF的特点●适应范围广：支持各种规模的网络，最多可支持数百台路由器。
●快速收敛：在网络拓扑结构发生变化后立即发送更新报文，使这一变化在自治系统中被处理。
●无环路由：根据收集到的链路状态用最短路径树算法计算路由。
●区域划分：允许自治系统内的网络被划分成区域来管理，区域间传送的路由信息被汇聚，从而减少了占用的网络资源。
●路由分级：使用4类不同的路由，按照优先顺序分别是区域间路由、区域路由、第一类路由、第二类路由。
3、OSPF的基本概念●自治系统（Autonomous System，AS）：为一组路由器使用相同路由协议交换路由信息的路由器。
●路由器ID号：运行OSPF协议的路由器，每一个OSPF进程必须存在自己的Router-ID。
●OSPF邻居：OSPF路由器启动后，便会通过OSPF接口向外发送Hello报文，收到Hello报文的OSPF路由器会检查报文中所定义的参数，使双方成为邻居。
●OSPF连接：只有当OSPF路由器双方成功交换DD报文，交换LSA并达到LSDB的同步后，才能形成邻接关系。
4、OSPF路由的计算过程每台路由器根据自己周围的网络拓扑结构生成链路状态通告（State Advertisement，LSA），并通过更新报文将LSA发送给网络中的其他OSPF路由器。
每台OSPF路由器都会收到其他路由器通告的LSA，所有的LSA放在一起便组成了链路状态数据库（Link State Database，LSD）。
LSA是对路由器周围网络拓扑结构的描述，LSDB 则是对整个自治系统的网络拓扑结构的描述。
OSPF路由器将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。
OSPF路由协议概念及工作原理
OSPF路由协议概念及工作原理OSPF（Open Shortest Path First）是一种用于内部网关协议（IGP）的链路状态路由协议，用于在大型IP网络中确定数据包的最佳路径，并提供动态路由。
OSPF使用链路状态数据库（LSDB）来存储网络中的路由信息。
首先，每个路由器都会发送自己的链路状态数据包（LSP）到网络中，以告知其他路由器自己的存在和邻居关系。
然后，每个路由器将收到的LSP存储在自己的LSDB中，并更新自己的链路状态数据库。
通过交换LSP，每个路由器都能建立一张完整的网络拓扑图，并计算出到达目的地的最佳路径。
OSPF使用Dijkstra算法来计算最短路径。
在计算最佳路径之前，每个路由器需要先计算出到达其邻居的最短路径。
然后，通过将这些最短路径结合起来，每个路由器就能计算出到达其他所有路由器的最佳路径。
最佳路径是根据每个链路的成本来确定的，成本通常与链路的带宽成反比。
OSPF的路由选择是基于开销（即链路成本）的。
开销较低的路径被认为是最佳路径。
在网络中，每个路由器都会维护一张拓扑表，其中包含与其相邻的路由器以及到达目的地的最佳路径。
当网络中发生故障或路径出现改变时，路由器将发送更新信息以通知其他路由器，并更新自己的拓扑表。
OSPF支持多种类型的路由器，包括内部路由器、区域路由器和边界路由器。
内部路由器是位于同一区域内的路由器，它们只会传递对于该区域内的路由信息。
区域路由器是连接不同区域的路由器，它们不仅传递内部路由信息，还负责传递其他区域的路由信息。
边界路由器是连接不同自治系统（AS）的路由器，它们负责传递来自其他AS的路由信息。
OSPF还支持VLSM（可变长度子网掩码），即允许在同一IP网络中使用不同大小的子网掩码，从而更好地利用IP地址空间。
此外，OSPF还提供了一些可选功能，如认证、超级网关、区域间路由过滤等。
总结来说，OSPF是一种链路状态的内部网关协议，使用链路状态数据库存储路由信息，通过计算最短路径和交换LSP来确定最佳路径，以及通过开销选择路由。
OSPF路由协议详解
2024/2/18
R1
TWO-WAY
Hello
Hello
R2
Init
TWO-WAY
带有Active Neighbor字段
17
邻接关系的过程
R1
TWO-WAY
Hello
Hello
R2
Init
TWO-WAY
之后如果链路类型为广播网络，则开始DR/BDR的选举 DR/BDR与LSA链路状态上的其他路由器都建立邻接关系后路由器之间才能交换 链路状态信息
2002244//22//188
OSPF术语
• Router-ID • 度量值cost • 链路状态 • OSPF区域 • 邻居与邻接 • DR和BDR
2002244//22//188
邻居表的建立
2002244//22//188
拓扑表的建立
2002244//22//188
路由表的建立
• 列出通过SPF算法计算出的到达每个相连网络的最佳路径
DBD Exchange
DBD
25
邻接关系的过程
R1发给R2的第三个DBD报文：
2024/2/18
R1
R2
Exchange
DBD
Excha的过程
R2发给R1的第三个DBD报文：
2024/2/18
R1
Exchange
Loading
R2
DBD Exchange
用来存储路由器在某个ospf接口上发现 的邻居,初始的hello没有该字段。
15
邻接关系的过程
点击打开第一个深红色的包（R2发给R1）：
2024/2/18
R1
R2
Init Hello
交换机路由器OSPF协议(v2.0)
广播类型网络接口的数据结构
Copyright © 2004, 港湾网络培训中心 BHBIN 1-11
OSPF接口数据结构（续） 接口数据结构（ 接口数据结构
RT1# show ip ospf interface s0/0 serial0/0 is up, line protocol is up Internet Address 172.16.1.1/24, Area (0.0.0.0) Router ID 172.16.1.1, Network Type POINTOMULTIPOINT, Cost: 1563 Transmit Delay is 1 sec, State Point-To-Point, Priority 1 flag20483 ifp-type4 No designated router on this network No backup designated router on this network Timer intervals configured, Hello 30, Dead 120, Wait 120, Retransmit 5 Hello due in 00:00:07 Neighbor Count is 2, Adjacent neighbor count is 2 Neighbor information : Neighbor ID State Address Interface 172.16.2.254 Full/DROther 172.16.1.2 serial0/0:172.16.1.1 172.16.3.254 Full/DROther 172.16.1.3 serial0/0:172.16.1.1
Point-to-Point
Down
DR
OSPF协议
OSPF协议简介OSPF（开放式最短路径优先）是一种内部网关协议（IGP），用于在大型企业网络或互联网中进行路由选择和转发。
它是一种链路状态路由协议，被广泛用于构建大规模的自治系统（AS）内部的动态路由网络。
OSPF的目标OSPF的设计目标是实现以下几个重要方面：1.可靠性：OSPF通过在网络中交换链路状态信息，实现了快速的网络收敛和故障恢复，以确保网络的高可靠性。
2.可扩展性：OSPF能够适应大型网络的扩展需求，支持分层设计和分区，使得网络可以灵活地增长和调整。
3.快速收敛：OSPF使用最短路径优先算法（SPF）来计算路由，能够快速选择最佳路径，并在网络拓扑发生变化时迅速收敛。
4.灵活的策略控制：OSPF提供了多种策略控制机制，如区域（Area）、路由汇总（Route Summarization）、路由过滤（Route Filtering）等，使得网络管理员能够根据实际需求进行灵活的路由控制。
OSPF的工作原理OSPF协议通过建立邻居关系、交换链路状态信息、计算最短路径和更新路由表等步骤来实现路由选择和转发。
1.邻居关系建立：OSPF路由器通过发送Hello报文来探测与相邻路由器之间的连接，建立邻居关系。
邻居关系的建立是通过交换Hello报文和协商参数来完成的。
2.链路状态信息交换：建立邻居关系后，OSPF路由器将链路状态信息（LSA）广播给邻居路由器，用于描述自身的链路状态和拓扑信息。
3.最短路径计算：OSPF路由器使用最短路径优先算法（SPF）来计算到达目的网络的最优路径，并生成路由表。
4.路由表更新：OSPF路由器根据最新的链路状态信息更新路由表，并将更新的路由信息发送给邻居路由器。
OSPF的优缺点OSPF协议具有以下优点和缺点：优点：‑高可靠性和快速收敛：OSPF能够快速收敛，自动适应网络拓扑的变化，并提供快速的故障恢复能力。
‑灵活的路由策略控制：OSPF支持多种路由策略控制机制，使得网络管理员能够根据实际需求进行灵活的路由控制。
OSPF协议开放最短路径优先路由协议详解
OSPF协议开放最短路径优先路由协议详解OSPF（Open Shortest Path First）协议是一种开放的链路状态路由协议，广泛用于大型企业网络和互联网中。
它采用了最短路径优先策略，通过计算路由器之间的链路成本来选择最优的路径，以实现数据在网络中的快速传输。
一、OSPF协议的基本概念与特点1. 链路状态路由协议OSPF是一种链路状态路由协议，它通过交换链路状态信息，即路由器之间的网络拓扑信息，来计算最短路径。
每个路由器都会构建一个拓扑数据库，记录网络中的所有链路和节点信息。
2. 开放的协议OSPF是一种开放的协议，意味着它的协议规范是公开的，任何厂商和组织都可以基于这个协议进行实现和部署。
这为网络设备的互操作性和标准化提供了便利。
3. 分层体系结构OSPF协议采用了分层的体系结构，将整个网络分为区域（Area）、区域边界路由器（Area Border Router，ABR）和自治系统边界路由器（Autonomous System Boundary Router，ASBR）。
通过在不同的层次中交换信息，提高了网络的可扩展性和管理性。
4. 成本度量OSPF协议中，每条链路都有一个与之相关的成本，成本越低表示链路质量越好。
路由器通过比较链路的成本来选择最优路径，这样可以使得数据传输的延时和带宽利用率达到最优。
5. 动态更新和适应性OSPF协议支持动态更新，当网络拓扑发生变化时，路由器可以自动更新拓扑数据库，并重新计算最短路径。
这种自适应的特性使得OSPF协议能够应对网络的变化和故障，保证网络的稳定性和可用性。
二、OSPF协议的工作原理1. 邻居发现与状态交换在OSPF协议中，路由器首先要通过Hello消息来发现相邻路由器，并建立邻居关系。
一旦建立了邻居关系，路由器之间就可以交换链路状态信息，在数据库中记录邻居路由器的信息。
2. 构建拓扑数据库每个OSPF路由器都会根据收到的链路状态信息构建拓扑数据库。
OSPF路由协议详解
OSPF路由协议详解OSPF路由协议详解◆1.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。
骨干区域与其余区域的关系在这里不在熬述。
——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。
1.1 当一个区域与area0没有物理链路相连时——前文已经提到，一个骨干区域Area 0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。
1.2 残域（Stub area）——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（stub area），AS外部信息不允许广播进/出这个区域。
OSPF_协议的解析及详解
OSPF_协议的解析及详解OSPF（Open Shortest Path First），即开放式最短路径优先协议，是一种用于路由选择的广泛应用的动态路由协议。
OSPF协议通过建立邻居关系和交换链路状态信息（LSA）来计算路由表，实现网络之间的最短路径选择。
首先，OSPF协议使用一个特殊的Hello报文来建立邻居关系。
当OSPF路由器被配置为OSPF路由器并启动时，它将向相邻路由器发送Hello报文，以确认对方是否也是OSPF路由器，并建立邻居关系。
Hello 报文还包含了一些其他的信息，如路由器ID、网络类型等。
建立邻居关系后，OSPF路由器将开始交换链路状态信息（LSA）。
每个OSPF路由器都维护着一个链路状态数据库（LSDB），其中存储了网络拓扑和链路状态的信息。
路由器将通过将LSA广播到整个OSPF区域来交换LSA，并在收到的LSA中更新其链路状态数据库。
链路状态信息包括了路由器的ID、邻接路由器的ID、链路的状态（如开启、关闭等）、链路的带宽等。
在交换链路状态信息的过程中，OSPF使用Dijkstra算法来计算出最短路径。
Dijkstra算法将使用下面的几个参数来计算路径的开销：-路由器的ID-链路的带宽-路由器到邻接路由器的开销-链路连接状态利用这些参数，OSPF路由器将计算出从源路由器到所有其他路由器的最短路径，并将结果存储在路由表中。
OSPF路由器将通过路由表选择最佳路径来转发数据包。
此外，OSPF还支持网络分割和级别的概念。
网络分割意味着将大的OSPF网络划分为多个区域，每个区域有一个主要的路由器来处理该区域内部的路由选择。
级别是指区域之间的层次结构，底层的区域将汇总上层的信息，以减少网络的规模。
OSPF协议具有以下优点：-支持大规模网络：OSPF可以处理复杂的网络拓扑，适用于大型企业网络和因特网。
-支持快速收敛：OSPF可以快速适应网络拓扑的变化，重新计算最短路径并更新路由表。
ospf协议
OSPF协议1. 简介OSPF（Open Shortest Path First）是一种开放的链路状态路由协议，常被用于局域网（LAN）和广域网（WAN）中的内部网关协议（IGP）。
OSPF是基于Dijkstra算法的路由选择协议，它使用链路状态数据库（LSDB）来维护网络拓扑，并通过该拓扑信息计算最短路径。
OSPF具有以下特点：•支持VLSM（可变长子网掩码）：不同子网可以使用不同的子网掩码，提高了IP地址的使用效率。
•支持分级路由：将网络划分为多个区域，降低了路由计算的复杂性。
•支持多路径：可以选择多条等价的路径作为备用路由，提高了网络的可靠性和容错性。
•支持无环路：OSPF使用了反向路径进行回路检测，确保路由没有环路。
2. OSPF网络拓扑OSPF网络拓扑由多个路由器组成，每个路由器都是一个LSDB的边界路由器（ABR）或区域边界路由器（ASBR）。
路由器之间通过链路互连，并通过Hello报文建立邻居关系。
OSPF将网络拓扑划分为多个区域（Area），每个区域由一个区域内部路由器（IR）负责管理。
OSPF区域间通过边界路由器（BR）进行转发，BR将区域内的路由信息汇总为一个摘要路由，然后广播到其他区域。
BR还负责处理区域之间的路由策略。
3. OSPF报文OSPF使用不同类型的报文来实现邻居发现、路由更新和链路状态同步等功能。
常用的报文类型包括：•Hello报文：用于建立邻居关系，确定相邻路由器的状态。
•DBD报文：用于数据库描述，包含路由器的数据库摘要。
•LSR报文：链路状态请求，用于请求邻居路由器的链路状态信息。
•LSU报文：链路状态更新，用于向邻居路由器发送自己的链路状态信息。
•LSAck报文：链路状态确认，用于确认邻居路由器发送的链路状态信息。
4. OSPF路由计算OSPF使用Dijkstra算法计算最短路径，每个路由器通过分析链路状态数据库（LSDB）来计算最短路径树（SPF树）。
OSPF 协议
1.OSPF协议简介OSPF（Open Shortest Path First）协议是一种内部网关协议（IGP），用于在大型企业网络或互联网中实现路由选择。
它是一个开放的、链路状态路由协议，旨在优化路由器之间的通信，并根据网络拓扑信息计算最短路径。
OSPF协议具有以下特点：•开放性：OSPF协议是公开的，它的工作原理和规范可以被广泛理解和应用。
这使得不同厂商的路由器可以相互通信和交换路由信息，促进了网络设备的互操作性。
•链路状态路由：OSPF协议通过在网络中广播链路状态更新来确定网络拓扑信息。
每个路由器都维护一个链路状态数据库（LSDB），其中包含有关网络中所有路由器和链路的状态信息。
基于这些信息，OSPF使用Dijkstra 算法计算最短路径，并构建路由表。
•分层和区域化：OSPF协议将网络划分为不同的区域（Area），每个区域内部的路由器使用区域内链路状态数据库进行路由计算，而不需要了解整个网络的拓扑。
这种分层和区域化的设计减少了路由器之间的通信量，提高了网络的可扩展性。
•动态适应性：OSPF协议能够根据网络的变化自动调整路由，以适应链路的故障、拓扑的变化或带宽的变化。
当网络发生改变时，路由器会通过链路状态更新通知其他路由器，并更新各自的链路状态数据库，从而重新计算最短路径。
OSPF协议在大型企业网络和互联网中被广泛应用，特别适用于要求快速收敛、具备高可靠性和可扩展性的网络环境。
它提供了灵活的路由控制和路由优先级设置，使网络管理员能够根据具体需求进行网络设计和优化。
2.OSPF协议的工作原理OSPF（Open Shortest Path First）协议是一种基于链路状态的路由协议，它通过交换链路状态信息来计算最短路径并构建路由表。
以下是OSPF协议的工作原理的概要：1.邻居发现：OSPF协议运行在每个支持OSPF的路由器上。
当路由器启动时，它会发送Hello报文来发现和识别相邻的OSPF路由器。
OSPF_协议的解析及详解
OSPF_协议的解析及详解OSPF协议的解析及详解OSPF（开放最短路径优先）是一种内部网关协议（IGP），用于在自治系统（AS）内部路由器之间交换路由信息。
本文将详细解析OSPF协议的工作原理、协议格式以及相关概念。
一、OSPF协议的工作原理OSPF协议基于链路状态算法（LSA），通过交换链路状态信息来构建路由表。
它使用了Dijkstra算法来计算最短路径，并且支持VLSM（可变长度子网掩码）和路由聚合。
OSPF协议的工作流程如下：1. 邻居发现：OSPF路由器通过发送Hello报文来发现相邻路由器，并建立邻居关系。
2. 链路状态数据库同步：路由器之间交换LSA报文，更新链路状态数据库（LSDB）。
3. 最短路径计算：每个路由器根据LSDB计算最短路径，并构建路由表。
4. 路由信息交换：路由器之间周期性地交换路由信息，以便更新路由表。
二、OSPF协议的协议格式OSPF协议使用以下几种类型的报文：1. Hello报文：用于邻居发现和保持邻居关系。
2. DBD（数据库描述）报文：用于同步链路状态数据库。
3. LSR（链路状态请求）报文：用于请求链路状态信息。
4. LSU（链路状态更新）报文：用于向邻居发送链路状态信息。
5. LSAck（链路状态确认）报文：用于确认接收到的LSA报文。
OSPF报文的基本格式如下：- 报文头部：包含版本号、报文类型、报文长度等字段。
- 报文数据：根据报文类型的不同，包含不同的信息。
三、OSPF协议的相关概念1. 路由器ID（Router ID）：每个OSPF路由器都有一个唯一的路由器ID，通常是一个32位的IP地址。
路由器ID用于在OSPF域内唯一标识一个路由器。
2. 邻居关系（Neighborship）：OSPF路由器通过发送Hello报文来建立邻居关系。
邻居关系的建立是OSPF协议正常运行的前提。
3. 链路状态数据库（Link State Database，LSDB）：LSDB存储了所有OSPF路由器所知的链路状态信息，包括网络拓扑、链路状态、路由器ID等。
OSPF路由协议
OSPF路由协议⼀、什么是OSPFOSPF（Open Shortest Path First，开放最短路径优先）是IETF 开发的基于链路状态的⾃治系统内部路由协议OSPF仅传播对端设备不具备的路由信息，⽹络收敛迅速，并有效避免了⽹络资源浪费OSPF直接⼯作于IP层之上，IP协议号为89OSPF以组播地址发送协议包⼆、与RIP的区别RIP：运⾏距离⽮量路由协议，周期性的泛洪⾃⼰的路由表，通过路由的交互，每台路由器都从相邻（直连）的路由器学习到路由，并且加载进⾃⼰的路由表中，⽽对于这个⽹络中的所有路由器⽽⾔，他们并不清楚⽹络的拓扑，他们只是简单的知道要去往某个⽬的应该从哪⾥⾛，距离有多远。
OSPF：运⾏链路状态路由协议，路由器之间交互的是LSA（Link State Advertisement链路状态通告：⽤来描述⽹络链路状况如邻居、开销等），⽽⾮路由信息。
路由器将⽹络中泛洪的LSA 搜集到⾃⼰的LSDB（Link State DataBase链路状态数据库）中，这有助于OSPF 理解整张⽹络拓扑，并在此基础上通过SPF 最短路径算法计算出以⾃⼰为根的、到达⽹络各个⾓落的、⽆环的树，最终，路由器将计算出来的路由装载进路由表中。
泛洪（Flooding）是交换机和⽹桥使⽤的⼀种数据流传递技术，将从某个接⼝收到的数据流向除该接⼝之外的所有接⼝发送出去。
三、OSPF特性OSPF 链路状态协议（开放式最短路径优先），⽆类路由协议，⽀持VLSM（可变长⼦⽹掩码），CIDR（⽆类别域间路由），⽀持安全认证采⽤SPF 算法（Dijkstra迪杰斯特拉算法）计算最佳路径，快速响应⽹络变化⽹络变化时触发更新以较低频率（每隔30 分钟）发送定期更新，被称为链路状态刷新与距离⽮量相⽐，链路状态协议掌握更多的⽹络信息四、OSPF三张表1.邻居表（Neighbor table）：列出了所有和本路由器直接相连的OSPF邻居，经历了⼀系列的消息交互、关系状态最终建⽴。
OSPF协议概述
OSPF协议概述OSPF（开放最短路径优先）是一种用于路由选择的动态路由协议。
它是一个开放标准的协议，被广泛应用于大型企业网络和互联网。
本文将对OSPF协议的概述进行详细介绍。
一、OSPF协议的基本原理OSPF协议基于链路状态路由算法，通过交换链路状态信息来计算最短路径。
OSPF使用了多种类型的报文来交换路由信息，包括Hello报文、LSA（链路状态通告）报文和LSU（链路状态更新）报文。
通过这些报文的交换，OSPF路由器能够了解整个网络的拓扑结构，并计算出最短路径。
二、OSPF协议的特点1. 分层结构：OSPF将网络划分为区域（Area），每个区域内部使用OSPF协议进行路由计算，不同区域之间使用区域边界路由器（ABR）进行通信。
这种分层结构使得OSPF在大规模网络中具有良好的可扩展性。
2. 支持VLSM：OSPF支持可变长度子网掩码（VLSM），可以更灵活地划分IP地址空间，提高地址利用率。
3. 动态更新：OSPF路由器之间会周期性地交换链路状态信息，以便及时了解网络拓扑的变化。
这种动态更新的机制使得OSPF能够快速适应网络的变化，并选择最优路径。
4. 路由分级：OSPF将路由信息分为内部路由和外部路由。
内部路由是在OSPF域内学习到的路由信息，外部路由是从其他路由协议学习到的路由信息。
OSPF将内部路由和外部路由分开存储和计算，提高了路由选择的效率。
三、OSPF协议的工作过程1. 邻居关系建立：OSPF路由器通过交换Hello报文来建立邻居关系。
Hello报文包含了路由器的ID、优先级以及所在网络的IP地址等信息。
当两个路由器的Hello报文相互匹配时，它们就可以建立邻居关系。
2. 路由计算：OSPF路由器通过交换LSA报文来了解整个网络的拓扑结构。
每个路由器都会维护一个链路状态数据库（LSDB），用于存储收到的LSA报文。
通过计算LSDB中的链路状态信息，每个路由器可以得到最短路径树，并选择最优路径。
OSPF路由协议
OSPF路由协议OSPF（Open Shortest Path First）是一种开放式最短路径优先（Open Shortest Path First）的路由协议，主要用于在IP网络中动态地选择最短路径。
OSPF是一种链路状态路由协议，它基于每个路由器的链路状态信息，通过计算最短路径来为数据包提供最优的路由。
OSPF在计算最短路径时使用了Dijkstra算法，该算法能够找到网络中最短路径的最优解。
它通过收集和交换链路状态信息（LSA，Link State Advertisement）来构建网络拓扑图，并将其存储在路由器的链路状态数据库（LSDB）中。
每个节点根据这个拓扑图计算出自己到其他节点的最短路径，并将该信息广播给其他节点。
在OSPF中，每个节点都有一个唯一的标识符，叫作路由器ID（Router ID）。
这个标识符通常是一个32位的IP地址，用来标识网络中的一个路由器。
每个节点都会定期发送一个Hello消息，来建立和维护与其他节点的邻居关系。
节点之间通过链路状态请求（LSR）和链路状态更新（LSU）消息来交换链路状态信息。
一旦邻居关系建立，节点就可以通过链路状态通告（LSA）消息来告知其他节点自己所知道的链路状态。
OSPF通过计算路由器到达目标网络的最短路径，从而为数据包选择最优的路由。
它使用了一个称为SPF（Shortest Path First）的算法来计算最短路径。
这个算法根据链路的代价（通常是带宽）来判断最短路径。
一旦最短路径计算完成，路由器会将更新发送给其他路由器，以便它们更新自己的路由表。
OSPF提供了一些特性来优化网络的性能和可靠性。
例如，它支持多路径负载分担，可以将数据流量在多条路径上均匀分布，提高网络的吞吐量。
此外，OSPF还支持网络分级，可以将网络划分为多个区域，减少路由表的规模，提高整体的性能。
总之，OSPF是一种高效的路由协议，适用于大规模的复杂网络环境。
它能够根据网络的拓扑信息计算最短路径，并为数据包选择最优的路由。
OSPF_协议的解析及详解
OSPF_协议的解析及详解协议名称：OSPF（开放最短路径优先）协议的解析及详解一、引言OSPF（Open Shortest Path First）协议是一种用于在IP网络中进行路由选择的动态路由协议。
它是一种链路状态（Link-State）协议，通过收集网络中所有路由器的链路状态信息，计算出最短路径，并将其作为路由表的依据。
本协议的目的是为了提供高效、可靠、可扩展的路由选择机制，以满足大规模IP网络的需求。
二、协议概述1. 协议目标OSPF协议的目标是实现以下功能：- 提供快速、准确的路由选择机制；- 支持多种网络拓扑结构，包括点对点、广播、非广播多点等；- 支持路由器之间的动态邻居发现和链路状态信息的交换；- 支持路由器之间的可靠性和冗余备份。
2. 协议特点OSPF协议具有以下特点：- 基于链路状态的路由选择机制，通过收集网络中所有路由器的链路状态信息，计算最短路径；- 支持VLSM（Variable Length Subnet Masking）技术，可以对不同子网使用不同的子网掩码；- 支持路由器之间的动态邻居发现，使用邻居关系数据库来管理邻居关系；- 支持多种网络拓扑结构，包括点对点、广播、非广播多点等；- 支持路由器之间的可靠性和冗余备份，通过选举DR（Designated Router）和BDR（Backup Designated Router）来提高网络稳定性。
三、协议工作原理1. 链路状态数据库（LSDB）每个OSPF路由器都维护一个链路状态数据库（LSDB），其中存储了该路由器所知道的网络中所有路由器的链路状态信息。
LSDB中的每个条目包含了邻居路由器的ID、链路状态类型、链路状态序列号、链路状态生存时间等信息。
2. 链路状态通告（LSA）OSPF路由器通过链路状态通告（LSA）来交换链路状态信息。
LSA是一种数据包，其中包含了路由器所知道的链路状态信息，如邻居路由器的ID、链路状态类型、链路状态序列号等。
OSPF路由协议概念及工作原理
OSPF路由协议概念及工作原理1.概述——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（Autonomous System），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（Link State Advertisement）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.数据包格式——在OSPF路由协议的数据包中，其数据包头长为24个字节，包含如下8个字段：* Version number-定义所采用的OSPF路由协议的版本。
* Type-定义OSPF数据包类型。
OSPF数据包共有五种：* Hello-用于建立和维护相邻的两个OSPF路由器的关系，该数据包是周期性地发送的。
* Database Description-用于描述整个数据库，该数据包仅在OSPF初始化时发送。
* Link state request-用于向相邻的OSPF路由器请求部分或全部的数据，这种数据包是在当路由器发现其数据已经过期时才发送的。
* Link state update-这是对link state请求数据包的响应，即通常所说的LSA数据包。
* Link state acknowledgment-是对LSA数据包的响应。
* Packet length-定义整个数据包的长度。
* Router ID-用于描述数据包的源地址，以IP地址来表示。
* Area ID-用于区分OSPF数据包属于的区域号，所有的OSPF数据包都属于一个特定的OSPF区域。
OSPF路由协议
OSPF路由协议OSPF（Open Shortest Path First）是一种内部网关协议，用于路由选择。
它是一个链路状态路由协议，由OSI （Open Systems Interconnection）公布，并被广泛应用到IP网络中。
OSPF 的工作原理是基于链路状态广告（LSA）。
当一个路由器加入到OSPF网络中时，它会广播一个“Hello”消息（含有这个路由器的IP地址），以通知其它路由器自己的存在。
如果对方路由器也支持OSPF，并且在同一区域中，那么双方就会互相交换一些信息，以检查彼此之间的邻居关系和网络配置。
如果一切正常，它们就会交换LSA消息，以了解新的网络拓扑并更新其路由表。
OSPF 可以支持非等价成本的多路径选择，可以设置路由器之间的优先级，以支持备份路径。
它还支持不同的路由区域，以划分网络。
OSPF 路由协议优点有很多。
首先，它能快速适应网络拓扑的变化，因为当有一个路由器加入或离开网络时，只需要通知邻居路由器，而不必广播整个网络。
其次，OSPF 支持VLSM （Variable Length Subnet Masks），可以更好地利用IP地址。
此外，它使用开销（在路由选择过程中）而非距离，避免计算复杂的距离度量，提高了路由算法的效率。
使用OSPF路由协议的网络通常是大型企业或ISP （Internet Service Provider）级别的网络，它在网络的可维护性和伸缩性方面表现非常出色。
同时，由于OSPF协议会产生许多路由消息，因此它的网络流量相对较高。
总之，OSPF是一种高效的路由协议，可以在大型复杂网络中为网络管理员提供简单、强大的工具来管理网络。
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OSPF使路由器之间在交换路由信息前建立邻居关系。OSPF的
Hello协议用于在毗邻路由器（adjacency routers）间建立邻居关 系。
172.16.1.1 172.16.1.2
RA 交换链路状态数据库清单
DBD
RB Exchange State
DBD
我需要你的完整的172.16.10.0网络的信息
LSR
这是关于172.16.10.0网络的信息 我收到了，Thank you！
LSU
Loading State
LsAck
Full State
路由表（Routing Table）：
将SPF算法计算的结果放入到路由表中
DR/BDR产生背景
如左图所示：
每一台路由器和他的邻居之间成
为完全网状的OSPF邻接关系，
这样5台路由器之间将需要形成 10个邻接关系，同时将产生20 条LSA。
解决办法（右图）：
在网络中选举一个路由器，使所 有其它路由器与该路由形成唯一
准启动Exstart
通过第一次DBD报文来确定邻居间 的主从关系
尝试Attempt
仅存在NMBR环境中
交换Exchange
通过DBD交换LSA的头部信息
初始Init
路由器收到一个Hello分组后进 入该状态
加载Loading
发送LSR和LSU
双向Two-way
，次高的为BDR优先级。优先级取值范围：0-255，默认为1 优先级相同的情况下比较RID，RID表示为点分十进制的IP地址格式。RID 数值越大等级越高，等级最高的为DR，次高的为BDR。
RID产生原则
首先，使用router-id命令指定的值为RID 其次，使用Loopback接口中IP地址最大的值为RID 再次，使用活动的物理接口中IP地址最大的值为RID
address 为IP地址
wildcard mask | netmask：为反掩码或者掩码均可 area-id为区域号
配置示例
验证OSPF配置
在配置完成后，可以使用show命令来查看其状态：
Router# show ip route Router# show ip ospf database Router# show ip ospf interface Router# show ip ospf Router# clear ip route * Router# debug ip ospf //显示路由表
由表信息
链路状态协议数据单元
只有用可靠的方式在邻居间扩散链路状态信息，才能确保区域中
每台路由器对网络的认识都是最新、最准确的。
链路状态通告LSA（Link-State Advertisement）：
LSA是可靠的
LSA会被扩散到整个区域
LSA有序列号和寿命，以确保每台路由器都知道自己有最新的版本 LSA被定期刷新以确保拓扑信息的有效性，直到LSA从LSDB中被删除
连接状态数据库LSDB（ Link Sate DataBase）
用来构建OSPF拓扑数据库，从而可以使用SPF算法构建出最短路径树
OSPF报文
五种OSPF具有相同的头部，OSPF封装在IP数据包中
类型 1 2 3 4 5
名称 Hello 数据库描述 （DBD） 链路状态请求 （LSR） LSU LSAck
作用 发现邻居并在它们之间建立邻居关系 包含路由的摘要信息并检查路由器之间的数据 库是否同步 向另一台路由器请求特定路由的完整信息 回应LSR报文请求的特定路由的完整信息 对LSU报文回复、确认
OSPF状态
OSPF的接口可以处于下面8种状态之一
停止Down
OSPF没有与任何路由器交换 信息
课程议题
8.1 OSPF概念
OSPF
开放式最短路径优先协议 (Open Shortest Path First)：
通常用于单个自治系统内的路由选择 OSPF属于IGP，是链路状态协议 采用SPF算法（Dijkstra算法）计算最佳路径 快速响应网络变化
以较低频率（每隔30分钟）发送定期更新，被称为链路状态刷新
Router# show ip ospf neighbor detail
//显示ospf邻居详细信息
//显示拓扑数据库的内容 //检验已经配置在目标的区域中的接口 //显示OSPF协议信息 //清除路由表 //调试OSPF协议
课程议题
总结
总结
在单区域中使用OSPF路由选择协议适合于小型网络； OSPF协议的配置与其他路由协议相似，不同的是它是一种链路状 态协议
在邻居报文中看到自己的ID后 进入该状态
完全邻接Full adjacency
完成了邻接关系的完整建立
OSPF工作过程
172.16.1.1 172.16.1.2 Down State RA 我的Router ID是172.16.1.1，我没看见任何人
Hello
RB RB邻居表 172.16.1.1
OSPF维护的3张表
邻居表（Neighbor Table）：
维护OSPF路由器的邻居关系，从而确保OSPF路由器之间的通信
拓扑表（Topology Table）：
记录同一区域内的所有路由器的链路状态信息并确保所有路由器的LSDB 是相同的 SPF算法利用该表进行最短路径树的计算
的邻接关系，从而减少网络中
LSA条目。该路由器即为DR路 由器
DR和BDR选举规则
DR(Designed Router)：指定路由器 BDR(Backup Designed Router)：备份指定路由器 选举规则 ：
首先比较接口上的OSPF优先级，优先级数值越大优先级越高。高的为DR
Hello
Init State
RA邻居表 172.16.1.2
我的Router ID是172.16.1.2，我看见172.16.1.1
Two Way State 我开始交换信息，因为我的RID是172.16.1.1
DBD
不，我开始交换信息，因为我的RID比你的高
DBD
Exstart State
OSPF工作过程
路由特点
实际需求
完全信任邻居
极少
独自计算路径
很多
收敛速度
慢
快
课程议题
8.2 SPF算法
SPF工作过程
SPF算法：
SPF算法有时也被称为Dijkstra算法，是OSPF路由协议的基础。 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
有环路产生
完全信任邻居 极少
技术相对复杂
独自计算路径 很多
OSPF优势
将OSPF路由协议与距离矢量路由协议RIP作一比较，归纳为如下 几点：
参数 协议 度量 管理距离值 更新内容 更新方式 VLSM 缺点 RIPv1 UDP520（端口号） 跳数 120 路由表 广播包 不支持 有环路产生 OSPF IP89（协议字段值） 接口带宽 110 链路和接口状态 组播包 支持 技术相对复杂
第八章 OSPF路由协议
本章内容
OSPF概念 SPF算法 单区域OSPF配置方法
学习目标
通过本章的学习，希望您能够：
掌握OSPF路由协议的工作原理 了解SPF算法 掌握OSPF工作过程 掌握OSPF端口状态 掌握DR/BDR选举 掌握单区域OSPF配置方法
OSPF需要一个进程ID和一个路由器ID。
OSPF链路状态路由协议不同于距离矢量路由协议，OSPF的路由 器基于网络拓扑结构的完整信息来决定最佳路径。OSPF决定最佳 路径的度量值是成本（cost），它是基于链路的速度，配合分级设 计，OSPF定最佳的无环路径，即到达链路或网络成本最 低的路径。因为OSPF路由器需要一个完整网络拓扑，并且SPF算 法比较复杂，所以需要内存更多的更强大的路由器。
课程议题
8.3 单区域OSPF配置
配置命令
Router(config)#
router ospf ［process-id］ 创建OSPF路由进程
process-id只是在本路由器有效
Router(config-router)#
network [ address ] [wildcard mask | netmask] area [ area-id ]
邻居和邻接关系
邻居：能够交换hello报文的直连路由器之间形成邻居关系
在邻居关系中，Hello报文中以下内容必须相同：
Hello/Dead间隔、区域ID、认证、stub区域标识
邻接：所有路由器只和DR和BDR形成邻接关系 路由器只与建立了邻接关系的路由器互传LSA和LSDB，即更新路
网络变化时是触发更新 支持负载均衡
路由协议的比较
参数 协议 服务类型 管理距离值 更新内容 RIPv1 UDP520（端口号） 尽力而为 120 路由表 OSPF IP89（协议字段值） 1-to-1 Windows 110 链路和接口状态
更新方式
利用方式
广播包
周期更新
组播包
触发更新
缺点
路由特点 实际需求