ospf路由计算过程
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
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。
计算机网络实验_实验5 OSPF路由协议实验_实验56 OSPF协议路由的计算_
北航计算机网络实验实验5.6OSPF协议的路由计算OSPF协议的路由计算⏹SPF算法和COST值⏹区域内路由的计算⏹区域间路由的计算－－骨干区域和虚连接⏹区域外路由的计算－－与自治系统外部通信SPF算法LSDBLSA 的RTA LSA 的RTBLSA 的RTCLSA 的RTD（二）每台路由器的链路状态数据库(一）网络的拓朴结构CABD123CAB D 123CAB D 123CABD123（四）每台路由器分别以自己为根节点计算最短路径树（三）由链路状态数据库得到的带权有向图CABD1235RTCRTD3215RTBRTASPF算法和COST值⏹SPF算法也被称为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）来计算到每一个目的地路由器之间的距离，每一个路由器根据一个统一的数据库会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。
⏹在OSPF路由协议中，最短路径树的树干长度，即OSPF路由器至每一个目的地路由器的距离，称为OSPF的Cost值。
☐Cost值应用于每一个启动了OSPF的链路，它是一个16bit的整数，范围是1～65535。
Cost值的计算方法⏹计算方法108/bandwidth☐56-kbps serial link = 1785☐10M Ethernet = 10☐64-kbps serial link = 1562☐T1 (1.544-Mbps serial link) = 64⏹用户可以手动调节链路Cost，缺省情况下，接口按照当前的波特率自动计算开销区域内路由的计算S1Vlan2:10.1.1.2/24Vlan2:30.1.1.2/24E1:30.1.1.1/24Vlan3:40.1.1.1/24E0:40.1.1.2/24R1R2AREA 0E0:10.1.1.1/24S0:20.1.1.1/24S0:20.1.1.2/24E0/1E0/24E0/1S2100200300500。
OSPF路由汇总应用实例
OSPF路由汇总应⽤实例⼀、拓扑结构⼆、配置要求1-根据拓扑图，完成⽹络设备的基本配置（设备名、⽤户名和密码、控制⼝配置、远程登录配置、系统密码、端⼝描述和banner等相关信息）2-根据拓扑图的要求，完成⽹络设备接⼝的相应配置；3-根据拓扑图的要求，完成接⼊层交换机的基本配置（划分VLAN、分配接⼝、中继链路、端⼝安全、中继链路安全、⼦接⼝和DHCP等相关信息配置）；4-根据拓扑图的要求，配置OSPF协议；5-根据拓扑图的要求，完成路由汇总配置；三、路由汇总实例（1）路由汇总的计算⽅式，是将各⼦⽹地址段中不同的部分以⼆进制写出。
（2）从第1位⽐特开始进⾏⽐较，找出相同的部分使其保持不变，将不相同部分⽤0进⾏填充、补满。
由此得到的地址为汇总后的⽹段的⽹络地址，其⽹络位为连续的相同的⽐特的位数。
（3）假设下⾯有4个⽹段，分别是11.1.0.0/24，11.1.1.0/24，11.1.2.0/24，11.1.3.0/24，进⾏路由汇总后的⽹段是多少？算法为：11.1.0.0的⼆进制代码是11.1.00000000.011.1.1.0的⼆进制代码是11.1.00000001.011.1.2.0的⼆进制代码是11.1.00000010.011.1.3.0的⼆进制代码是11.1.00000011.0把相同的地⽅⽤红⾊标记出来，在进⾏⽹络汇总是这部分是不变的；将不同的部分⽤【0】进⾏填充后的结果是【00000000】，变成⼗进制数为【0】；则汇总后的⽹段是【11.1.0.0/？】；【？】是多少，如何求解？在⽹络中找不变的⼏位，即【11.1.000000】，其代表汇总后的⽹络位，是8+8+6=22；则汇总后的表⽰⽅式为【11.1.0.0/22】。
（4）11.1.0.0/22的反向⼦⽹掩码是多少？其正向⼦⽹掩码是【255.255.11111100.0】 =【255.255.252.0】其反向⼦⽹掩码是【0 . 0.00000011.255】=【0 . 0. 3.255】（5）使⽤前缀地址来汇总路由能够将路由条⽬保持为可管理的，⽽它带来的优点是：★路由更加有效；★减少重新计算路由表或匹配路由时的CPU周期；★减少路由器的内存消耗；★在⽹络发⽣变化时可以更快的收敛；此外，虽然不是传统的⽅法，也可以将有类的⼦⽹进⾏汇总。
OSPF协议的LSDB分析和路由计算
OSPF协议的lsdb分析和路由计算OSPF协议的LSDB分析和路由计算拟制: 日期：审核: 日期：审核: 日期：批准: 日期：华为三康技术有限公司Huawei-3Com Technologies Co., Ltd.版权所有侵权必究All rights reserve目录1OSPF协议的LSDB分析和路由计算 (6)1.1OSPF的路由形成概述 (6)1.2组网图 (6)1.3OSPF的启动 (7)1.3.1启动OSPF (7)1.3.2接口使能OSPF (8)1.4LSDB详解 (9)1.5Router LSA (10)1.6Network LSA (12)1.7由一、二类LSA计算域内路由 (13)1.7.1域内路由计算1：计算最短路径树 (13)1.7.2域内路由计算2：把存根网络作为叶子加入最短路径树 (23)1.8Summary LSA (24)1.8.1Summary Network LSA (24)1.8.2Summary ASBR LSA (26)1.9AS-external-LSA (26)1.10计算区域外部路由 (27)1.10.1根据Summary LSA计算区域外部路由 (27)1.10.2根据AS-external-LSA计算区域外部路由 (28)2FAQ (30)2.1初学OSPF，看哪些文章好？ (30)2.2什么是接口状态，什么是邻居状态，它们之间有什么关系？ (30)2.3建立邻居关系需要多少时间？ (33)2.4当存在连续的两个非骨干区域时，最边缘的区域怎样建立虚连接？ (33)2.5在NSSA区域中的ABR，没有引入路由的情况下，为什么其声称自己是ASBR？ (33)2.6当NSSA区域有多个ABR时，谁进行type7类LSA到type5类LSA的转换？ (33)2.7LSA和报文的关系 (33)2.8报文的作用 (34)2.9DD报文中的I/M/MS位解释 (34)2.10有关路由COST的问题 (34)图目录图1 OSPF组网图 (7)图2 0.1.1.1的area 0上的最短路径树1 (14)图3 0.1.1.1的area 0上的最短路径树2 (16)图4 0.1.1.1的area 0上的最短路径树3 (17)图5 0.1.1.1的area 0上的最短路径树4 (19)图6 0.1.1.1的area 0上的最短路径树5 (20)图7 0.1.1.1的area 0上的最短路径树6 (22)图8 0.1.1.1的area 0上的最短路径树7 (23)图9 邻居状态机转换图 (30)图10 OSPF的邻居状态截图 (31)图11 接口状态机转换图 (32)图12 OSPF的接口状态截图 (32)图目录表1 五种LSA类型 (9)表2 交换机接口的四种连接类型 (11)表3 最短路径树计算所需的节点数据结构 (14)OSPF协议的LSDB分析和路由计算关键词：OSPF，LSDB，路由摘要：本文举例说明了OSPF协议中的各种LSA的组成、LSDB形成以及路由计算过程。
OSPF的基本工作原理
Hello报文
用于发现和建立邻居关系，通 过定期发送Hello报文来维护 邻居关系。
路由表报文
用于在OSPF区域内传递路由 信息，实现路由表的同步。
链路状态请求报文
用于请求其他路由器发送缺失 的链路状态记录，以完成链路 状态数据库的同步。
03 OSPF路由计算
OSPF路由表的生成
01
生成OSPF路由表
OSPF路由的优选原则
最短路径
01
OSPF路由器在选择最佳路径时，会优先选择路径长度最短的路
径。
稳定性
02
OSPF路由器还会考虑路径的稳定性，通常会选择经过的路由器
数量最少、网络带宽最高、负载最轻的路径。
可靠性
03
在选择路径时，OSPF路由器还会考虑路径的可靠性，优先选择
经过的路由器和链路状态更好的路径。
路由更新
当网络拓扑发生变化时，OSPF路由器会发送链路状态更 新报文，通知其他路由器网络变化情况，其他路由器会更 新自己的链路状态数据库和路由表。
OSPF协议的消息类型和交换方式
链路状态更新报文
用于同步链路状态信息，当网 络发生变化时，发送链路状态 更新报文通知其他路由器。
数据库描述报文
用于描述链路状态数据库的内 容，帮助其他路由器快速同步 链路状态数据库。
02
数据库同步
OSPF路由器通过收集网络中的链路 状 Nhomakorabea信息，构建一个链路状态数据库 ，并根据该数据库生成OSPF路由表 。
当网络发生变化时，OSPF路由器会 通过数据库同步机制，将链路状态信 息更新到其他OSPF路由器中，确保 所有路由器的链路状态数据库保持一 致。
03
路由计算
OSPF路由器根据链路状态数据库中 的信息，按照一定的算法计算出到达 各个目的网络的最佳路径，并将这些 路径添加到OSPF路由表中。
OSPF路由计算
末端区域：只承载本区域发起的流量和访问本区域的流量，如Area 1。
Stub区域
Stub区域的ABR不向Stub区域内传播它接收到的自治系统外部路由（对应四类、五类LSA），Stub区域中路由器的LSDB、路由表规模都会大大减小。
Totally Stub区域内的路由器对其他区域及自制系统外部的访问需求是通过本区域ABR所产生的三类LSA缺省路由实现的。
与Stub区域配置的区别在于，在ABR上需要追加no-summary参数。
OSPF规定Stub区域是不能引入外部路由的，这样可以避免大量外部路由对Stub区域设备资源的消耗。
Type9：Opaque LSA（不透明LSA，本地链路范围）
Type10：Opaque LSA（不透明LSA，本地区域范围）
Type11：Opaque LSA（不透明LSA，AS范围）
Type9、Type10、Type11用于MPLS流量工程
OSPF的特殊区域
对于OSPF各区域，可分为两种类型：
1.骨干区域不能被配置为Stub区域。
2.如果要将一个区域配置成Stub区域，则该区域中的所有路由器必须都要配置成Stub路由器。
3.Stub区域内不能存在ASBR，自治系统外部路由不能在本区域内传播。
4.虚连接不能穿越Stub区域建立。
Totally Stub区域
既不允许自治系统外部路由（四类、五类LSA）在本区域内传播，也不允许区域间路由（三类LSA）在本区域内传播。
七类LSA由NSSA区域的ASBR产生，其扩散范围仅限于ASBR所在的NSSA区域。
13、OSPF协议工作过程
3 OSPF 的工作过程：建立邻接关系
DR（村长）的选举过程
• （1）登记选民
• 本村的18岁以上公民；本网段的OSPF路由器；
• （2）登记候选人
• 本村内的30岁以上公民；本网段的priority>0的OSPF路由器；
• （3）竞选演说
• 所有的候选人都认为自己应该当村长； • 所有的priority>0的OSPF路由器都认为自己是DR
3 OSPF 的工作过程：邻居发现阶段
小王
小一 小二 小三
你好啊
小王 (1)你好，我叫小王
你好啊
小一
小王
小一
(2)你好，小王，我叫小一
嘻嘻嘻，我 有3邻居
(3)邻居关系建立完成
3 OSPF 的工作过程：邻居发现阶段
D
E
Hello
B
A
C
afadjfjorqpoeru 39547439070713
Hello
2 OSPF 的关键概念
• 路由器ID即Router ID，它是唯一标识运行OSPF协议的一台路由器，经 常设置为掩码为32bits的IP主机地址。
• 产生方法： 手工指定：通过命令router-id ip-address 设置，一般指定逻辑的环回口 地址（环回口地址的稳定性） 自动产生：环回口地址——如果没有手工指定，则选择环回口IP地址； 如果有多个环回口，则比较IP地址大的作为Router ID； 物理接口IP地址——如果没有创建环回口，则选用物理接口IP 地址，如果有多个IP地址，则同样选择IP地址最大的作为Router ID。
Frame Checksum
IP协议号为89
1 OSPF 概述
快速收敛：快速扩散链路状态更新并同步计算路由表； 无路由环路：最短路径优先（SPF）算法； 完全无类别：支持可变长子网掩码（VLSM）和无类域间路由（CIDR）； 减少所需的网络带宽：采用触发更新机制； 支持接口的包认证：确保路由计算的安全性； 使用组播方式发送更新：减小了对非相关网络设备的干扰。
OSPF详解
OSPF详解Open Shortest Path First(⼀)OSPF协议是由Internet⼯程任务组(Internet Engineering Task Force)开发的路由选择协议，且来替代存在⼀些问题的RIP协议。
OSPF协议是IETF 组织建议使⽤的内部⽹关协议(IGP)。
OSPF使⽤Dijkstra的最短路径优先(SPF)算法，其的发展经过了⼏个RFC，所有的RFC都是由John Moy撰写。
RFC1131详细说明了OSPF协议版本1，这个版本从来没有在实验平台以外使⽤过，OSPF协议版本2，也就是现在IPv4协议仍然使⽤的版本，最初是在RFC1247中说明的，最新是在RFC2328中说明的。
(⼀)OSPF基本原理与实现OSPF的基本特性：·OSPF属于IGP，是Link-State协议，基于IP Pro 89。
·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。
·⽹络变化时是触发更新。
·⽀持等价的负载均衡。
·OSPF协议将IP头部的TTL值设置为1，并且把优选位设置成互连⽹络控制OSPF的邻居与邻接关系：OSPF中路由器之间的关系分两种：1、邻居2、邻接·OSPF路由器可与它直连的邻居建⽴邻居关系。
·P2P链路上，邻居可以到达FULL状态，形成邻接关系·MA⽹络，所有路由器只和DR/BDR(Backup Designated Router)到达FULL状态。
形成邻接·路由器只和建⽴了邻接关系的邻居才可以到达FULL状态。
·路由更新只在形成FULL状态的路由器间传递。
·OSPF路由器只会与建⽴了邻接关系的路由器互传LSA。
同步LSDBR2#sh ip os neiNeighbor ID Pri State Dead Time Address Interface1.1.1.1 0 FULL/ - 00:00:35 12.1.1.1 Serial1/03.3.3.3 0 FULL/ - 00:00:38 23.1.1.3 Serial1/1⼀台OSPF路由器对其他OSPF路由器的跟踪需要每台路由器都提供⼀个路由器ID，路由器ID在OSPF区域内惟⼀标识⼀台路由器的IP地址,Cisco路由器通过下⾯的⽅法得到它的路由器ID:1）⼿⼯指定Route-ID x.x.x.x（可任意，但区域内不能重复） 2）⾃动选择最⼤的Loopback IP作route-id 3）⾃动选择最⼤的物理接⼝IP（接⼝必须是激活状态）推荐⼿⼯指定的router-id这⾥，使⽤Loopback接⼝作为路由器ID有两个好处:(1):Loopback接⼝⽐任何其他物理接⼝更稳定，只有整个路由器失效进它才会失效(2):⽹络管理只在预先分配和识别作为路由器ID的地址时有更多的回旋余地其实，Loopback接⼝的⼀个主要好处在于它具有更好控制路由器ID能⼒.OSPF开销值计算：·OSPF Cost = 10^8/BW (bps)⼏种常⽤接⼝的COST值：1、环回⼝的COST值是12、serial⼝的COST值是643、标准以太接⼝是104、快速以太接⼝是1SPF算法：最短路径优先算法1、在⼀个区域内的所有路由器有同样的LSDB2、每⼀个路由器在计算时都将⾃已做为树根3、具有去往⽬标的最低cost值的路由是最好的路径4、最好的路由被放⼊转发表·OSPF的报⽂：1：数据包头部：所有OSPF数据包都是由⼀个24个⼋位组字节的头部开始的，如下图所⽰:这⾥，如果认证类型=2。
OSPF原理及基本操作
OSPF配置1.1 OSPF简介OSPF是Open Shortest Path First（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内部网关协议。
目前使用的是版本2（RFC2328），其特性如下：●适应范围广——支持各种规模的网络，最多可支持几百台路由器。
●快速收敛——在网络的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同步。
●无自环——由于OSPF根据收集到的链路状态用最短路径树算法计算路由，从算法本身保证了不会生成自环路由。
●区域划分——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，从而减少了占用的网络带宽。
●等值路由——支持到同一目的地址的多条等值路由。
●路由分级——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——支持基于接口的报文验证以保证路由计算的安全性。
●组播发送——支持组播地址。
1.1.1 OSPF协议路由的计算过程OSPF协议路由的计算过程可简单描述如下：●每个支持OSPF协议的路由器都维护着一份描述整个自治系统拓扑结构的链路状态数据库（简称为LSDB）。
每台路由器根据自己周围的网络拓扑结构生成链路状态广播（简称为LSA），通过相互之间发送协议报文将LSA发送给网络中其它路由器。
这样每台路由器都收到了其它路由器的LSA，所有的LSA放在一起便组成了链路状态数据库。
●由于LSA是对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，各个路由器得到的是一张完全相同的图。
●每台路由器都使用SPF算法计算出一棵以自己为根的最短路径树，这棵树给出了到自治系统中各节点的路由，外部路由信息为叶子节点，外部路由可由广播它的路由器进行标记以记录关于自治系统的额外信息。
超详细OSPF路由协议基础课件
05
CATALOGUE
OSPF协议的安全性和可靠性
OSPF协议的安全性保证措施
认证机制
OSPF协议支持明文和加密的认 证方式，通过在OSPF报文中包 含认证信息，确保只有合法的路 由器才能参与OSPF路由过程。
区域划分
OSPF协议可以将大型网络划分 为多个区域，每个区域运行一个 OSPF实例，降低了路由器的资
递给其他路由器。
在传递过程中，LSA报文会不 断更新，最终形成一张完整的
链路状态数据库。
OSPF协议的路由计算过程
路由器根据接收Байду номын сангаас的LSA报文， 构建出一张链路状态数据库，记 录了网络中所有路由器的链路状
态信息。
路由器根据链路状态数据库，使 用最短路径优先算法（SPF算法 ）计算出到达各个目的网络的最
First）是一种内部网关协议（IGP
），用于在同一个自治系统（AS
）内的路由器之间传递路由信息
。
02
OSPF协议基于最短路径优先（ SPF）算法，用于计算路由最短路 径，并建立路由表。
OSPF协议工作原理
OSPF路由器之间通过交换链路 状态信息来建立和维护路由表。
路由器之间通过周期性地发送 Hello报文来发现邻居路由器，
链路状态数据库同步
OSPF协议通过周期性的数据库同步， 确保所有参与OSPF的路由器拥有相同 的链路状态数据库，保证了路由的可 靠性。
OSPF协议的故障处理和恢复机制
01
02
03
故障检测
OSPF协议通过定期发送 Hello报文和数据库同步 报文来检测网络中的故障 。
故障隔离
当检测到故障时，OSPF 协议能够快速隔离故障区 域，防止故障扩散。
OSPF路由协议概念及工作原理
OSPF路由协议概念及⼯作原理——随着Internet技术在全球范围的飞速发展，OSPF已成为⽬前Internet⼴域⽹和Intranet企业⽹采⽤最多、应⽤最⼴泛的路由协议之⼀。
OSPF（Open Shortest Path First）路由协议是由IETF（Internet Engineering Task Force）IGP⼯作⼩组提出的，是⼀种基于SPF算法的路由协议，⽬前使⽤的OSPF协议是其第⼆版，定义于RFC1247和RFC1583。
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。
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、介绍OSPF（Open Shortest Path First）是一种用于互联网协议（IP）网络中的动态路由协议。
它是一种链路状态路由协议，用于在路由器之间交换路由信息，以确定最短路径并进行路由选择。
本协议详解将介绍OSPF协议的工作原理、协议数据单元（Protocol Data Unit，PDU）格式、邻居关系建立、路由计算算法以及网络拓扑维护等内容。
二、OSPF协议的工作原理1. 链路状态数据库（Link State Database，LSDB）：每个OSPF路由器都维护一个LSDB，其中包含了整个网络的链路状态信息。
LSDB中的每一条链路状态都包含了该链路的状态、成本、邻居路由器等信息。
2. 链路状态广播：OSPF路由器通过链路状态广播（Link State Advertisement，LSA）向相邻的路由器发送链路状态信息。
这些LSA包含了路由器所知道的链路状态信息。
3. 链路状态数据库同步：当一个OSPF路由器收到LSA时，它会更新自己的LSDB，并将新的LSA广播给其他相邻路由器。
通过这种方式，所有的OSPF路由器能够保持LSDB的同步。
4. 最短路径计算：OSPF使用最短路径优先算法（Shortest Path First，SPF）来计算最短路径。
该算法基于Dijkstra算法，通过比较链路的成本来确定最短路径。
5. 路由选择：每个OSPF路由器根据最短路径计算的结果选择最佳路径，并将该路径添加到自己的路由表中。
三、OSPF协议数据单元（PDU）格式OSPF协议使用不同类型的PDU来交换路由信息。
以下是常见的OSPF PDU类型及其格式：1. Hello PDU：用于邻居关系建立和维护。
包含了路由器的ID、优先级、Hello间隔等信息。
2. Database Description (DBD) PDU：用于在邻居路由器之间交换链路状态数据库的摘要信息。
OSPF优化路由算法研究与实现
OSPF优化路由算法研究与实现摘要：本文主要探讨了OSPF（开放式最短路径优先）协议的优化路由算法的研究与实现。
首先介绍了OSPF协议的基本原理和常见的优化算法，然后重点讨论了三种优化算法的实现和性能比较。
实验结果表明，通过优化算法能够提高网络的性能和稳定性，有效减少了网络拥塞和丢包的问题。
最后，对未来OSPF协议的优化方向进行了展望。
1. 引言随着互联网的快速发展，网络拓扑的复杂度和数据流量呈指数级别增长。
在大规模网络中，路由算法的性能对保证网络的稳定和高效运行起着关键作用。
OSPF协议是一种常用的链路状态路由协议，其在网络中动态构建路由表和拓扑图，并根据链路权重计算最短路径。
为了进一步优化OSPF协议的路由算法，研究人员提出了多种优化算法。
2. OSPF协议的基本原理OSPF协议基于链路状态路由算法，主要通过以下步骤实现路由计算：1) 链路状态更新：每个路由器维护一个链路状态数据库（Database），通过与相邻路由器交换链路状态信息（Link-state information）来更新数据库。
2) 路由计算：路由器根据链路状态数据库计算出网络的最短路径，并构建路由表。
3) 建立邻居关系：路由器通过Hello消息发现相邻路由器，并建立邻居关系，以便交换链路状态信息。
4) 故障检查：当链路状态发生变化时，路由器会检查相关路由表的可达性并更新。
3. OSPF优化路由算法为了提高OSPF协议在大规模网络中的性能和稳定性，研究人员提出了多种优化路由算法。
下面介绍三种常见的OSPF优化路由算法并讨论其实现细节。
3.1 路由聚合路由聚合是一种简化路由表的方法，通过将一组相邻子网合并为一个更大的子网来减少路由表的数量。
实现路由聚合需要路由器支持CIDR（无类别域间路由）和VLSM（可变长子网掩码）技术。
通过路由聚合，可以减少路由器之间的路由器更新的数量和延迟，从而提高路由算法的计算效率和网络的稳定性。
3.2 等价路由等价路由是一种通过增加路径选择的冗余度来提高网络的稳定性和容错能力的方法。
HCSE路由知识点
OSPF1. OSPF开放式最短路径优先，基于RFC2328。
由IETF开发，AS内部路由协议，目前第二版。
2. OSPF无路由自环，适用于大规模网络，收敛速度快。
支持划分区域，等值路由及验证和路由分级管理.。
OSPF可以组播方式发送路由信息。
3. OSPF基于IP，协议号为89。
Route ID 为32位无符号数，一般用接口地址。
4. OSPF将网络拓扑抽象为4中，P to P、stub、NBMA＆broadcast、P to MP。
5. NBMA网络必须全连通。
6. OSPF路由计算过程，1、描述本路由连接的网络拓扑，生成LSA。
2、收集其他路由发出的LSA，组成LSDB。
3、根据LSDB计算路由。
7. OSPF5种报文：1、hello报文定时通报，选举DR、BDR。
2、DD报文通告本端LSA，以摘要显示，即LSA的HEAD。
3、LSR报文相对端请求自己没有的LSA。
4、LSU报文回应对端请求，向其发送LSA。
4、LSAck报文确认收到对端发送的LSA。
8. OSPF邻居状态1、down 过去dead－interval时间未收到邻居发来的Hello报文2、Attempt NBMA网络时出现，定时向手工指定的邻居发送Hello报文。
3、init 本端已受到邻居发来的Hello报文，但其中没有我端的router id，即邻居未受到我的hello报文。
4、2－way 双方都受到了Hello报文。
若两端均为DRother的话即会停留在这个状态。
5、Exstart 互相交换DD报文，建立主从关系。
6、exchange 双方用DD表述LSDB，互相交换。
7、loading 发送LSR。
8、full 对端的LSA本端均有，两端建立邻接关系。
9. OSPF的HELLO报文使用组播地址224.0.0.5。
10. DD报文中，MS=1为Master，I=1表示第一个DD报文。
11. 在广播和NBMA网络上会选举DR，来传递信息。
OSPF协议原理与配置详解
调试OSPF协议的网络连通性
检查区域间的连通性
确认区域内和区域间的路由器能够正常通信。
检查OSPF路由汇总
配置正确的路由汇总，以确保网络的连通性。
检查OSPF下一跳地址
确认OSPF下一跳地址配置正确，以避免路由环路和黑洞路由问题。
05 OSPF协议的应用场景与 案例分析
OSPF协议在企业网络中的应用
02 路由器使用Dijkstra算法计算最短路径树，构建 路由表。
03 路由表中的每一项都包含目标网络、下一跳路由 器和接口等信息。
OSPF协议路由表的更新
当网络发生变化时，相关路由器会发送链路状态 更新报文，通知其他路由器网络变化情况。
收到更新报文的路由器会重新构建链路状态数据 库和路由表。
路由器之间通过OSPF协议的报文交互，实现路由 表的实时更新和维护。
3
路由器之间通过OSPF协议的报文交换链路状态 信息，并使用最短路径算法（Shortest Path Algorithm）来更新路由表。
OSPF协议的特点
支持区域划分
OSPF协议支持将大型网络划分 为多个区域（Area），每个区 域运行一个OSPF实例，维护一 个区域内路由的数据库，降低 了路由器的资源消耗。
使用OSPF版本3
03
在IPv6网络中，使用OSPF版本3替代OSPF版本2可
以减少路由器的资源消耗。
调试OSPF协议的路由问题
检查OSPF路由器间的链 路状态
通过查看OSPF邻居状态机，确认链路是否 正常工作。
检查OSPF路由表
查看OSPF路由表，确保正确的路由信息被学习。
使用调试命令
使用OSPF调试命令，如"debug ospf packet"和"debug ospf adjacency"，以帮助 定位问题。
OSPF协议原理及配置详解
第二十四页，编辑于星期五：八点 五十八分。
OSPF协议原理及配置
第一页，编辑于星期五：八点 五十八分。
概念
OSPF ：Open Shortest Path First，开放最短路径优先 由IETF(Internet Engineering Task Force)组织开发 OSPF是链路状态协议，采用SPF算法 OSPF是IGP(Interior Gateway Protocol)协议，用于在自治系统 (Autonomous System，AS)内发现和计算路由 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 相关RFC文档 : RFC2328， RFC1583，RFC2178
当然这时还需要重新选举出一个新的BDR，虽然 一样需要较长的时间，但并不会影响路由计算。
第十六页，编辑于星期五：八点 五十八分。
注意：
网段中的DR 并不一定是priority 最大的路由器；同理，BDR 也 并不一定就是priority 第二大的路由器。
DR 是指某个网段中概念，是针对路由器的接口而言的。某台路由
（broadcast or NBMA networks)
该接口通过点到多点的网络与多台路由器相连。（point-tomultipoint)
第十九页，编据链路层封装协议不同分为以下四种网 络类型：
Point-to-Point：点对点网络。当链路层协议是PPP，HDLC， LAPB 时，OSPF 缺省认为网络类型是Point-to-Point。在这种类 型网络中， 以组播地址（224.0.0.5）发送协议报文，不需要 选举DR，BDR。
第二十一页，编辑于星期五：八点 五十八分。
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协议的LSDB分析和路由计算
OSPF协议的LSDB分析和路由计算Open Shortest Path First (OSPF) 是一种链路状态路由协议，用于在IP网络中进行路由选择。
该协议使用LSDB（链路状态数据库）来存储网络拓扑信息，并使用Dijkstra算法来计算最短路径。
本文将分析OSPF 协议的LSDB和路由计算机制。
首先，我们来看一下OSPF协议的LSDB。
每个OSPF路由器都会维护一个LSDB，用于存储从各个邻居路由器收到的链路状态信息。
LSDB中存储了网络拓扑图中的所有路由器和链路的详细信息，包括路由器ID、链路状态类型、链路ID、邻居路由器信息等。
当一个OSPF路由器启动时，它将向邻居路由器发送Hello消息来建立邻居关系。
在建立邻居关系后，路由器之间将交换链路状态信息（LSA）。
每个路由器将自己的链路状态信息封装成LSA，并发送给邻居路由器。
邻居路由器将收到的LSA添加到自己的LSDB中，并更新网络拓扑信息。
1. LSA type 1：路由器链路状态LSA，用于描述与该路由器直连的网络。
2. LSA type 2：网络链路状态LSA，用于描述连接到同一网络的所有路由器。
3. LSA type 3：摘要链路状态LSA，用于描述到其他区域的路由信息。
4. LSA type 4：AS外部链路状态LSA，用于描述到达AS外部目标网络的路由信息。
LSDB中的LSA是以数据库表的形式存储的，并通过更新算法进行维护。
当一个路由器收到新的LSA时，它将根据规则决定是否要将新的LSA 添加到自己的LSDB中。
如果新的LSA对网络拓扑图有改变，则将更新相关的路径信息。
接下来，我们来看一下OSPF协议的路由计算机制。
当LSDB中的路由信息发生改变时，路由器需要重新计算最短路径。
OSPF协议使用Dijkstra算法来计算最短路径。
Dijkstra算法基于图论中的最短路径问题，用于计算从一个源节点到其他所有节点的最短路径和距离。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
– DEAD TIME：缺省为4倍的HELLO TIME
7
邻接关系形成后开始相互交流
• 数据库交换过 程
– 主从协商 – DD交换 – LSA请求 – LSA传播 – LSA应答
8
RT1
ExStart 开始交换 Exchange 交换
LSAck
afadjfjorqpoeru 39547439070713
LSR
Loading 状态
我需要对网络172.16.6.0/24的完整描述条目
好，这是对网络的172.16.6.0/24的具体描述
afadjfjorqpoeru 39547439070713
LSU
afadjfjorqpoeru 39547439070713
Init 状态
Router B 邻居列表： 172.16.5.1/24, int E1
13
交换过程
172.16.5.1/24
172.16.5.2/24
A E0
Down 状态
E1 B
我是路由器，id为172.16.5.1，我谁也没看到啊
Init 状态
Router B 邻居列表： 172.16.5.1/24, int E1
LSR
Loading 状态
我需要对网络172.16.6.0/24的完整描述条目
好，这是对网络的172.16.6.0/24的具体描述
afadjfjorqpoeru 39547439070713
LSU
afadjfjorqpoeru 39547439070713
LSAck 感谢你的链路状态信息！
Full状态
我是路由器，id为ID 172.16.5.2, 我看到了172.16.5.1.
14
交换过程
172.16.5.1/24
172.16.5.2/24
A E0
Down 状态
E1 B
我是路由器，id为172.16.5.1，我谁也没看到啊
Init 状态
Router B 邻居列表： 172.16.5.1/24, int E1
2C
2C
2C
3
3
3
3
D
D
D
D
(四)每台路由器分别以自己为跟节点计算最小生成树
2
OSPF的五种协议报文
• Hello报文
– 发现及维持邻居关系，选举DR，BDR
• DD报文
– 本地LSDB的摘要
• LSR报文
– 向对端请求本端没有或对端的更新的LSA
• LSU报文
– 向对方发送其需要的LSA
• LSAck报文
RT2
Init 初始化
ExStart 开始交换
Exchange 交换
Loading 装载
完成 Full
DD ( Seq = y + n， I = 0，M = 0， MS = 1 ) DD ( Seq = y + n， I = 0，M = 0， MS = 0 )
LS Request LS Update LS Ack
DR E0 172.16.5.3
我要启动交换，因为我的router id是172.16.5.1.
不！我来启动交换，因为我的router id比你的大
afadjfjorqpoeru 39547439070713
Hello
16
探寻路由信息
E0 172.16.5.1
afadjfjorqpoeru 39547439070713
20
OSPF协议路由计算过程
RTA
RTB
1
2
5
RTC
3
RTD
(1)网络的拓扑 结构
1
A
BA
2
2
C
3
LSDB LSA of RTA LSA of RTB
LSA of RTC LSA of RTD
1
A
B
2
5
C
3
D
(2)每台路由器的LSDB (3)由链路状态数据库生成 带权有向图
1
BA
1
BA
1
B
2
2
C
C
DR E0 172.16.5.3
afadjfjorqpoeru 39547439070713
LSAck
18
探寻路由信息
E0 172.16.5.1
afadjfjorqpoeru 39547439070713
LSAck
感谢你的链路状态摘要信息！
DR E0 172.16.5.3
afadjfjorqpoeru 39547439070713
小王 Slave
我先说
不行，还是我先说 好，你先说
小一 Slave
小一
Master
11
交换过程
172.16.5.1/24
172.16.5.2/24
A E0
Down状态
E1 B
12
交换过程
172.16.5.1/24
172.16.5.2/24
A E0
Down 状态
E1 B
我是路由器，id为172.16.5.1，我谁也没看到啊
Full 完成
9
邻居(Neighbor)的形成
小王
小一 小二
你好啊
小王
小一
(2)你好，小一，我叫小王
你好啊
小三
小王
小一
(3)你好，小王，我叫小一
(1)大家好，我是新来的，我叫小王
嘻嘻嘻，
我有3邻
居
(4)邻居关系建立完成 10
主从(Master,Slave)关系的协商
小王 Master
我先说 好，你先说
Backup
Neighbor Change
?
DROther
Neighbor Change
Neighbor Change
DR
25
点到点、点到多点网段和虚连接 的端口状态机
当前状态 事件
新状态
动作
Loopback UnloopInd
Down
无动作
Down
InterfaceUp
Point-to-point 启动Hello Timer定时器，开始从 端口上周期性发送Hello报文
OSPF路由计算过程
1
OSPF协议计算路由过程
RTA 1
RTB
2
5
RTC
31 RTD
2
(一)网络拓扑结构
LSDB
RTA的LSA RTB的LSA RTC的LSA RTD的LSA
(二)每台路由器的 链路状态数据库
A1
B
2
5
C
3
D
(三)由链路状态数据库 得到的带权有向图
A1 B
A1 B
A1 B
A1 B
2C
C
3
3
3Байду номын сангаас
D
D
D
D
(4)每台路由器分别以自己为根节点计算最小生成树
链路状态数据库同步
22
Hello协议
Type1表示这是一个 Hello报文
Hello报文中含有邻 居列表
23
验证合法Hello报文
灰色区域的字段和Options 字段中的E-bit必须和接收 端口的配置一致
Version #
Area ID AuType
重启该邻居的Inactivity Timer定 时器
30
是否和邻居建立邻接关系
网络类型
是否和邻居建立邻接关系
Point-to-point
总是和邻居建立邻接关系
Point-to-MultiPoint 总是和邻居建立邻接关系
Virtual link Broadcast NBMA
总是和邻居建立邻接关系
DR总是和其他所有路由器包括BDR建立邻接关系； BDR总是和其他所有路由器包括DR建立邻接关系； 处于DROther端口状态的路由器只与DR和BDR建立 邻接关系
LSAck 感谢你的链路状态信息！
19
探寻路由信息
E0 172.16.5.1
afadjfjorqpoeru 39547439070713
LSAck
感谢你的链路状态摘要信息！
DR E0 172.16.5.3
afadjfjorqpoeru 39547439070713
LSAck
afadjfjorqpoeru 39547439070713
28
邻居状态机（Hello协议相关）
当前状态 事件
新状态 动作
Down Start
Attempt
Attempt HelloReceived Init
开始向邻居发送Hello报文，并开启 相关邻居的Inactivity Timer定时器
重启该邻居的Inactivity Timer定时器
Down HelloReceived Init
Hello
Exstart 状态
DR E0 172.16.5.3
我要启动交换，因为我的router id是172.16.5.1.
不！我来启动交换，因为我的router id比你的大
afadjfjorqpoeru 39547439070713
Hello
Exchange 状态
这是我的链路状态数据库的描述（摘要）
– 选priority值最大的，若priority值相等，选RouterID最大 的；
– 选年纪最大，若年龄相等，按姓氏笔画排序
5
DR选举中的指导思想
• 选举制{民主！}
– DR是各路由器选出来的，而非人工指定的；