第6章 OSPF动态路由协议
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10
OSPF协议的基本术语
AS
Rotuer_C 区域边界 路由器 Area 1 Area 2 Rotuer_F Rotuer_G Rotuer_H Rotuer_I
其它AS
Area 0：骨干区域（Backbone Area） 骨干 路由器 Rotuer_A Rotuer_B
区域边界 路由器 Rotuer_D 区域边界 路由器
2
OSPF支持验证，防止对路由器、路由协议的攻击。 OSPF使用成本（cost）－基于带宽的度量值来选择 路由，从而不受到跳步数限制，适应大规模网络。 OSPF通过路由器之间通告网络接口状态来建立链路 状态数据库（LSDB），生成最短路径树，每个OSPF 路由器使用这些最短路径构造路由表。 OSPF路由变化时收敛速度快，可适应大规模网络。 OSPF分组的TTL值被设为1，即OSPF分组只能被传送 到一跳范围之内的邻居路由器。
Router_C Router_D Router_E Router_F
Area0 Router_A Router_B
21
图6-1-4 OSPF的可靠泛洪法发送LSA(3)
第四步：在收到链路状态通告LSA之后，各路由器进行 延时确认。确认信息故意延迟一段时间发送，为的 是希望可以少发送几个确认分组。
178500 6400
E1 2.048Mbps Serial Link
4Mbps Token Ring 10Mbps Ethernet
4800
2500 1000
16Mbps Token Ring
100Mbps Fast Ethernet 100Mbps FDDI 1000Mbps Ethernet 10Gbps Ethernet
15
OSPF协议的基本术语
如今带宽已发展到G比特时代，OSPF默认以100M作 为参考值会使大于100M的链路开销都为1，因为 OSPF不识别小数（舍入为1），这样不利于选路， 可以使用命令修改默认成本。例如改为10G ： Router(config-router)#auto-cost reference-bandwith 10000 则OSPF采用10Gbps带宽为参考值后：
第6章 OSPF动态路由协议
1
6.1 开放最短路径优先OSPF协议概述
6.1.1 OSPF特点 OSPF（Open Shortest Path First）是一种基于开放标 准的链路状态协议，由RFC2328描述了OSPFv2。 OSPF无路由自环问题。 OSPF支持变长子网掩码VLSM和无类域间路由CIDR。 OSPF支持区域划分、适应大规模网络。 OSPF支持路由分级管理。 OSPF支持等值路径负载分担（Cisco定义最大6条）。
OSPF的cost＝10 ÷网络带宽＝10G/网络带宽 例如：在100Base-Tx的cost就变为100，而10GBase-T 16 的cost就为1。
10
OSPF协议的基本术语
链路类型和带宽
56kbps Serial Link T1 1.544Mbps Serial Link
OSPF cost（以10Gbps为参考）
自治系统 边界路由器
骨干路由器
Rotuer_E Area 3
Rotuer_J
图6-1-1 OSPF的2层层次化结构
11
OSPF协议的基本术语
在OSPF双层层次化结构包括如下2层: 骨干区域(Backbone area，transit area或area 0) 骨干区域又叫传输区域或区域0，负责的主要功能是 IP包快速和有效的传输。骨干区域互联了OSPF其他区域类 型。一般地，这个区域里不会出现端用户(end user) 。 非骨干区域(nonbackbone areas，regular areas) 非骨干区域又叫规则区域，负责连接用户和资源。这 种区域一般是根据功能和地理位臵来划分。一般地，非骨 干区域之间不直接连接，而必须通过骨干区域来连接。 非骨干区域有很多子类型：存根区域（stub area）， 本地区域（locally area）和非完全端区（not-so-stubby area，NSSA） 12
第二步：Router_B、C、D又向其他邻居泛洪它们从 Router_A处收到的链路状态通告LSA。
Router_C Router_D Router_E Router_F
Area0 Router_A Router_B
20
图6-1-3 OSPF的可靠泛洪法发送LSA(2)
第三步：Router_E、F又向其他邻居泛洪它们收到的链 路状态通告LSA。
7
OSPF协议的基本术语
5．邻居（Neighbors）和邻接（Adjacency） OSPF在相邻路由器间建立邻接关系，使它 们交换路由信息。 邻居就是能建立邻接关系的，共享有同一 个网络的相邻路由器。OSPF使用Hello分组来 建立和维护邻居路由器间的邻接关系。
8
OSPF协议的基本术语
6．区域（Area） OSPF网络设计是双层层次化(2-layer hierarchy)的，区 域就是OSPF自治系统（AS）内人为划分的网络的集合，以 区域id（Area id）来标识。 区域内网间连接是由区域内路由器（Inter Area Router ，IAR）完成的，区域间的连接是靠区域边界路由器（Area Border Router，ABR）完成连接的，（ABR同时属于两个 Area）。 在某一区域里的路由器只保持的有该区域中所有路由 器或链路的详细信息和其他区域的一般信息。当某个路由 器或某条链路状态变化以后，信息只会在那个区域以内各 邻居之间传递。那个区域以外的路由器不会收到该信息。 9
6.1.2 OSPF协议的基本术语
3．路由器ID—Router ID 一个32bit的无符号整数，是一台路由器的唯一标 识（但不是路由器的hostname），在整个自治系统 内唯一。 路由器ID来自一个活动的（active）接口，默认 使用最高回送地址（loopback接口的IP地址中数值最 大的那个）。如果没有配臵loopback接口，则使用物 理接口上数值最大的IP地址作为路由器ID。 如果手工指定了Router ID，则以手工指定的有 效，而不再使用默认的最高回送地址作Router ID。 因此工程上为了排错方便，一个好的习惯是常常在 OSPF进程启动之前就手工指定好Router ID。
OSPF协议的基本术语
区域内路由器（Inter Area Router ，IAR）：是区域 内不做区域边界路由器的路由器。负责维护本区域 内部路由器之间的链路状态数据库。 骨干（主干）路由器（Backboner Router，BR）： 可以是区域内路由器，也可以是区域边界路由器。 区域边界路由器（Area Border Router，ABR）：该 路由器拥有所连接的两个区域的所有链路状态数据 库并负责在区域之间发送LSA更新消息。 自治系统边界路由器（Autonomous System Border Router，ASBR）。该路由器处于自治系统边界，负 13 责和自治系统外部交换路由信息。
OSPF协议的基本术语
8．成本（代价，cost ）
OSPF用成本，或称代价（cost）－基于带宽的度量 值来选择路由。商业上，OSPF的cost 与链路带宽成反比。 带宽越高，cost越小，表示此条路由越优。 默认OSPF采用100Mbps带宽为参考值，所以默认： OSPF的cost＝10 ÷网络带宽＝100M/网络带宽 例如：在10base-T的以太网中，因为10base-T 使用 网络带宽为10Mbps。则： 8 8 cost=10 ÷网络带宽＝ 10 ÷ 10M＝ 100M/10M＝10 又例如：在速率为16Mbps的标准token ring中： 8 cost=10 ÷ 16M =100M/16M=6.25≈6
600
100 100 10 1
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STM-64 9953.28Mbps SONET 1
OSPF协议的基本术语
9．泛洪（flooding） 泛洪是指从一个网络接口收到某一信息，然后把 此信息从除了接收信息的网络接口以外的所有接口 发送出去，而每一个相邻路由器又再次重复以上过 程。这样，最终整个区域中所有路由器都得到了这 个信息的一个副本。 OSPF通过泛洪的方式向区域内所有路由器通告 自己的链路状态并传递收到的链路状态信息。 泛洪的信息只会在同一个区域内传播，不会跨区 域传播。所以OSPF路由器将知道整个区域的链路状 态，但不知道AS内其他区域的链路状态。 18
OSPF协议的基本术语
7．骨干区域（backbone area）
在OSPF自治系统的所有区域中，区域0是特殊的， 默认是骨干区域，在理论上是不可分割的，不会有两 个或多个区域0。其他所有区域在理论上都必须和骨干 区域有直接连接（如果某个非0区域一定要通过另外一 个非0区域连接到区域0，则必需在此非0区域和区域0 之间手工建立虚连接Virtual Links ），所有其他区域之 间交换信息在理论上也要通过骨干区域来完成。所以 骨干区域是整个OSPF自治系统的核心。 通常在网络设计的时候，一般趋向于把技术上的 OSPF骨干区域和网络的行政区域划分一致。即行政上 的骨干也就是OFPF路由的骨干。
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8
OSPF协议的基本术语
OSPF cost （以100Mbps为参考） 56kbps Serial Link 1785 T1 1.544Mbps Serial Link 64 E1 2.048Mbps Serial Link 48 4Mbps Token Ring 25 10Mbps Ethernet 10 16Mbps Token Ring 6 100Mbps Fast Ethernet 1 100Mbps FDDI 1 链路类型和带宽
3
OSPF并不周期性地广播路由表，而只在链路状态发 生变化之后才发生状态通告，因此节省了宝贵的带 宽资源。 OSPF以组播地址发送协议报文（对所有DR/BDR路由 器的永久组播地址：224.0.0.6；对所非DR/BDR 路 由器的永久组播地址：224.0.0.5）。 OSPF被直接封装于IP协议之上（使用协议号89）， 它靠自身的传输机制（可靠泛洪法）保证可靠性。 OSPF算法的复杂性要求路由器具有较强的处理能力 和较大的内存。 4
Router_C Router_D Router_E Router_F
Area0 Router_A Router_B
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图6-1-5 OSPF的可靠泛洪法发送LSA(4)
OSPF协议的基本术语
10．指定路由器（Designated Router，DR），备份指 定路由器（Backup Designated Router，BDR）， 其它路由器（非DR/BDR，即DROTHER）
6
OSPF协议的基本术语
4．Loopback接口 Loopback （回送）接口是一种虚拟接口。
不存在与loopback接口实际对应的物理接口。 Loopback接口不会自动生成，必须在路由器上手 工配臵IP地址而使之创建出来。 Loopback接口永远处于UP状态。 Loopback接口可以被其他主机或路由器当作一个 真实存在的物理接口进行访问。
6.1.2 OSPF协议的基本术语
1．链路状态 是指路由器接口的状态，如UP、Down、 接口的IP地址、接口所在的网络类型以及路由 器和它邻接路由器间的关系。 2．最短路径优先算法（SPF） OSPF使用最短路径优先算法，利用从链 路状态通告LSA的信息计算每一个目标网络的 最短路径，以自身为根生成一个树，包含了到 5 达每个目的网络的完整路径。
DR和BDR用于减轻在多路访问型网络中泛洪链路状态 通告LSA的开销。 泛洪带来的问题：在多路访问型（multi-access）网络 中（例如以太网、帧中继网络等），有N台路由器连接在同 一个网段内。如果每台路由器都通过泛洪法与其它路由器 建立全毗邻（full adjacency）关系，则每个路由器都要向 其它N-1个路由器泛洪，共有N*(N-1)个链路状态要在此多 路访问网络中传送，这样开销很大。 23
来自百度文库
OSPF使用需要确认的可靠泛洪法发送LSA。 例：设Router_A要向整个区域泛洪链路状态通告LSA。 第一步：Router_A把LSA发给Router_B、C、D。
Router_C Router_D Router_E Router_F
Area0 Router_A Router_B
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图6-1-2 OSPF的可靠泛洪法发送LSA(1)
OSPF协议的基本术语
AS
Rotuer_C 区域边界 路由器 Area 1 Area 2 Rotuer_F Rotuer_G Rotuer_H Rotuer_I
其它AS
Area 0：骨干区域（Backbone Area） 骨干 路由器 Rotuer_A Rotuer_B
区域边界 路由器 Rotuer_D 区域边界 路由器
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OSPF支持验证，防止对路由器、路由协议的攻击。 OSPF使用成本（cost）－基于带宽的度量值来选择 路由，从而不受到跳步数限制，适应大规模网络。 OSPF通过路由器之间通告网络接口状态来建立链路 状态数据库（LSDB），生成最短路径树，每个OSPF 路由器使用这些最短路径构造路由表。 OSPF路由变化时收敛速度快，可适应大规模网络。 OSPF分组的TTL值被设为1，即OSPF分组只能被传送 到一跳范围之内的邻居路由器。
Router_C Router_D Router_E Router_F
Area0 Router_A Router_B
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图6-1-4 OSPF的可靠泛洪法发送LSA(3)
第四步：在收到链路状态通告LSA之后，各路由器进行 延时确认。确认信息故意延迟一段时间发送，为的 是希望可以少发送几个确认分组。
178500 6400
E1 2.048Mbps Serial Link
4Mbps Token Ring 10Mbps Ethernet
4800
2500 1000
16Mbps Token Ring
100Mbps Fast Ethernet 100Mbps FDDI 1000Mbps Ethernet 10Gbps Ethernet
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OSPF协议的基本术语
如今带宽已发展到G比特时代，OSPF默认以100M作 为参考值会使大于100M的链路开销都为1，因为 OSPF不识别小数（舍入为1），这样不利于选路， 可以使用命令修改默认成本。例如改为10G ： Router(config-router)#auto-cost reference-bandwith 10000 则OSPF采用10Gbps带宽为参考值后：
第6章 OSPF动态路由协议
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6.1 开放最短路径优先OSPF协议概述
6.1.1 OSPF特点 OSPF（Open Shortest Path First）是一种基于开放标 准的链路状态协议，由RFC2328描述了OSPFv2。 OSPF无路由自环问题。 OSPF支持变长子网掩码VLSM和无类域间路由CIDR。 OSPF支持区域划分、适应大规模网络。 OSPF支持路由分级管理。 OSPF支持等值路径负载分担（Cisco定义最大6条）。
OSPF的cost＝10 ÷网络带宽＝10G/网络带宽 例如：在100Base-Tx的cost就变为100，而10GBase-T 16 的cost就为1。
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OSPF协议的基本术语
链路类型和带宽
56kbps Serial Link T1 1.544Mbps Serial Link
OSPF cost（以10Gbps为参考）
自治系统 边界路由器
骨干路由器
Rotuer_E Area 3
Rotuer_J
图6-1-1 OSPF的2层层次化结构
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OSPF协议的基本术语
在OSPF双层层次化结构包括如下2层: 骨干区域(Backbone area，transit area或area 0) 骨干区域又叫传输区域或区域0，负责的主要功能是 IP包快速和有效的传输。骨干区域互联了OSPF其他区域类 型。一般地，这个区域里不会出现端用户(end user) 。 非骨干区域(nonbackbone areas，regular areas) 非骨干区域又叫规则区域，负责连接用户和资源。这 种区域一般是根据功能和地理位臵来划分。一般地，非骨 干区域之间不直接连接，而必须通过骨干区域来连接。 非骨干区域有很多子类型：存根区域（stub area）， 本地区域（locally area）和非完全端区（not-so-stubby area，NSSA） 12
第二步：Router_B、C、D又向其他邻居泛洪它们从 Router_A处收到的链路状态通告LSA。
Router_C Router_D Router_E Router_F
Area0 Router_A Router_B
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图6-1-3 OSPF的可靠泛洪法发送LSA(2)
第三步：Router_E、F又向其他邻居泛洪它们收到的链 路状态通告LSA。
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OSPF协议的基本术语
5．邻居（Neighbors）和邻接（Adjacency） OSPF在相邻路由器间建立邻接关系，使它 们交换路由信息。 邻居就是能建立邻接关系的，共享有同一 个网络的相邻路由器。OSPF使用Hello分组来 建立和维护邻居路由器间的邻接关系。
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OSPF协议的基本术语
6．区域（Area） OSPF网络设计是双层层次化(2-layer hierarchy)的，区 域就是OSPF自治系统（AS）内人为划分的网络的集合，以 区域id（Area id）来标识。 区域内网间连接是由区域内路由器（Inter Area Router ，IAR）完成的，区域间的连接是靠区域边界路由器（Area Border Router，ABR）完成连接的，（ABR同时属于两个 Area）。 在某一区域里的路由器只保持的有该区域中所有路由 器或链路的详细信息和其他区域的一般信息。当某个路由 器或某条链路状态变化以后，信息只会在那个区域以内各 邻居之间传递。那个区域以外的路由器不会收到该信息。 9
6.1.2 OSPF协议的基本术语
3．路由器ID—Router ID 一个32bit的无符号整数，是一台路由器的唯一标 识（但不是路由器的hostname），在整个自治系统 内唯一。 路由器ID来自一个活动的（active）接口，默认 使用最高回送地址（loopback接口的IP地址中数值最 大的那个）。如果没有配臵loopback接口，则使用物 理接口上数值最大的IP地址作为路由器ID。 如果手工指定了Router ID，则以手工指定的有 效，而不再使用默认的最高回送地址作Router ID。 因此工程上为了排错方便，一个好的习惯是常常在 OSPF进程启动之前就手工指定好Router ID。
OSPF协议的基本术语
区域内路由器（Inter Area Router ，IAR）：是区域 内不做区域边界路由器的路由器。负责维护本区域 内部路由器之间的链路状态数据库。 骨干（主干）路由器（Backboner Router，BR）： 可以是区域内路由器，也可以是区域边界路由器。 区域边界路由器（Area Border Router，ABR）：该 路由器拥有所连接的两个区域的所有链路状态数据 库并负责在区域之间发送LSA更新消息。 自治系统边界路由器（Autonomous System Border Router，ASBR）。该路由器处于自治系统边界，负 13 责和自治系统外部交换路由信息。
OSPF协议的基本术语
8．成本（代价，cost ）
OSPF用成本，或称代价（cost）－基于带宽的度量 值来选择路由。商业上，OSPF的cost 与链路带宽成反比。 带宽越高，cost越小，表示此条路由越优。 默认OSPF采用100Mbps带宽为参考值，所以默认： OSPF的cost＝10 ÷网络带宽＝100M/网络带宽 例如：在10base-T的以太网中，因为10base-T 使用 网络带宽为10Mbps。则： 8 8 cost=10 ÷网络带宽＝ 10 ÷ 10M＝ 100M/10M＝10 又例如：在速率为16Mbps的标准token ring中： 8 cost=10 ÷ 16M =100M/16M=6.25≈6
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STM-64 9953.28Mbps SONET 1
OSPF协议的基本术语
9．泛洪（flooding） 泛洪是指从一个网络接口收到某一信息，然后把 此信息从除了接收信息的网络接口以外的所有接口 发送出去，而每一个相邻路由器又再次重复以上过 程。这样，最终整个区域中所有路由器都得到了这 个信息的一个副本。 OSPF通过泛洪的方式向区域内所有路由器通告 自己的链路状态并传递收到的链路状态信息。 泛洪的信息只会在同一个区域内传播，不会跨区 域传播。所以OSPF路由器将知道整个区域的链路状 态，但不知道AS内其他区域的链路状态。 18
OSPF协议的基本术语
7．骨干区域（backbone area）
在OSPF自治系统的所有区域中，区域0是特殊的， 默认是骨干区域，在理论上是不可分割的，不会有两 个或多个区域0。其他所有区域在理论上都必须和骨干 区域有直接连接（如果某个非0区域一定要通过另外一 个非0区域连接到区域0，则必需在此非0区域和区域0 之间手工建立虚连接Virtual Links ），所有其他区域之 间交换信息在理论上也要通过骨干区域来完成。所以 骨干区域是整个OSPF自治系统的核心。 通常在网络设计的时候，一般趋向于把技术上的 OSPF骨干区域和网络的行政区域划分一致。即行政上 的骨干也就是OFPF路由的骨干。
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OSPF协议的基本术语
OSPF cost （以100Mbps为参考） 56kbps Serial Link 1785 T1 1.544Mbps Serial Link 64 E1 2.048Mbps Serial Link 48 4Mbps Token Ring 25 10Mbps Ethernet 10 16Mbps Token Ring 6 100Mbps Fast Ethernet 1 100Mbps FDDI 1 链路类型和带宽
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OSPF并不周期性地广播路由表，而只在链路状态发 生变化之后才发生状态通告，因此节省了宝贵的带 宽资源。 OSPF以组播地址发送协议报文（对所有DR/BDR路由 器的永久组播地址：224.0.0.6；对所非DR/BDR 路 由器的永久组播地址：224.0.0.5）。 OSPF被直接封装于IP协议之上（使用协议号89）， 它靠自身的传输机制（可靠泛洪法）保证可靠性。 OSPF算法的复杂性要求路由器具有较强的处理能力 和较大的内存。 4
Router_C Router_D Router_E Router_F
Area0 Router_A Router_B
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图6-1-5 OSPF的可靠泛洪法发送LSA(4)
OSPF协议的基本术语
10．指定路由器（Designated Router，DR），备份指 定路由器（Backup Designated Router，BDR）， 其它路由器（非DR/BDR，即DROTHER）
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OSPF协议的基本术语
4．Loopback接口 Loopback （回送）接口是一种虚拟接口。
不存在与loopback接口实际对应的物理接口。 Loopback接口不会自动生成，必须在路由器上手 工配臵IP地址而使之创建出来。 Loopback接口永远处于UP状态。 Loopback接口可以被其他主机或路由器当作一个 真实存在的物理接口进行访问。
6.1.2 OSPF协议的基本术语
1．链路状态 是指路由器接口的状态，如UP、Down、 接口的IP地址、接口所在的网络类型以及路由 器和它邻接路由器间的关系。 2．最短路径优先算法（SPF） OSPF使用最短路径优先算法，利用从链 路状态通告LSA的信息计算每一个目标网络的 最短路径，以自身为根生成一个树，包含了到 5 达每个目的网络的完整路径。
DR和BDR用于减轻在多路访问型网络中泛洪链路状态 通告LSA的开销。 泛洪带来的问题：在多路访问型（multi-access）网络 中（例如以太网、帧中继网络等），有N台路由器连接在同 一个网段内。如果每台路由器都通过泛洪法与其它路由器 建立全毗邻（full adjacency）关系，则每个路由器都要向 其它N-1个路由器泛洪，共有N*(N-1)个链路状态要在此多 路访问网络中传送，这样开销很大。 23
来自百度文库
OSPF使用需要确认的可靠泛洪法发送LSA。 例：设Router_A要向整个区域泛洪链路状态通告LSA。 第一步：Router_A把LSA发给Router_B、C、D。
Router_C Router_D Router_E Router_F
Area0 Router_A Router_B
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图6-1-2 OSPF的可靠泛洪法发送LSA(1)