第十章OSPF協議《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材主編：孫秀英OSPF概述與工作過程

RIP是一種基于距離矢量算法的路由協議，存在著收斂慢、易產生路由環路、可擴展性差等問題，目前已逐漸被OSPF取代。開放式最短路徑優先OSPF（OpenShortestPathFirst）協議是IETF定義的一種基于鏈路狀態的內部網關路由協議。前言OSPF概述與工作過程OSPF概述OSPF屬于鏈路狀態協議,基于鏈路狀態算法。是一個內部網關協議。OSPF直接運行于IP協議之上，使用IP協議號89OpenShortestPathFirstOSPF

開放式最短路徑優先協議FrameChecksumOSPFProtocolPacketIPPacketHeaderLinkLayerHeaderIP協議號為89《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF概述與工作過程OSPF概述快速收斂：快速擴散鏈路狀態更新并同步計算路由表；無路由環路：最短路徑優先（SPF）算法；完全無類別：支持可變長子網掩碼（VLSM）和無類域間路由（CIDR）；減少所需的網絡帶寬：采用觸發更新機制；支持接口的包認證：確保路由計算的安全性；使用組播方式發送更新：減小了對非相關網絡設備的干擾。《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF概述與工作過程OSPF關鍵概念路由器ID即RouterID，它是唯一標識運行OSPF協議的一臺路由器，經常設置為掩碼為32bits的IP主機地址。產生方法：

手工指定：通過命令router-idip-address設置，一般指定邏輯的環回口地址（環回口地址的穩定性）

自動產生：環回口地址——如果沒有手工指定，則選擇環回口IP地址；如果有多個環回口，則比較IP地址大的作為RouterID；

物理接口IP地址——如果沒有創建環回口，則選用物理接口IP地址，如果有多個IP地址，則同樣選擇IP地址最大的作為RouterID。《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF概述與工作過程OSPF關鍵概念鄰居表（NeighborDatabase）：包括所有建立聯系的鄰居路由器。鏈路狀態數據庫（鏈路狀態表、拓撲數據庫）（LinkStateDataBase）：包含了網絡中所有路由器的鏈接狀態。它表示著整個網絡的拓撲結構。同區域內的所有路由器的鏈路狀態數據庫都是相同的。路由表(RoutingTable)：也稱轉發表，在鏈路狀態表的基礎之上，利用SPF算法計算而來。《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF概述與工作過程OSPF的工作過程泛洪LSALSDBRTA生成的LSARTB生成的LSARTC生成的LSARTD生成的LSARTARTBRTCRTDSPF算法計算路由最短路徑樹目的網段下一跳開銷.................................................................IP路由表1、鄰居發現階段2、建立鄰接關系3、鏈路狀態數據庫同步4、路由計算《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF概述與工作過程OSPF的工作過程1.鄰居發現階段我有三個鄰居RTARTBRTDRTC(RouterID=1.1.1.1)(RouterID=2.2.2.2)(RouterID=4.4.4.4)(RouterID=3.3.3.3)《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF概述與工作過程OSPF的工作過程1.鄰居發現階段小王小一小二小三小王小一你好啊(1)你好，我叫小王小王小一你好啊(2)你好，小王，我叫小一嘻嘻嘻，我有3鄰居(3)鄰居關系建立完成《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF概述與工作過程OSPF的工作過程1.鄰居發現階段Helloafadjfjorqpoeru39547439070713HelloADECBHelloRouterPriorityDesignatedRouterBackupDesignatedRouterHelloIntervalRouterDeadIntervalOptionsNetwork

MaskNeighbor《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF概述與工作過程OSPF的工作過程2.建立鄰接關系Ethernet10.1.1.110.1.1.210.1.1.310.1.1.4RTA我有三個鄰居鄰接關系指通過交互之后，彼此都有對方路由信息。形成鄰居關系的路由器但不一定會有鄰接關系。

《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF概述與工作過程OSPF的工作過程2.建立鄰接關系Ethernet10.1.1.110.1.1.210.1.1.310.1.1.4RTABDRDR我有三個鄰居，但是只有兩個鄰接DR和BDR指定路由器

（DesignatedRouter，DR）備用指定路由器（BackupDesignatedRouter，BDR）DRother一個既不是DR也不是BDR的路由器則被稱之為DRother，在鄰接關系建立過程當中，DRother只與DR和BDR形成鄰接關系并交換鏈路狀態信息以及路由信息《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF概述與工作過程OSPF的工作過程2.建立鄰接關系每個網段都會選出DR和BDR然后，每個Router都會和DR，BDR建立鄰接關系DRBDRDR和BDR《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF概述與工作過程OSPF的工作過程2.建立鄰接關系可以減少廣播型網絡中的鄰接關系的數量BDRDRRTARTBRTCRTD鄰居DR和BDR《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF概述與工作過程RTARTBRTCRTDRTERTCRTDRTARTBRTERTCRTDRTARTBRTE圖2：沒有選舉DR時的鄰接關系圖3：選舉DR后的鄰接關系DR圖1：網絡拓撲結構BDR《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF概述與工作過程OSPF的工作過程2.建立鄰接關系DR是基于端口的路由器優先級的值進行選舉的。DR&BDR選舉DR(Priority=255)RTARTBRTC(Priority=1)(Priority=1)BDR《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF概述與工作過程OSPF的工作過程2.建立鄰接關系DR選舉原則第一條：比較路由器的優先級，具有最高優先級的路由器將成為DR，次高的成為BDR。

優先級值范圍0—255，默認為1，0表示不參加選舉第二條：如果路由器的優先級相同，則比較RouterID，RouterID最大的作為DR。《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF概述與工作過程OSPF的工作過程2.建立鄰接關系DR（村長）的選舉過程（1）登記選民本村的18歲以上公民；本網段的OSPF路由器；（2）登記候選人本村內的有意愿的公民；本網段的priority>0的OSPF路由器；（3）競選演說所有的候選人都認為自己應該當村長；所有的priority>0的OSPF路由器都認為自己是DR（4）投票選競選演講最好的；選priority值最大的，若priority值相等，選RouterID最大的；《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF概述與工作過程OSPF的工作過程2.建立鄰接關系選舉制{民主！}DR是各路由器選出來的，而非人工指定的；和諧穩定{穩定壓倒一切！}DR一旦當選，除非路由器故障，否則不會更換；即便新加入一臺優先級比DR高的路由器，也不更換！集中制{快速響應！}DR選出的同時，也選出BDR（BackupDesignatedRouter）來。DR故障后，由BDR自動代替DR成為新的DR；因為重新選舉會造成新的一輪的同步；《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF概述與工作過程OSPF的工作過程2.建立鄰接關系DownInitExStartLoadingFull鄰居鄰接2-WayExchangeAttempt鄰居狀態機：《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF概述與工作過程OSPF的工作過程3.鏈路狀態數據庫同步階段LSALSDBRTA生成的LSARTB生成的LSARTC生成的LSARTD生成的LSARTARTBRTCRTD在建立鄰接關系以后，發布LSA（LinkStateAdvertisement鏈路狀態廣告）來交互鏈路狀態信息，通過獲得對方LSA同步OSPF區域內的LSDB。《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF概述與工作過程OSPF的工作過程4.路由計算階段1、計算路由器之間每段鏈路開銷，即cost值，計算公式是10^8/帶寬。2、利用SPF算法以自身為根節點計算出一顆最短路徑樹。3、計算完成之后，將開銷最低的路徑寫入路由表當中。《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF概述與工作過程LSDBLSAofRTALSAofRTBLSAofRTCLSAofRTD(2)每臺路由器的LSDB(3)由鏈路狀態數據庫生成帶權有向圖CABD1235CABD123CABD123CABD123CABD123RTARTCRTD3215(1)網絡的拓撲結構(4)每臺路由器分別以自己為根節點計算最小生成樹RTB《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型

RIP是一種基于距離矢量算法的路由協議，存在著收斂慢、易產生路由環路、可擴展性差等問題，目前已逐漸被OSPF取代。開放式最短路徑優先OSPF（OpenShortestPathFirst）協議是IETF定義的一種基于鏈路狀態的內部網關路由協議。前言OSPF協議報文與網絡類型OSPF報文類型IPHeaderOSPFProtocolPacketOSPF報文封裝在IP報文中，協議號為89。OSPF報文類型有5種：Hello報文DD（DatabaseDescription）報文LSR（LSARequest）報文LSU（LSAUpdate）報文LSAck（LinkStateAcknowledgment）報文《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型OSPF報文類型

Hello報文:以組播的形式周期性的發送,其作用主要有：發現鄰居、建立鄰居關系、維護鄰居關系、選擇DR/BDR、確保雙向通信

DD（DatabaseDescription）報文:數據庫描述報文,LSDB數據庫同步時,只包含自身LSA的摘要信息。

LSR（LSARequest）報文：鏈路狀態請求報文，只包含LSA摘要信息。

LSU（LSAUpdate）報文：鏈路狀態更新報文，接收到LSR報文的路由器發送，攜帶完整的路由信息。

LSAck（LinkStateAcknowledgment）報文：鏈路狀態確認報文《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型OSPF報文的應用鄰居發現：HelloRTARTBHelloHello報文用來發現和維持OSPF鄰居關系《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型OSPF報文的應用數據庫同步：RTA(RouterID=1.1.1.1)RTB(RouterID=2.2.2.2)1.DD,(主)(Sequence=X)2.DD,(主)(Sequence=Y)3.DD,(從)(Sequence=Y)4.DD,(主)(Sequence=Y+1)5.DD,(從)(Sequence=Y+1)ExStartExchangeExStartExchange路由器使用DD報文來進行主從路由器的選舉和數據庫摘要信息的交互。DD報文包含LSA的頭部信息，用來描述LSDB的摘要信息。《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型OSPF報文的應用建立完全鄰接關系：8.LinkStateAck6.LinkStateRequest7.LinkStateUpdateLoadingFullRTA(RouterID=1.1.1.1)RTB(RouterID=2.2.2.2)LSR用于向對方請求所需的LSA。LSU用于向對方發送其所需要的LSA。LSACK用于向對方發送收到LSA的確認。《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型主從(Master,Slave)關系的協商小王小一我先說好，你先說小王小一我先說不行，還是我先說好，你先說MasterSlaveMasterSlave《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型交換過程172.16.5.1/24E0172.16.5.2/24E1ABDown狀態《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型交換過程172.16.5.1/24E0172.16.5.2/24E1ABDown狀態RouterB鄰居列表：172.16.5.1/24,intE1我是路由器，id為172.16.5.1，我誰也沒看到啊Init狀態Helloafadjfjorqpoeru39547439070713《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型交換過程172.16.5.1/24E0172.16.5.2/24E1ABDown狀態RouterB鄰居列表：172.16.5.1/24,intE1我是路由器，id為172.16.5.1，我誰也沒看到啊Init狀態Helloafadjfjorqpoeru39547439070713我是路由器，id為ID172.16.5.2,我看到了172.16.5.1.Helloafadjfjorqpoeru39547439070713《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型交換過程172.16.5.1/24E0172.16.5.2/24E1ABDown狀態RouterB鄰居列表：172.16.5.1/24,intE1我是路由器，id為172.16.5.1，我誰也沒看到啊Init狀態Helloafadjfjorqpoeru39547439070713我是路由器，id為ID172.16.5.2,我看到了172.16.5.1.Helloafadjfjorqpoeru39547439070713RouterA鄰居列表：172.16.5.2/24,intE0Two-Way狀態《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型探尋路由信息E0172.16.5.1DRE0172.16.5.3不！我來啟動交換，因為我的routerid比你的大我要啟動交換，因為我的routerid是172.16.5.1.DDafadjfjorqpoeru39547439070713DDafadjfjorqpoeru39547439070713Exstart狀態《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型探尋路由信息E0172.16.5.1DRE0172.16.5.3不！我來啟動交換，因為我的routerid比你的大我要啟動交換，因為我的routerid是172.16.5.1.DDafadjfjorqpoeru39547439070713DDafadjfjorqpoeru39547439070713Exstart狀態這是我的鏈路狀態數據庫的描述（摘要）DDafadjfjorqpoeru39547439070713Exchange狀態這是我的鏈路狀態數據庫的描述（摘要）.DDafadjfjorqpoeru39547439070713《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型探尋路由信息E0172.16.5.1E0

172.16.5.3感謝你的鏈路狀態摘要信息！LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713DR《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型探尋路由信息E0172.16.5.1E0

172.16.5.3感謝你的鏈路狀態摘要信息！LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713DR我需要對網絡172.16.6.0/24的完整描述條目好，這是對網絡的172.16.6.0/24的具體描述感謝你的鏈路狀態信息！LSRafadjfjorqpoeru39547439070713LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713LSUafadjfjorqpoeru39547439070713Loading狀態《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型探尋路由信息E0172.16.5.1E0

172.16.5.3感謝你的鏈路狀態摘要信息！LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713DR我需要對網絡172.16.6.0/24的完整描述條目好，這是對網絡的172.16.6.0/24的具體描述感謝你的鏈路狀態信息！LSRafadjfjorqpoeru39547439070713LSAckafadjfjorqpoeru39547439070713LSUafadjfjorqpoeru39547439070713Loading狀態Full狀態《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型OSPF的鄰居狀態機AttemptInit2-wayExstartExchangeLoadingFullDown灰色為穩定狀態；白色為瞬時過渡狀態《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型OSPF支持的網絡類型廣播型網絡是指支持兩臺以上路由器，并且具有廣播能力的網絡。RTARTDRTC缺省情況下，OSPF認為以太網的網絡類型是廣播類型，PPP、HDLC的網絡類型是點到點類型。《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型OSPF支持的網絡類型點到點網絡是指只把兩臺路由器直接相連的網絡。缺省情況下，OSPF認為以太網的網絡類型是廣播類型，PPP、HDLC的網絡類型是點到點類型。點到點類型RTARTB《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型OSPF支持的網絡類型NBMA:在NBMA網絡上，OSPF模擬在廣播型網絡上的操作，但是每個路由器的鄰居需要手動配置。NBMA方式要求網絡中的路由器組成全連接。缺省情況下，OSPF認為幀中繼、ATM的網絡類型是NBMA。ATM/FRVirtualCircuitVirtualCircuitVirtualCircuit非廣播多路訪

(NBMA)《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型OSPF支持的網絡類型P2MP:將整個網絡看成是一組點到點網絡。對于不能組成全連接的網絡應當使用點到多點方式，例如只使用PVC的不完全連接的幀中繼網絡。缺省情況下，OSPF認為幀中繼、ATM的網絡類型是NBMA。ATM/FRVirtualCircuitVirtualCircuitVirtualCircuit點到多點《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型區域劃分我的路由表太大了，而我的內存又太小了老是要算路由表，煩死了！我現在只能收到LSA了,根本沒有數據OSPFOSPFOSPFOSPFOSPF大規模OSPF網絡遇到的問題：《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型區域劃分解決辦法---劃分區域Area0Area1Area2自治系統區域是從邏輯上將路由器劃分為不同的組，每個組用區域號（AreaID）來標識，骨干區域用area0表示。《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型OSPF區域劃分區域內的詳細拓撲信息不向其他區域發送，區域間傳遞的是抽象的路由信息，而不是詳細的描述拓撲結構的鏈路狀態信息。每個區域都有自己的LSDB，不同區域的LSDB是不同的。路由器會為每一個自己所連接到的區域維護一個單獨的LSDB。由于詳細鏈路狀態信息不會被發布到區域以外，因此LSDB的規模大大縮小了。部署網絡的原則是：非骨干區域需要直接連接到骨干區域。規則：非骨干區域之間不允許直接相互發布區域間路由信息。骨干區域負責在非骨干區域之間發布由區域邊界路由器匯總的路由信息。《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型OSPF區域劃分Area0Area1Area2Area3Area4Area0為骨干區域，所有ABR都至少有一個接口屬于Area0《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型IARABRBBRASBRArea0Area1Area2AS100AS200OSPFRIP骨干路由器，它是指至少有一個端口連接到骨干區域的路由器。包括所有的ABR和所有端口都在骨干區域的路由器。內部路由器，它是指所有接口都在一個區域的路由器。區域邊界路由器，它是指連接到多個區域的路由器，并且至少有一個接口在骨干區域。自治系統邊界路由器，它是指和其他AS中的路由器交換路由信息的路由器，《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型OSPF與RIP比較鏈路狀態OSPF支持支持組播更新帶寬不支持支持協議類型VLSM自動聚合手動聚合路由泛洪路徑開銷CIDR距離矢量RIPv1不支持不支持跳數支持周期廣播不支持距離矢量RIPv2支持支持跳數支持周期組播更新支持《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型OSPF與RIP比較支持（區域）OSPF事件觸發更新Dijkstra支持快無分級網絡更新路由計算鄰居認證路由收斂跳數限制不支持RIPv1路由表更新不支持慢15不支持RIPv2路由表更新支持慢15Bellman-FordBellman-Ford《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型OSPF的配置RTARTBArea0.1192.168.1.0/24.2G0/0/0G0/0/0[RTA]ospfrouter-id1.1.1.1[RTA-ospf-1]area0[RTA-ospf-1-area-0.0.0.0]network192.168.1.00.0.0.255《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSPF協議報文與網絡類型配置驗證[RTA]displayospfpeerOSPFProcess1withRouterID1.1.1.1NeighborsArea0.0.0.0