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08-OSPF
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目 录
OSPF（Open Shortest Path First，开放最短路径优先）是IETF（Internet Engineering Task Force，互联网工程任务组）组织开发的一个基于链路状态的内部网关协议。目前针对IPv4协议使用的是OSPF Version 2。
· OSPF的特点
· OSPF的报文类型
· OSPF的区域划分
· OSPF的路由器类型
· OSPF的路由类型
· OSPF的网络类型
· OSPF的协议规范
本章所介绍的配置都是指OSPF version 2。
OSPF具有如下特点：
· 可适应大规模网络：支持各种规模的网络，最多可支持几百台路由器。
· 路由变化收敛快：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。
· 无路由自环：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。
· 支持区域划分：允许自治系统的网络被划分成区域来管理。路由器链路状态数据库的减小降低了内存的消耗和CPU的负担；区域间传送路由信息的减少降低了网络带宽的占用。
· 支持等价路由：支持到同一目的地址的多条等价路由。
· 支持路由分级管理：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：支持基于区域和接口的报文验证，以保证报文交互和路由计算的安全性。
· 组播发送：在某些类型的链路上以组播地址发送协议报文，减少对其它设备的干扰。
路由器标识是一个32位数字，使其用来独一无二的识别AS中的路由器。
OSPF协议需要路由器的Router-ID，作为本路由器在自治系统中的唯一标识。一般在协议任务启动后，会自动选出一个Router-ID。通常路由器先挑选IP地址最大的环回地址。若无环回地址，则在接口状态为up的物理接口中，选取最大的IP地址作为Router-ID。也可以指定一个Router-ID，并且指定的Router-ID优先级最高。
随着链路状态数据库的增大，计算SPF所需的时间也增加了，将网络分成较小的区域，并要求路由器与同一区域的路由器交换链路状态。这样传播的信息减少了。
· 降低CPU的负担；
· 减小LSDB的内存开销；
· LSA相关计算和Flooding负担均降低。
· 为了控制开销和便于管理OSPF，支持将整个自治系统划分成域来管理，并且划分为骨干域和边缘域。
· 原则上要求每个非骨干区域要和骨干域直接相连，骨干域要求连通性强、带宽高。
· 当一台路由器配置两个以上的域时，必须有一个是骨干域。
骨干区域：所有的域间通信流量都必须通过骨干区域，非骨干区域之间不能直接交换数据包，区域0（或0.0.0.0）是骨干区域保留的区域ID号。
(1) 标准区域：一个标准区域可以接收链路更新信息和汇总路由。
(2) 末梢区域(stub area)：只与一个区域相连的非骨干区域，不接受外部自治系统的LSA（类型5），区域内路由器会把去往外部网络的路由基于缺省路由（目的地址是0.0.0.0）发送出去。
(3) 完全末梢区域(totally stub area)：不接受类型3、类型4 和类型5的LSA ，区域内路由器会把去往其它区域的路由基于缺省路由（目的地址是0.0.0.0）发送出去。
(4) 非完全末梢区域(Not-so-stubby-area，NSSA)：该区域是Stub区域的变形，与Stub区域的区别在于NSSA区域允许引入自治系统外部路由，由ASBR发布Type7 LSA通告给本区域。当Type7 LSA到达NSSA的ABR时，由ABR将Type7 LSA转换成Type5 LSA，传播到其它区域。
OSPF路由器根据在AS中的不同位置，可以分为以下四类：
· 区域内路由器（Internal Router）
该类路由器的所有接口都属于同一个OSPF区域。
· 区域边界路由器ABR
该类路由器可以同时属于两个以上的区域，但其中一个必须是骨干区域。ABR用来连接骨干区域和非骨干区域，它与骨干区域之间既可以是物理连接，也可以是逻辑上的连接。
· 骨干路由器（Backbone Router）
该类路由器至少有一个接口属于骨干区域。因此，所有的ABR和位于Area0的内部路由器都是骨干路由器。
· 自治系统边界路由器ASBR
与其它AS交换路由信息的路由器称为ASBR。ASBR并不一定位于AS的边界，它有可能是区域内路由器，也有可能是ABR。只要一台OSPF路由器引入了外部路由的信息，它就成为ASBR。
OSPF使用4类不同的路由，按优先级由高到低排列如下：
· 区域内路由
· 区域间路由
· 第一类外部路由
· 第二类外部路由
区域内和区域间路由描述自治系统内部的网络结构；外部路由则描述了如何选择到自治系统以外的路由。第一类外部路由是指接收的是IGP路由（例如RIP、STATIC），由于这类路由的可信程度较高，所以，计算出的外部路由的花费与自治系统内部的路由花费的数量级相同，并且与OSPF自身路由的花费具有可比性，即到第一类外部路由的花费值＝本路由器到相应的ASBR的花费值加ASBR到该路由目的地址的花费值。第二类外部路由器是指接收的是EGP路由，由于这类路由的可信度比较低，所以OSPF协议认为，从ASBR到自治系统之外的花费远远大于在自治系统之内到达ASBR的花费，计算路由花费时主要考虑前者。即第二类外部路由的花费值等于ASBR到该路由目的地址的花费值。如果该值相等，再考虑本路由器到相应的ASBR的花费值。
缺省情况下，按不同介质可划分成下列三种网络：广播网络（以太网，令牌环网、FDDI），非广播多路访问网络（帧中继、X.25），点到点网络（HDLC、PPP）。对以上任一类网络都可以进行OSPF配置。可以不考虑缺省的介质类型，选择配置OSPF网络类型。利用这一点，可将非广播多路访问网络配置为广播网络，如X.25和帧中继允许OSPF在其上以广播型网络运行，这就不用再去配置邻居。可将广播网络配置为非广播多路访问网络，例如当网络中有不支持组播传送地址的路由器时。对于不具有广播和组播能力的网络，必须配置对端邻居来指定发送hello报文，并可以指定邻居的优先级和轮询时间间隔。
点到多点时具有一个或者多个邻居的编号的点到点接口，它建立多主机路由。与非广播多路访问和点到点网络相比，点到多点网络具有以下优点：一到多接口更易于配置，因为它不需要配置邻居命令，只需要一个IP子网，所以不必分配路由选择。不需要全网络拓扑结构，开销较小。
设备只支持广播型网络和点对点型网络。
OSPF协议报文直接封装为IP报文，协议号为89。
OSPF有五种类型的协议报文：
· Hello报文：发现及维持邻居关系，选举DR，BDR；
· DD（Database Description，数据库描述）报文：相邻路由器之间发DD报文，报告对方自己所拥有的路由信息内容，包括LSDB中每一条LSA摘要(摘要是指LSA的HEAD，通过该HEAD可以唯一标识一条LSA)，这样做的目的是为了减少路由器之间传递信息的量，因为LSA的HEAD只占一条LSA的整个数据量的一小部分。根据HEAD，对端路由器就可以判断出是否已经有了这条LSA。
· LSR（Link State Request，链路状态请求）报文：向对方请求所需的LSA。两台路由器互相交换DD报文之后，得知对端的路由器有哪些LSA是本地的LSDB所缺少的，这时需要发送LSR报文向对方请求所需的LSA。
· LSU（Link State Update，链路状态更新）报文：向对方发送其所需要的LSA。
· LSAck（Link State Acknowledgment，链路状态确认）报文：用来对收到的LSA进行确认。
与OSPF相关的协议规范有：
· RFC 1765：OSPF Database Overflow
· RFC 2328：OSPF Version 2
· RFC 3101：OSPF Not-So-Stubby Area (NSSA) Option
· RFC 3137：OSPF Stub Router Advertisement
· RFC 3630：Traffic Engineering Extensions to OSPF Version 2
· RFC 4811：OSPF Out-of-Band LSDB Resynchronization
· RFC 4812：OSPF Restart Signaling
· RFC 4813：OSPF Link-Local Signaling
通过菜单“网络配置 > 路由 > OSPF”，进入如图1-1所示页面。在该页面上，可以配置OSPF路由器ID、是否发布缺省路由及路由重发布信息。这些信息的详细说明如表1-1所示。
表1-1 OSPF各配置项说明
|
标题项 |
说明 |
|
路由器ID |
OSPF路由器ID |
|
缺省路由 |
是否发布默认路由，可选发布、不发布及强制发布 |
|
直连路由 |
设置是否重发布直连路由，并设置直连路由的cost |
|
静态路由 |
设置是否重发布静态路由，并设置静态路由的cost |
|
RIP路由 |
设置是否重发布RIP路由，并设置RIP路由的cost |
· 通常路由器先挑选IP地址最大的环回地址作为Router-ID。若无环回地址，则在接口状态为up的物理接口中，选取最大的IP地址作为Router-ID。也可以指定一个Router-ID，并且指定的Router-ID优先级最高。
· 缺省路由：如果路由表中有默认路由，并且想要发布出去，选中“发布”即可；如果路由表中没有默认路由，想要发布默认路由则需要选中“强制发布”。
(1) 通过点击图1-1中的“OSPF网络”，进入如图1-2所示页面。该页显示了已经配置的OSPF网络，在该页也可以删除已经配置的OSPF网络。
图1-2 OSPF已配置网络
(2) 点击图1-2中的<新建>按钮，进入如所示页面，在该页填入要发布的OSPF网络及区域。
图1-3 OSPF网络配置
(1) 点击图1-4中的“OSPF接口”，进入所示图1-4页面。该页面显示了已经配置的接口信息，具体信息说明如表1-2所示。
表1-2 RIP扩展各项含义
|
标题项 |
说明 |
|
接口名称 |
已经配置的接口名称 |
|
认证算法 |
接口所使用的加密方式，有明文、密文及不认证 |
|
操作 |
点击 |
(2) 点击图1-4中的<新建>按钮，进入如图1-5所示页面。该页面可以配置接口相关的OSPF信息，具体信息说明如表1-3所示。
图1-5 OSPF接口配置
表1-3 OSPF接口各项配置含义
|
标题项 |
说明 |
|
接口 |
选择要配置接口 |
|
优先级 |
设置接口的优先级 |
|
发送开销 |
设置接口发送数据包的开销 |
|
网络类型 |
设置网络类型 |
|
认证 |
设置认证方式：不认证、明文认证、密文认证 |
|
hello间隔 |
设置hello报文的时间间隔 |
|
重传间隔 |
设置重传间隔 |
|
Dead间隔 |
设置邻居失效间隔 |
|
发送延迟 |
设置报文的发送延迟时间 |
按照图1-6所示，配置IP地址，要求ACG A和ACG B上启用OSPF， ACG A设备能学到192.168.1.0/24网段的路由，ACG B能学到192.168.31.0/24网段的路由。
图1-6 OSPF配置案例组网图
(1) 按照组网图组网。
(2) 配置设备ACG A。
通过菜单“网络配置 > 路由 > OSPF配置”，进入OSPF配置页面，如图1-7所示，设置相关数据，点击<提交>。
点击图1-7中的OSPF网络”，进入如图1-2所示页面，点击新建，进入如图1-8所示页面，，并点击<提交>按钮。
(3) 配置设备ACG B
ACG B的配置方式与ACG A相同，在此不再赘述。
在Host A上使用ping命令验证Host B可达。
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