计算机网络原理 内部网关协议OSPF
开放式最短路径优先OSPF （Open Shortest Path First ）协议是另一种内部网关协议。它是为了解决RIP 的局限性而开发的非专用路由方案。最初的研发工作开始于1988年，结束于1991年。随后不断地发布对该协议的更新。
OSPF 提供了许多距离矢量协议中没有的特征。对这些特征的支持已经使OSPF 成为大型网络环境中广泛采用的路由协议。它具有以下几个特征：
● 相同代价时的负载平衡。同时使用多条路径可以更加有效地利用网络资源。 ● 网络的逻辑划分。这样做减少了不利条件下各种信息的传播。它还提供了聚集路由
声明的能力，限制了不必要的子网信息公告。
● 支持认证。OSPF 支持对任何传输路由公告的结点进行认证。这就防止了欺骗性信
息源破坏路由表。
● 更小的收敛时间。OSPF 提供了路由更改的即时传播功能。这样就加快了更新网络
拓扑结构所需的收敛速度。
● 支持CIDR 和VLSM 。这个特征允许网络管理员有效分配IP 地址资源。 OSPF 是一个链路状态协议。与其他链路状态协议一样，每个OSPF 路由器执行SPF 算法，以处理保存在链路状态数据库中的信息。这个算法产生了一支最短路径树，详细描述了达到每个目的的网络的优选路径。
OSPF 报文用IP 数据报来传输。它们不是被封装到TCP 或UDP 报文中。OSPF 报文的报头格式如图6-7所示。报文长度为24个8位组的报头。版本字段指出了协议的版本号，类型字段指示报文的类型如图6-8所示。
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图6-7 OSPF 报文报头格式 图6-8 OSPF 报文类型
源路由器IP 地址字段给出了发送地址，域标识符字段给出了32位的域标识号，鉴别类型字段说明了所使用的鉴别机制。
Hello 报文有两个功能：
● 检测链路是否可以使用。
● 在广播型与非广播型网络上选择指定路由器及后备。OSPF Hello 的报文格式如图6-9
所示。
当两个路由器已经在一条点到点链路上建立了双向连接之后，路由器通过交换OSPF 数据库描述来初始化它的网络拓扑数据库，使它们的数据库同步。OSPF 数据库描述报文格式如图6-10所示。
OSPF各种类型详解 一、OSPF数据包类型 1.Hello包：用于建立和维护相邻的两个OSPF路由器的邻接关系，该数据包是周期性地发送的。 2.Database Description（数据库描述包DBD）：用于描述整个数据库，该数据包仅在OSPF初始化时发送。 3.Link state request（链路状态请求包LSQ）：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。 4.Link state update（链路状态更新包LSU）：这是对link state请求数据包的响应，即通常所说的LSA数据包。 5.Link state acknowledgment（链路状态确认包LSAck）：是对LSA数据包的确认，以确保可靠地传输和信息交换。 二、OSPF网络类型 OSPF链路类型有3种：点到点，广播型，NBMA。在3种链路类型上扩展出5种网络类型：点到点，广播，NBMA，点到多点，虚链路。其中虚链路较为特殊，不针对具体链路，而NBMA链路对应NBMA和点到多点两种网络类型。 以上是RFC的定义，在Cisco路由器的实现上，我们应记为3种链路类型扩展出8种网络类型，其中NBMA链路就对应5种，即在RFC的定义基础上又增加了3种类型。首先分析一下3种链路类型的特点： 1. 点到点：一个网络里仅有2个接口，使用HDLC或PPP封装，不需寻址，地址字段固定为FF； 2. 广播型：广播型多路访问，目前而言指的就是以太网链路，涉及IP 和Mac，用ARP 实现二层和三层映射； 3. NBMA：网络中允许存在多台Router，物理上链路共享，通过二层虚链路（VC）建立逻辑上的连接。
OSPF 协议工作原理 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。 OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先 )是一个内部网关协议(Interior Gateway Protocol,简称IGP)，用于在单一自治系统(autonomous system,AS)内决策路由。链路是路由器接口的另一种说法，因此OSPF也称为接口状态路由协议。OSPF通过路由器之间通告网络接口的状态来建立链路状态数据库，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路由协议是一种典型的链路状态（Lin OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先)是一个内部网关协议(Interior Gateway Protocol,简称IGP)，用于在单一自治系统(autonomous system,AS)内决策路由。 链路是路由器接口的另一种说法，因此OSPF也称为接口状态路由协议。OSPF通过路由器之间通告网络接口的状态来建立链路状态数据库，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。 一 OSPF的数据包 OSPF的包类型： 1 HELLO 1 2 Database Description 数据库的描述 DBD 可靠 3 Link-state Request 链路状态请求包 LSR 可靠 4 Link-state Update 链路状态更新包 LSU 可靠 5 Link-state Acknowledment 链路状态确认包 LSACK 1.Hello协议的目的: 1.用于发现邻居
OSPF作为一种内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP），用于在同一个自治域（AS）中的路由器之间发布路由信息。区别于距离矢量协议(RIP)，OSPF具有支持大型网络、路由收敛快、占用网络资源少等优点，在目前应用的路由协议中占有相当重要的地位。 基本概念和术语 1. 链路状态 OSPF路由器收集其所在网络区域上各路由器的连接状态信息，即链路状态信息（Link-State），生成链路状态数据库(Link-State Database)。路由器掌握了该区域上所有路由器的链路状态信息，也就等于了解了整个网络的拓扑状况。OSPF路由器利用“最短路径优先算法(Shortest Path First, SPF)”，独立地计算出到达任意目的地的路由。 2. 区域 OSPF协议引入“分层路由”的概念，将网络分割成一个“主干”连接的一组相互独立的部分，这些相互独立的部分被称为“区域”(Area)，“主干”的部分称为“主干区域”。每个区域就如同一个独立的网络，该区域的OSPF 路由器只保存该区域的链路状态。每个路由器的链路状态数据库都可以保持合理的大小，路由计算的时间、报文数量都不会过大。 3. OSPF网络类型 根据路由器所连接的物理网络不同，OSPF将网络划分为四种类型：广播多路访问型（Broadcast multiAccess）、非广播多路访问型（None Broadcast MultiAccess，NBMA）、点到点型（Point-to-Point）、点到多点型（Point-to-MultiPoint）。 广播多路访问型网络如：Ethernet、Token Ring、FDDI。NBMA型网络如：Frame Relay、X.25、SMDS。Point-to-Point型网络如：PPP、HDLC。 4. 指派路由器（DR）和备份指派路由器（BDR） 在多路访问网络上可能存在多个路由器，为了避免路由器之间建立完全相邻关系而引起的大量开销，OSPF 要求在区域中选举一个DR。每个路由器都与之建立完全相邻关系。DR负责收集所有的链路状态信息，并发布给其他路由器。选举DR的同时也选举出一个BDR，在DR失效的时候，BDR担负起DR的职责。 点对点型网络不需要DR，因为只存在两个节点，彼此间完全相邻。协议组成OSPF协议由Hello协议、交换协议、扩散协议组成。本文仅介绍Hello协议，其他两个协议可参考RFC2328中的具体描述。 当路由器开启一个端口的OSPF路由时，将会从这个端口发出一个Hello报文，以后它也将以一定的间隔周期性地发送Hello报文。OSPF路由器用Hello报文来初始化新的相邻关系以及确认相邻的路由器邻居之间的通信状态。 对广播型网络和非广播型多路访问网络，路由器使用Hello协议选举出一个DR。在广播型网络里，Hello 报文使用多播地址224.0.0.5周期性广播，并通过这个过程自动发现路由器邻居。在NBMA网络中，DR负
计算机网络原理内部网关协议RIP 路由选择信息协议RIP（Routing Information Protocol）是内部网关的协议的一种，它用于小型自治系统中。RIP基于Xerox XNS路由协议。在RIP的早期，人们比较容易接受RIP，因为代码嵌入了基于BSD（Berkeley Software Distribution）的UNIX的操作系统中。RIP是用于本地网的距离矢量路由选择的实现。它将参与通信的组成部分分成主动的和被动的两类。只有路由器工作在主动模式，主机必须使用被动模式。工作在主动模式的路由器进行监听，并根据收到通知更新其路由。 RIP协议规定了两种报文类型。任何运行RIP协议的设备都可以发送这些报文。 ●请求报文。一个请求报文查询相邻RIP设备，以获得它们的距离矢量表。这个请求 表明，相邻设备要么返回表的一个特定子集，要么返回整个表的内容。 ●响应报文。响应报文由一个设备发出，以公告在它的本地距离矢量表中维护的信息。 这个表在如下几种情况下被发送： 每隔30秒自动发送一次。 表作为对另一个RIP结点产生的请求报文的响应被发送出去。 如果支持触发式更新，则在本地距离向量表发生变化时表被发送出去。 当一个设备接收到一个响应报文时，将更新信息与本地距离向量表相比照。如果更新信息中包含一条到目的网络的代价更低的路由，则对表进行更新以反映包含了新路径。 RIP用一种特定的报格式来共享到已知目的网络的距离信息。RIP报文用UDP数据报进行传输，RIP使用端口520来发送和接收数据报。 RIP数据报的最大小为512个字节，大于这个值的更新必须用多个数据报进行公告。在LAN环境中，RIP数据报使用MAC全站点广播地址和一个IP网络广播地址进行发送。在点到点或者非广播环境中，数据报经过专门编址以发送到目的设备。 RIP报文格式如图6-6所示。 图6-6 RIP报文格式 一个512字节大小的报文最多允许在一个单独的RIP通知中包含25个路由表项。 RIP有两种操作模式，具体如下： ●主动模式。以主动模式运行的设备公告它们的距离向量表，同时接收相邻RIP主机 的路由更新。路由设备通常被配置成在主动模式运行。 ●被动模式。也称为静止模式，以这种模式运行的设备仅仅接收相邻RIP设备的路由 更新。它们不公告它们自己的距离矢量表。端站点通常被配置成在被动模式运行。 但在RIP模式中，我们可以看到几种局限性：
OSPF路由协议 【需求】 两台PC所在网段，通过两台使用OSPF协议的路由器实现互连互通。 【组网图】 【配置脚本（一）】 RouterA配置脚本 # sysname RouterA # router id 1.1.1.1 /配置router id 和loopbackO 地址一致/ # radius scheme system # domain system # interface EthernetO/O ip address 10.1.1.1 255.255.255.0 # interface Serial0/0 link-protocol ppp ip address 20.1.1.1 255.255.255.252 # interface NULL0 # interface LoopBack0 ip address 1.1.1.1 255.255.255.255 # ospf 1 /启动ospf路由协议/ area 0.0.0.0 /创建区域0/ network 1.1.1.1 0.0.0.0 /接口loop 0 使能OSPF/ network 10.1.1.0 0.0.0.255 /接口e0/0 使能OSPF/ network 20.1.1.0 0.0.0.3 /接口s0/0 使能OSPF/ 631 OSPF的基本配置
# user-interface con 0 user-interface vty 0 4 # return RouterB配置脚本 # sysname RouterB # router id 1.1.1.2 /配置router id 和loopbackO 地址一致/ # radius scheme system # domain system # interface EthernetO/O ip address 30.1.1.1 255.255.255.0 # interface Serial0/0 link-protocol ppp ip address 20.1.1.2 255.255.255.252 # interface NULL0 # interface LoopBack0 ip address 1.1.1.2 255.255.255.255 # ospf 1 /启动ospf路由协议/ area 0.0.0.0 /创建区域0/ network 1.1.1.2 0.0.0.0 /接口loop 0 使能OSPF/ network 20.1.1.0 0.0.0.3 /接口s0/0 使能OSPF/ network 30.1.1.0 0.0.0.255 /接口e0/0 使能OSPF/ # user-interface con 0 user-interface vty 0 4 # return 【验证】 RouterA和RouterB可以通过OSPF学习到对方路由信息，并可以ping通对方网段。RouterA路由表： [RouterA]disp ip routi ng-table
内部网关协议RIP---续
距离向量算法 路由器收到相邻路由器（其地址为 X）的一个 RIP 报文： (1) 先修改此 RIP 报文中的所有项目：把“下一跳”字段中的地址都改为 X，并把所有的“距离”字段的值加 1。 (2) 对修改后的 RIP 报文中的每一个项目，重复以下步骤： 若项目中的目的网络不在路由表中，则把该项目加到路由表中。 否则 若下一跳字段给出的路由器地址是同样的，则把收到的项目替换原路由表中的项目。 否则 若收到项目中的距离小于路由表中的距离，则进行更新， 否则，什么也不做。 (3) 若 3 分钟还没有收到相邻路由器的更新路由表，则把此相邻路由器记为不可达路由器，即将距离置为 16（表示不可达）。 (4) 返回。
距离向量算法 距离向量算法的基础就是 Bellman-Ford 算法，算法的要点是：（1）设X是结点 A 到 B 的最短路径上的一个结点。 （2）若把路径 A→B 拆成两段路径 A→X 和 X→B，则每一段路径A→X 和 X→B 也都分别是结点 A 到 X 和结点 X 到 B 的最短路径。
路由器之间交换信息与路由表更新 RIP 协议让互联网中的所有路由器都和自己的相邻路由器不断交换路由信息，并不断更新其路由表，使得从每一个路由器到每一个目的网络的路由都是最短的（即跳数最少）。 虽然所有的路由器最终都拥有了整个自治系统的全局路由信息，但由于每一个路由器的位置不同，它们的路由表当然也应当是不同的。
【例4-5】已知路由器 R 6 有表4-9(a)所示的路由表。现在收到相邻路由器 R 4 发来的路由更新信息，如表4-9(b)所示。试更新路由器 R 6 的路由表。 目的网络 距离 下一跳路由器 Net2 3 R 4 Net3 4 R 5 … … … 目的网络 距离 下一跳路由器 Net1 3 R 1 Net2 4 R 2 Net3 1 直接交付 目的网络 距离 下一跳路由器 Net1 4 R 4 Net2 5 R 4 Net3 2 R 4 目的网络 距离 下一跳路由器 Net1 4 R 4 Net2 5 R 4 Net3 2 R 4 … … … 表4-9(a) 路由器R 的路由表 表4-9(b) R 发来的路由更新信息 表4-9(d) 路由器R 6更新后的路由表 表4-9(c) 修改后的表4-9(b) 距离加1 计算更新
核心网关为了正确和高效地路由报文需要知道Internet其他部分发生的情况，包括路由信息和子网特性。当一个网关处理重负载而使速度特别慢，并且这个网关是访问子网的惟一途径时，通常使用这种类型的信息，网络中的其他网关能剪裁交通流量以减轻网关的负载。 GGP主要用于交换路由信息，不要混淆路由信息(包括地址、拓扑和路由延迟细节)和作出路由决定的算法。路由算法在网关内通常是固定的且不被GGP改变。核心网关之间通过发送GGP信息，并等待应答来通信，之后如果收到含特定信息的应答就更新路由表。 注意GGP的最新改进SPREAD已经用于Internet，但它还不如GGP普及。GGP被称为向量-距离协议。要想有效工作，网关必须含有互联网络上有关所有网关的完整信息。否则，计算到一个目的地的有效路由将是不可能的。因为这个原因，所有的核心网关维护一张Internet上所有核心网关的列表。这是一个相当小的表，网关能容易地对其进行处理。 外部网关协议(EGP) 外部网关协议用于在非核心的相邻网关之间传输信息。非核心网关包含互联网络上所有与其直接相邻的网关的路由信息及其所连机器信息，但是它们不包含Internet上其他网关的信息。对绝大多数EGP而言，只限制维护其服务的局域网或广域网信息。这样可以防止过多的路由信息在局域网或广域网之间传输。EGP强制在非核心网关之间交流路由信息。 由于核心网关使用GGP，非核心网关使用EGP，而二者都应用在Internet上，所以必须有某些方法使二者彼此之间能够通信。Internet使任何自治(非核心)网关给其他系统发送“可达”信息，这些信息至少要送到一个核心网关。如果有一个更大的自治网络，常常认为有一个网关来处理这些可达信息。 和GGP一样，EGP使用一个查询过程来让网关清楚它的相邻网关并不断地与其相邻者交换路由和状态信息。EGP是状态驱动的协议，意思是说它依赖于一个反映网关情况的状态表和一组当状态表项变化时必须执行的一组操作。
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。 * Checksum-校验位，用于标记数据包在传递时有无误码。
路由基本原理及路由协议 一．OSI/RM参考模型中分组交换网络的（网络层）路由选择1．路由选择 路由选择也较路径选择。 路由选择是指选择和建立一条合适的物理或逻辑的通路，以供进网数据从网络的源节点到达宿节点的控制过程。 2．路由问题概述 分组交换网结构可以抽象成以下网络拓扑图 数据分组从源节点A到达宿节点D的路径（通路）有： l1,l3（A-B-D） l2,l6（A-C-D） l2,l4,l7（A-C-E-D） 问题： 哪条通路是最佳的？ 最佳－即最短路径问题。 假如上图中每条边都有权值，A到D的最短路径应该是所有路径中，构成路径的边的权值之和最小的哪条路径。 权值：在网络中主要是数据传输时延和距离。 3．对路由选择算法的要求 a.能正确、迅速、合理地传输数据分组 b.能适应由于节点或链路故障引起的拓扑变化 c.能适应网络通信量的变化，使网络内的通信负载达到均衡 d.算法应尽量简单 4．路由选择算法的两大策略 a．静态路由选择算法——基于网络拓扑（距离）和时延的要求，以固定的准则来选择路由。因此这类算法也叫做确定型（非自适应）路由算法。这类算法简单，速度快，但不能适应因种种原因而引起的网络拓扑变化和网络内部通信量的变化。这类算法使用于那些网络拓扑结构不经常变化的小型网络。 b.动态路由选择算法——基于网络状态参数的变化，来选择某段时间内有效的路由。这类算法能够适应网络拓扑状态和其它状态参数的变化而调整路由。因此这类算法也叫做自适应路由算法 5．实现路由选择算法的一般方法 a.标头指示法 b.路由表法 在每个交换节点（路由器）中建立路由表。 二、互联网中的路由算法——IP路由技术
OSPF路由协议原理
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本节大纲
? ? ? ? ?
路由基础回顾 OSPF协议基础 链路状态信息描述 链路状态信息传递 SPF路由计算
V1.1
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2
路由基础回顾
? 交换机转发原理？ ? 路由器转发原理？ ? 路由表的形成？ 根据来源的不同，路由表中的路由通常分为以下三类： - 直连路由； - 由管理员手工配置的静态路由； - 通过动态路由协议所学习的路由；
静态路由 路由协议 动态路由 链路状态路由协议(OSPF、ISIS)
V1.1
距离矢量路由协议（RIP、BGP）
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3
距离矢量路由协议
? 距离矢量协议也称为Bellman-Ford B ll F d协议，网络中路由器向相邻的路由器 发送它们的整个的路由表。路由器在从相邻路由器接受到的信息的基础 上进行矢量叠加，建立自己的路由表。然后，将信息传递到它的下一跳 路由器。这样一级级传递下去以达到全网同步
上图以RIP为例
V1.1
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4
距离矢量路由协议
? 距离矢量路由表中的某些路由可能是建立第2手信息的基础之上 的，每个路由器都不了解整个网络拓扑，他们只知道与自己直接 相连的网络情况，并根据从邻居得到的路由信息更新自己的路由 表，进行叠加后转发给其它的邻居 ? 距离矢量路由协议的缺点： - 容易产生路由环路； - 收敛速度慢； - 报文量大，容易占用较多的网络带宽；
V1.1
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内部网关路由协议(IGRP) 一、背景 二、IGRP协议特性 一、背景 IGRP(Interior Gateway Routing Protocol)是八十年代中期由Cisco 公司开发的路由协议，Cisco创建IGRP的主要目的是为AS内的路由提供一种健壮的协议。 八十年代中期，最流行的AS内的路由协议是RIP。虽然RIP对于在小到中型的同类网中非常有用，但随着网络的发展，其限制越来越显著，特别是RIP很小的跳数限制(16)制约了网络的规模，且其单一的metric（跳数）在复杂的环境中很不灵活。Cisco路由器的普及和IGRP的健壮性使许多拥有大型网络的组织用IGRP代替RIP。 Cisco最初的IGRP实现工作在IP网络上，但是IGRP是设计以运行于任何网络环境中的，Cisco很快就把它移植以运行于OSI的CLNP(Connectionless Network Protocol)网络。在九十年代初Cisco开发了增强型IGRP（EIGRP）以提高IGRP的工作效率，本文讨论IGRP的基本设计和实现。 二、IGRP协议特性 IGRP是一种距离向量型的内部网关协议（IGP）。距离向量路由协议要求每个路由器以规则的时间间隔向其相邻的路由器发送其路由表的全部或部分。随着路由信息在网络上扩散，路由器就可以计算到所有节点的距离。 IGRP使用一组metric的组合（向量），网络延迟、带宽、可*性和负载都被用于路由选择，网
管可以为每种metric设置权值，IGRP可以用管理员设置的或缺省的权值来自动计算最佳路由。 IGRP为其metric提供了较宽的值域。例如，可*性和负载可在1和255之间取值；带宽值域为1200bps到10吉（千兆）bps；延迟可取值1到24。宽的值域可以提供满意的metric 设置，更重要的是，metric各组件以用户定义的算法结合，因此，网管可以以直观的方式影响路由选择。 为了提供更多的灵活性，IGRP允许多路径路由。两条等带宽线路可以以循环（round-robin）方式支持一条通信流，当一条线路断掉时自动切换到第二条线路。此外，即使各条路的metric 不同也可以使用多路径路由。例如，如果一条路径比另一条好三倍，它将以三倍使用率运行。只有具有一定范围内的最佳路径metric值的路由才用作多路径路由。 1、稳定性 IGRP提供许多特性以增强其稳定性，包括hold-down、split horizon和poison-reverse。Hold-down用于阻止定期更新信息不适当地发布一条可能失效的路由信息。当一个路由器失效时，相邻的路由器通过未收到定期的更新消息检测到该情况，这些路由器就计算新的路由并发送路由更新信息把路由改变通知给它们相邻的路由器。这一举动激发一系列触发的更新，这些触发的更新并不能立刻到达每一个网络设备，所以可能发生这样的情况：一个还未收到网络失效信息的设备给一个刚被通知网络失效的设备发送定期更新信息，说那条已断掉的路由还是好的，这样，后者就会含有（还可能发布）错误的路由信息。Hold-down告诉路由器把可能影响路由的改变保持一段时间。Hold-down时期通常只比整个网络更新某一路由改变所需时间多一点。 Split horizon来源于下列承诺：把路由信息发回到其来源是无意义的。下图示意为split-horizon 规则。路由器1（R1）首先发布到网络A的路由，路由器2（R2）没有必要在给R1的更新信
OSPF协议工作原理
OSPF 协议工作原理 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。 OSPF(Open Shortest Path First开放式 最短路径优先 )是一个内部网关协议(Interior Gateway Protocol,简称IGP)，用于在单一自 治系统(autonomous system,AS)内决策路由。链路是路由器接口的另一种说法，因此OSPF也称为接口状态路由协议。OSPF通过路由器之间通告网络接口的状态来建立链路状态数据库，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路由协议是一种典 型的链路状态（Lin OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先)是一个内部网关协议(Interior Gateway Protocol,简称IGP)， 用于在单一自治系统(autonomous system,AS)内决策路由。 链路是路由器接口的另一种说法，因此OSPF也称为接口状态路由协议。OSPF通过路由器之间通告网络接口的状态来建立链路状态数
据库，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。 一 OSPF的数据包 OSPF的包类型： 1 HELLO 1 2 Database Description 数据库的描述 DBD 可靠
计算机网络原理 内部网关协议OSPF 开放式最短路径优先OSPF （Open Shortest Path First ）协议是另一种内部网关协议。它是为了解决RIP 的局限性而开发的非专用路由方案。最初的研发工作开始于1988年，结束于1991年。随后不断地发布对该协议的更新。 OSPF 提供了许多距离矢量协议中没有的特征。对这些特征的支持已经使OSPF 成为大型网络环境中广泛采用的路由协议。它具有以下几个特征： ● 相同代价时的负载平衡。同时使用多条路径可以更加有效地利用网络资源。 ● 网络的逻辑划分。这样做减少了不利条件下各种信息的传播。它还提供了聚集路由 声明的能力，限制了不必要的子网信息公告。 ● 支持认证。OSPF 支持对任何传输路由公告的结点进行认证。这就防止了欺骗性信 息源破坏路由表。 ● 更小的收敛时间。OSPF 提供了路由更改的即时传播功能。这样就加快了更新网络 拓扑结构所需的收敛速度。 ● 支持CIDR 和VLSM 。这个特征允许网络管理员有效分配IP 地址资源。 OSPF 是一个链路状态协议。与其他链路状态协议一样，每个OSPF 路由器执行SPF 算法，以处理保存在链路状态数据库中的信息。这个算法产生了一支最短路径树，详细描述了达到每个目的的网络的优选路径。 OSPF 报文用IP 数据报来传输。它们不是被封装到TCP 或UDP 报文中。OSPF 报文的报头格式如图6-7所示。报文长度为24个8位组的报头。版本字段指出了协议的版本号，类型字段指示报文的类型如图6-8所示。 8 16 2431 图6-7 OSPF 报文报头格式 图6-8 OSPF 报文类型 源路由器IP 地址字段给出了发送地址，域标识符字段给出了32位的域标识号，鉴别类型字段说明了所使用的鉴别机制。 Hello 报文有两个功能： ● 检测链路是否可以使用。 ● 在广播型与非广播型网络上选择指定路由器及后备。OSPF Hello 的报文格式如图6-9 所示。 当两个路由器已经在一条点到点链路上建立了双向连接之后，路由器通过交换OSPF 数据库描述来初始化它的网络拓扑数据库，使它们的数据库同步。OSPF 数据库描述报文格式如图6-10所示。
OSPF路由协议简介 据北岸了解，CCNA课程中主要介绍的只有RIP、OSPF和EIGRP三种路由协议，对于这三种协议，目前市场上还常用的一般是OSPF协议。RIP协议由于其本身具有跳数（16跳）和更新周期等因素，限制了网络的规模，使得以跳数为计的路由并非最优路由；同时频繁更新整张周期表，浪费网络带宽，逐跳的更新网络收敛速度慢。因此，渐渐的已被淘汰出局，不再使用了。上期北岸简单介绍了RIP路由协议，今天我们来看看OSPF路由协议的内容。 1.OSPF概述：开放式最短路径优先，一种链路状态路由协议，使用的是触发式更新(当新增链路或链路故障)和更新给网络中权威路由器，直接基于IP协议，协议号为89 (不可靠)，管理距离110。 2.特点有：度量值与带宽有直接关系；组播更新(224.0.0.5&224.0.0.6)；支持等价路由(负载均衡)；支持明文和密文两种方式验证；支持携带掩码，支持VLSM，支持CIDR；采用SPF 算法，保证域内百分百无环；支持区域划分(分级组网)，可适应大规模网络；支持多种链路层网络类型。 3.OSPF中涉及到的英文缩写含义： LSA：链路状态通告，该信息表示了路由器周边链路接口等信息；用于路由器之间传递路由信息； LSDB：链路状态数据库，网络中会选举出一台路由器去收集网络中的所有LSA，形成一个数据库；分发给所有路由器； 区域：具有相同区域标识的路由器处于一个区域； OSPF报文 Hello：用于建立、维持邻居关系 DD:用于描述本地的链路数据库 LSR：链路请求信息，用于向对方请求路由 LSU:链路更新信息，用于回复LSR LSack：对报文进行确认 OSPF状态机 DOWN:未启用OSPF时 INIT：初始化状态，当路由器发送了一个hello包后 2-W AY：邻居回复hello给我后置为 FULL：邻居之间链路状态交互完毕，达到每台路由都包括了该网络所有拓扑情况后OSPF 处于该状态；收敛状态； 4.（1）OSPF配置命令 (config)#router ospf *，其中*:代表进程ID，(OSPF在本地可启用多个进程)，本地有效；(config-router)#network x.x.x.x y.y.y.y area *，其中x.x.x.x:需要通告到OSPF网络中的网段；y.y.y.y：反掩码，反掩码中为0的对应网络地址，为1的对应主机地址；其中01必须连续，不能间隔；*表示区域标识。
可编辑 路由协议的常见分类 网关-网关协议（GGP） 核心网关为了正确和高效地路由报文需要知道Internet其他部分发生的情况，包括路由信息和子网特性。 当一个网关处理重负载而使速度特别慢，并且这个网关是访问子网的惟一途径时，通常使用这种类型的信息，网络中的其他网关能剪裁交通流量以减轻网关的负载。 GGP主要用于交换路由信息，不要混淆路由信息（包括地址、拓扑和路由延迟细节）和作出路由决定的算法。路由算法在网关内通常是固定的且不被GGP改变。核心网关之间通过发送GGP信息，并等待应答来通信，之后如果收到含特定信息的应答就更新路由表。 注意GGP的最新改进SPREAD已经用于Internet,但它还不如GGP普及。GGP被称为向量-距离协议。要想有效工作，网关必须含有互联网络上有关所有网关的完整信息。否则，计算到一个目的地的有效路由将是不可能的。因为这个原因，所有的核心网关维护一张Internet上所有核心网关的列表。这是一个相当小的表，网关能容易地对其进行处理。 外部网关协议（EGP） 外部网关协议用于在非核心的相邻网关之间传输信息。非核心网关包含互联网络上所有与其直接相邻的网关的路由信息及其所连机器信息，但是它们不包含Internet上其他网关的信息。对绝大多数EGP而言，只限制维护其服务的局域网或广域网信息。这样可以防止过多的路由信息在局域网或广域网之间传输。EGP强制在非核心网关之间交流路由信息。 由于核心网关使用GGP,非核心网关使用EGP,而二者都应用在Internet上，所以必须有某些方法使二者彼此之间能够通信。Internet使任何自治（非核心）网关给其他系统发送"可达"信息，这些信息至少要送到一个核心网关。如果有一个更大的自治网络，常常认为有一个网关来处理这些可达信息。 和GGP一样，EGP使用一个查询过程来让网关清楚它的相邻网关并不断地与其相邻者交换路由和状态信息。EGP是状态驱动的协议，意思是说它依赖于一个反映网关情况的状态表和一组当状态表项变化时必须执行的一组操作。 内部网关协议（IGP） 有几种内部网关协议可用，最流行的是RIP和HELLO,另一个协议称为开放式最短路径优先协议（OSPF），这些协议没有一个是占主导地位的，但是RIP可能是最常见的IGP协议。选择特定的IGP以网络体系结构为基础。 RIP和HELLO协议都是计算到目的地的距离，它们的消息包括机器标识和到机器的距离。一般来讲，由于它们的路由表包含很多项，因此消息比较长。RIP和HELLO一直维护相邻网关之间的连接性以确保机器是活跃的。 路由信息协议使用广播技术。意思是说网关每隔一定时间要把路由表广播给其他网关。这也是RIP的一个问题，因为这会增加网络流量，降低网络性能。 HELLO协议与RIP的不同之处在于HELLO使用时间而不是距离作为路由因素。这要求网关对每条路由有合理的准确时间信息。由于这个原因，所以HELLO协议依赖于时钟同步消息。 开放式最短路径优先协议是由Internet工程任务组开发的协议，希望它能成为居于主导地位的IGP.用"最短路径"来描述协议的路由过程不准确。更好一些的名字是"最优路径",这其中要考虑许多因素来决定到达目的地的最佳路由。 . . ----------------------------------------------------------
配置OSPF路由协议 【实验目的】 在继续学习路由器工作原理、应用特点和配置方法的基础上，掌握直连路由、静态路由和动态路由的特点。同时，结合RIP路由协议的配置，学习OSPF路由协议的配置方法。同时，通过对RIP和OSPF 工作原理的对比，掌握距离矢量路由协议和链路状态路由协议的应用特点。 【实验要求】 （1）熟悉动态路由与静态路由之间的区别。 （2）掌握RIP和OSPF在工作原理上的区别。 （3）掌握OSPF路由协议的配置方法。 （4）掌握OSPF路由协议信息的查看方法。 （5）了解OSPF路由协议的应用特点。 【背景描述】 为了使本实验更贴近于实际应用，特别设计了如下图所示的网络拓扑结构。互连设备的每个端口分配了具有32为掩码的IP地址（子网掩码为255.255.255.252），以保证连接设备的网段只有两个IP地址。在该实验中还使用了一台3层交换机，它不但像路由器一样可以实现RIP协议，而且可以创建VLAN，并实现不同VLAN之间的路由管理。例如，我们可以在Switch-L3上创建一个VLAN10并为其分配一个172.16.1.1/24的IP地址，该VLAN的IP地址将作为加入VLAN10的所有主机的网关地址。PC1通过FastEthernet 0/2端口与Switch-L3连接。PC2连接到路由器Router-B的FastEthernet 0/1端口。【实验拓扑】 【实验设备】 S3760交换机 1台 R10（路由器） 2台 V35线缆 1条 PC 2台 直连线或交叉线 2台 【预备知识】 路由器基本配置、OSPF的工作原理及配置。 【技术原理】
OSPF路由协议是一种典型的链路状态协议，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，AS）。AS是指一组通过统一的路由策略或路由协议互相交换路由信息的网络，在本实验中我们可以把一个AS域看成由若干个OSPF区域（Area）所组成的大的自治系统，也通常叫做OSPF路由域（Routing Domain）。OSPF做为典型的IGP（Interior Gateway Protocol，内部网关协议）路由协议，它是运行在一个AS内部的路由协议。在这个AS中，所有的OSPF路由器都维护一个相同的AS数据库，该数据库中存放的是该路由域（AS）中相应链路的状态信息，OSPF路由器正式通过这个数据库计算出OSPF路由表的。 OSPF路由协议是基于TCP/IP协议体系而开发的，即OSPF for IP，也就是说它是工作在TCP/IP网络中的。作为一种链路状态路由协议，OSPF将链路状态广播数据包（Link StateAdvertisement，LSA）传送给某一区域内的所有路由器，这一点与距离矢量路由协议（如RIP）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。OSPF算法通过考虑网络的规模、扩展性、自我恢复能力等高级特性来进一步提高了网络的整体健壮性。OSPF具有如下特点： ●可适应大规模的网络； ●路由变化收敛速度快； ●无路由自环； ●支持可变长子网掩码（VLSM）； ●支持等值路由； ●支持区域划分； ●提供路由分级管理； ●支持验证； ●支持以组播地址发送协议报文； OSPF可以运行在结构复杂的大型网络中，本实验主要实现OSPF在单区域的点对点网络中的配置。在点对点网络中，两个路由器使用Hello协议自动建立相邻关系，这里没有指定路由器（DR）和备份指定路由器（BDR）的选举过程，因为点对点网络中只有两个路由器，不存在指定路由器（DR）和备份指定路由器（BDR）。所有OSPF数据包通过224.0.0.5组播地址来发送。 OSPF路由协议的配置命令为： （1）在全局配置模式下启动OSPF： RSR10(config)#router ospf process-id 像其他的路由协议一样，要允许OSPF的运行，首先要建立OSPF进程处理号，利用命令router ospf process-id在端口上启动OSPF协议。其中process-id（进程号）是用来在这个路由器接口上启动的OSPF 的唯一标识。process-id可以作为识别在一台路由器上是否运行着多个OSPF进程的依据。process-id的取值范围为1～65535。一个路由器上的每个接口都可以选择不同的process-id。但一般来说，不推荐在路由器上运行多个OSPF，因为多个会有拓扑数据库，给路由器带来额外的负担。 （2）发布OSPF的网络号和指定端口所在区域的具体命令格式如下所示： RSR10(config)#network address wildcard area area-id · address wildcard：表示运行OSPF端口所在网段地址以及相应的子网掩码的反码。例如，255.255.255.0的反码为0.0.0.255，255.255.255.252的反码为。0.0.0.3等。
I.图解OSPF路由协议 1、基本概念 数量的增多会导致LSDB非常庞大，占用大量的存储空间，并使得运行SPF算法的复杂度增加，导致CPU负担很重。在网络规模增大之后，拓扑结构发生变化的概率也增大，网络会经常处于不稳定的状态之中，造成网络中有大量的OSPF协报文在传递，降低了网络带宽的利用率。更为严重的是，每一次变化都会导致网络中所有的路由器重新进行路由计算。 OSPF协议通过将自治系统划分为不同的区域（Area）来解决上述问题，区域是从逻辑上将路由器划分为不同的组，每个组用区域号（Area ID）来标识。区域的边界是路由器而不是链路，一个网段只能属于一个区域。其中，区域号为0的称为骨干区域，非骨干区域之间的路由信息必须通过骨干区域来转发。OSPF有两个规定： 所有非骨干区域必须与骨干区域保持连通； 骨干区域本身也必须保持连通。 根据路由器在AS中的不同位置，OSPF路由器可以分为以下四类： 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，Area Border Router）：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（BR，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Area 0的内部路由器都是骨干路由器。 自治系统边界路由器（ASBR，Autonomous System Border Router）：与其他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，它就是 ASBR。 每台运行OSPF协议的路由器都必须存在Router ID。RID是一个32比特无符号整数，可以在一个自治系统中唯一地标识一台路由器。RID可以手工配置，也可以自动生成。如果没有通过命令指定RID，则优先选取所有Loopback接口上数值最大的IP地址作为RID；如果当前设备没有配置Loopback接口，将选取它所有已经配置IP地址且链路有效的接口上数值最大的IP地址作为RID。一般情况下，建议配置Loopback接口，并将Loopback接口的IP地址配置为路由器的Router ID，以便于统一管理和区分其他路由器。