ospf( 开放式最短路径优先 ) open shortest path first

OSPF( 开放式最短路径优先 )Open Shortest Path First

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OSPF 简介• 链路状态路由协议

After initial flood, pass small event-triggered link-state updates to all other routers

Link-State Packets

SPFAlgorithm

TopologicalDatabase

Shortest Path First Tree

RoutingTable

C A

D

B



OSPF 简介• OSPF （ Open Shortest Path First ，开放最短路径优先）

• 是一种链路状态路由协议，无路由循环（全局拓扑）， RFC 2328

• “ 开放”意味着非私有的• 管理性距离： 110

• OSPF 采用 SPF 算法计算达到目的地的最短路径：− 什么叫链路 (LINK) ？ = 路由器接口− 什么叫状态 (State) ？ = 描述接口以及其与邻居路由器之间的关系



OSPF 简介• OSPF metric

• 每个路由器都把自己当做根，并且给予累积成本 (Cost 值 ) 来计算到达目的地的最短路径。

• Cost = 参考带宽 (10^8) / 接口带宽 (b/s)

F1/0192.168.100.0/24

Cost=1 S0/1Cost=64S0/2

Cost=64

S0/1Cost=64

S0/2Cost=64

S0/2Cost=64

S0/1Cost=64

A

B C



OSPF 简介• OSPF metric

• 每个路由器都把自己当做根，并且给予累积成本 (Cost 值 ) 来计算到达目的地的最短路径。

• Cost = 参考带宽 (10^8) / 接口带宽 (b/s)



OSPF 简介• OSPF 报文类型

• Hello 建立和维护 OSPF 邻居关系。• DBD 链路状态数据库描述信息（描述 LSDB 中 LSA 头部信息）• LSR 链路状态请求 , 向 OSPF 邻居请求链路状态信息• LSU 链路状态更新（包含一条或多条 LSA ）• LSAck 对 LSU 中的 LSA 进行确认。



OSPF 简介• OSPF 区域

area 0

area 1

area 2

• 在区域边界可以做路由汇总，减小了路由表• 减少了 LSA 洪泛的范围，有效地把拓扑变

化控制在区域内，提高了网络的稳定性• 拓扑的变化影响可以只限制涉及本区域• 多区域提高了网络的扩展性，有利于组建大

规模的网络



OSPF 简介• OSPF 的三张表

• 邻居表（ neighbor table ）：− OSPF 用邻居机制来发现和维持路由的存在，邻居表存储了双向通信的邻居关系 OSPF 路由器列表的信息。

• 拓扑表（ topology table ）：− OSPF 用 LSA （ link state Advertisement 链路状态通告）来描述网络拓扑信息，然后 OSPF 路由器用拓扑数据库来存储网络的这些 LSA 。

• OSPF 路由表（ routing table ）：− 对链路状态数据库进行 SPF （ Dijkstra ）计算，而得出的 OSPF路由表。



OSPF 的基本运行步骤• OSPF 的基本运行步骤

• 步骤 1 、建立邻接关系（ Establish router adjacencies ）• 步骤 2 、必要的时候进行 DR 的选举（ Elect the DR / BDR ）• 步骤 3 、发现路由（ Discover routes ）• 步骤 4 、选择合适的路由器（ Select appropriate routes ）• 步骤 5 、维护路由信息（ Maintain routing information ）



OSPF 的基本运行步骤• 建立邻接关系 - Hello 包

• Hello 包用来发现 OSPF 邻居并建立相邻关系，通过组播地址 :224.0.0.5 发送给 ALLSPFRouters

• 通告两台路由器建立相邻关系所必需统一的参数• 在以太网和帧中继网络等多路访问网络中选举指定路由器 (DR) 和备用指定路由器 (BDR)

Router IDHello/dead intervalsNeighborsArea-IDRouter priorityDR IP addressBDR IP addressAuthentication passwordStub area flag

R1 R2

R3 R4 R5

Hello



OSPF 的基本运行步骤• 建立邻接关系 - Hello 包

Neighbor ID Pri State Dead Time Address Interface192.168.0.13 1 2WAY/DROTHER 00:00:31 192.168.0.13 Ethernet0192.168.0.14 1 FULL/BDR 00:00:38 192.168.0.14 Ethernet0192.168.0.11 1 2WAY/DROTHER 00:00:36 192.168.0.11 Ethernet0192.168.0.12 1 FULL/DR 00:00:38 192.168.0.12 Ethernet0

OSPF over Ethernet - Multiaccess Network

Neighbor ID Pri State Dead Time Address Interface192.168.0.11 1 FULL/ - 00:00:39 10.1.1.2 Serial1

OSPF over HDLC - Point-to-Point Network



OSPF 网络类型

BMA广播型多路访问

Point-to-Point点对点

NBMA非广播型多路访问x.25Frame relay



LSA 的泛洪• 必要时选举 DR 及 BDR



LSA 的泛洪• DR 、 BDR

• 为减小多路访问网络中的 OSPF 流量， OSPF 会选举一个指定路由器 (DR) 和一个备用指定路由器 (BDR) 。

• 选举规则：最高接口优先级被选作 DR ，如果优先级相等（默认为 1 ），具有最高的路由器ID （ Router-ID ）的路由器被选举成 DR ，并且 DR 具有非抢占性

• 指定路由器 (DR) ： DR 负责使用该变化信息更新其它所有 OSPF 路由器（ DRother ）• 备用指定路由器 (BDR) ： BDR 会监控 DR 的状态，并在当前 DR 发生故障时接替其角色

DR BDR



LSA 的泛洪• RouterID

• 用于标识 OSPF 路由器的 ID ，全网唯一性；可手动配置，也可动态选举（有 Loopback 接口时，选择最高的 Loopback IP 地址；否则，选择最高活跃物理接口的 IP 地址）。

192.168.255.1 192.168.255.2

192.168.255.3



LSA 的泛洪• LSA 的泛洪

DR BDR

• 路由器 R3 用 224.0.0.6 通知 DR 路由器及 BDR 路由器• DR 、 BDR 监听 224.0.0.6 这一组播地址

R1 R2

R3 R4

LSU




DR BDR

• DR 利用组播地址 224.0.0.5 通知其它路由器• 所有的 OSPF 路由器监听 224.0.0.5 这一组播地址

R1 R2

R3 R4

LSU




DR BDR

• 路由器收到包含变化后的 LSA 的 LSU 后，更新自己的链路状态数据库，过一段时间 (SPF 延迟 ) ，对更新的链路状态数据库执行 SPF 算法，必要时更新路由表。

R1 R2

R3 R4

LSU



OSPF 的配置• 基本配置

Router(config)#router ospf process-id

Router(config-router)#network address wildcard-mask area area-id

开启 OSPF 进程

宣告特定的网络到 OSPF 区域




• 通配符掩码− 通配符是一个用于决定哪些 IP 地址位该精确匹配（ 0 代表精确匹配）哪些

地址位被忽略的 32 位数值，通常用于处理访问控制列表 (ACL) 、 OSPF 和EIGRP 等路由协议的网络通告。

• 掩码1 位表示网络位； 0 位表示主机位。掩码用于区分 IP 地址中的网络及主机部分

• 通配符1 位表示无所谓； 0 位表示需严格匹配。通配符用于决定一个 IP 中的那些位该匹配




• 通配符掩码− 通配符是一个用于决定哪些 IP 地址位该精确匹配（ 0 代表精确匹配）哪些

地址位被忽略的 32 位数值，通常用于处理访问控制列表 (ACL) 、 OSPF 和EIGRP 等路由协议的网络通告。

R2

172.16.1.1/24

R3 172.16.2.1/24

172.16.3.1/24



OSPF 的配置• 基本配置单区域

router ospf 1

network 192.168.12.0 0.0.0.255 area 0

network 192.168.23.0 0.0.0.255 area 0

R2 R3R1

192.168.12.0/24 192.168.23.0/24

S0 S0 S1 S0

router ospf 1

network 192.168.12.0 0.0.0.255 area 0

router ospf 1

network 192.168.23.0 0.0.0.255 area 0

area0



OSPF 的配置• 基本配置多区域

router ospf 1

network 192.168.12.0 0.0.0.255 area 0

network 192.168.23.0 0.0.0.255 area 1

R2 R3R1

192.168.12.0/24 192.168.23.0/24

S0 S0 S1 S0area0 area1



OSPF 的配置• 常用命令

Router# show ip ospf neighbor

// 查看 OSPF 邻居表

Router# show ip route

// 显示路由表的信息

Router# clear ip route *

// 清除 IP 路由表的信息

Router# debug ip ospf

// 在控制台显示 OSPF 的工作状态



Q&A

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