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1.OSPF简介：

OSPF（Open Shortest Path First）即开放式最短路径优先协议，是 IETF 组织开发的基于链路状态的内部网关协议（IGP） ，用于在单一自治系统（AS）内进行路由决策。以下从多方面详细介绍：

1.1基本概念：

• 链路状态协议：把网络中的链路（可看作路由器接口）及接口与相邻路由器关系等状态信息收集起来，形成链路状态数据库（LSDB） 。每个路由器依据 LSDB，使用最短路径优先（SPF）算法（即迪杰斯特拉算法 ）计算到达各网络的最短路径，构建路由表。
• 自治系统（AS）与区域：AS 是由同一技术管理机构管理、使用统一路由策略的网络集合。OSPF 网络可由单个区域或多个区域组成。区域 0 是骨干区域，用于在非骨干区域间传递区域间路由信息。单区域 OSPF 网络中，各路由器维护描述整个 AS 拓扑的数据库；多区域网络里，路由器维护自身所在区域拓扑数据库，同时保留其他区域汇总拓扑。

1.2运行过程：

1. 邻居发现：路由器通过发送 Hello 分组发现并建立与邻居路由器的邻接关系。Hello 分组周期性发送，包含路由器自身相关信息及对邻居的期望信息。若收到邻居回应的 Hello 分组且各项参数匹配，就建立起双向通信。
2. 链路状态信息交换：
   • 数据库描述（DBD）分组：路由器首次连入网络或从故障恢复后，通过 Hello 分组建立双向通信，接收邻居反馈的 DBD 分组，其包含链路状态数据库中条目的概要。
   • 链路状态请求（LSR）分组：收到 DBD 分组后，若路由器发现自身链路状态数据库缺少某些条目或条目过期，就发送 LSR 分组，向邻居请求特定链路状态信息的详细内容。
   • 链路状态更新（LSU）分组：用来应答 LSR 分组，将请求的链路状态信息发送给对方；网络运行中链路状态变化时，也用 LSU 分组以洪泛方式向全网更新链路状态。
   • 链路状态确认（LSAck）分组：接收方收到 LSU 分组后，发送 LSAck 分组进行确认，确保链路状态更新的可靠传输。
3. 路由计算：路由器收集到完整链路状态信息，构建好 LSDB 后，运用 SPF 算法计算到达各网络的最短路径，生成路由表。

1.3度量值：

OSPF 使用 “开销（cost）” 作为路由度量值，计算公式为：接口 cost = 参考带宽 / 接口带宽 。默认参考带宽是 100M ，比如 100M 带宽接口 cost 值为 1 ，10M 带宽接口 cost 值为 10 。cost 值越小，路径越优。可通过 bandwidth - reference 命令修改参考带宽，但建议全网路由器统一配置，以免计算不准确。

1.4分组类型：

• Hello 分组：用于发现、建立和维护邻居关系，周期性发送，包含路由器的 Router ID、掩码、Hello 间隔、Dead 间隔等参数。
• 数据库描述（DBD）分组：在邻居建立初期，用于交换链路状态数据库的摘要信息，帮助路由器了解邻居数据库概况。
• 链路状态请求（LSR）分组：向邻居请求特定链路状态信息的详细内容。
• 链路状态更新（LSU）分组：携带完整链路状态通告（LSA）信息，用于更新链路状态数据库。
• 链路状态确认（LSAck）分组：对收到的 LSU 分组进行确认，确保更新信息可靠传输。

1.5优点：

• 适应大规模网络：对路由跳数无限制，支持广泛网络规模，在组播网络中能支持数十台路由器协同工作。
• 触发式更新：收敛完成后，以触发方式发送拓扑变化信息，减少网络带宽占用，且组播发送对其他设备干扰小。
• 收敛速度快：网络拓扑变化时，能快速发送报文扩散新拓扑信息，且使用周期短的 Hello 报文维护邻居状态。
• 选路合理：以开销为度量值，考虑链路带宽因素，带宽越高开销越小，使选路更合理。
• 避免路由环路：基于最短路径算法，根据链路状态生成路径，理论上可避免路由环路。

1.6缺点：

• 配置复杂：需对网络细致规划，对网络分析员技术水平要求高，需深入理解协议才能完成配置和日常维护。
• 负载分担能力有限：在同一区域内，路由协议倾向通过优先级最高接口转发数据，优先级低的接口难以参与负载分担。

2.具体配置：

实验拓扑及IP分配：

2.1RA配置：

2.1.1修改主机名：

Router>enable 
Router#configure terminal 
Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.
Router(config)#hostname RA
RA(config)#

 2.1.2配置环回：

RA(config)#interface loopback 0RA(config-if)#
%LINK-5-CHANGED: Interface Loopback0, changed state to up%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Loopback0, changed state to upRA(config-if)#ip address 20.1.1.1 255.0.0.0
RA(config-if)#no shutdown 
RA(config-if)#exit

2.1.3配置接口：

RA(config)#int g0/0
RA(config-if)#ip address 192.168.20.1 255.255.255.0
RA(config-if)#no shutdown RA(config-if)#
%LINK-5-CHANGED: Interface GigabitEthernet0/0, changed state to upRA(config-if)#exitRA(config)#interface s0/0/1
RA(config-if)#clock rate 128000 # 设置时钟频率为128KHz
RA(config-if)#bandwidth 128 # 设置带宽为128Kbps
RA(config-if)#ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
RA(config-if)#no shutdown 

2.1.4OSPF宣告：

RA(config)#router ospf 10 # 启动OSPF进程，进程号为10，进程号本地有效
RA(config-router)#router-id 20.1.1.1 # 配置路由器ID，一般使用环回接口地址，确保全网唯一
RA(config-router)#network 192.168.10.0 0.0.0.255 area 0 # 宣告192.168.10.0/24网段，反掩码0.0.0.255，区域0
RA(config-router)#network 192.168.20.0 0.0.0.255 area 0
RA(config-router)#network 20.0.0.0 0.255.255.255 area 0
RA(config-router)#

2.1.5保存配置：

RA(config)#do wr
Building configuration...
[OK]
RA(config)#

2.1.6查看邻居列表：

2.1.7查看路由表：

2.1.8查看接口数据结构：

 

2.2RB配置：

2.2.1修改主机名：

Router>enable 
Router#configure terminal 
Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.
Router(config)#hostname RB
RB(config)#

 2.2.2配置环回：

RB(config)#interface loopback 0RB(config-if)#
%LINK-5-CHANGED: Interface Loopback0, changed state to up%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Loopback0, changed state to upRB(config-if)#ip address 10.1.1.1 255.0.0.0
RB(config-if)#exit
RB(config)#

2.2.3配置接口：

RB(config)#interface s0/0/1
RB(config-if)#ip address 192.168.10.2 255.255.255.0
RB(config-if)#no shutdown RB(config-if)#
%LINK-5-CHANGED: Interface Serial0/0/1, changed state to upRB(config-if)#
%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Serial0/0/1, changed state to upRB(config-if)#

2.2.4OSPF宣告：

RB(config)#router ospf 10
RB(config-router)#router-id 10.1.1.1
RB(config-router)#network 192.168.10.0 0.0.0.255 area 0
RB(config-router)#network 10.0.0.0 0.255.255.255 area 0
RB(config-router)#exit

2.2.5保存配置：

RB(config)#do wr
Building configuration...
[OK]

2.3RC配置：

2.3.1修改主机名：

Router#conf t
Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.
Router(config)#hostname RC
RC(config)#

2.3.2配置环回：

RC(config)#interface loopback 0RC(config-if)#
%LINK-5-CHANGED: Interface Loopback0, changed state to up%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface Loopback0, changed state to upRC(config-if)#ip address 30.1.1.1 255.0.0.0
RC(config-if)#exit
RC(config)#

2.3.3配置接口：

RC(config)#int g0/0
RC(config-if)#ip address 192.168.20.2 255.255.255.0
RC(config-if)#no shutdown RC(config-if)#
%LINK-5-CHANGED: Interface GigabitEthernet0/0, changed state to up%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface GigabitEthernet0/0, changed state to upRC(config-if)#

2.3.4OSPF宣告：

RC(config)#router ospf 10
RC(config-router)#router-id 30.1.1.1
RC(config-router)#network 192.168.20.0 0.0.0.255 area 0
RC(config-router)#network 30.0.0.0 0.255.255.255 area 0
RC(config-router)#

2.3.5保存配置：

RC(config-router)#exit
RC(config)#do wr
Building configuration...
[OK]

3.测试：

3.1RB访问RA和RC：

3.2RA访问RB和RC：

 

3.3RC访问RA和RC：