OSPF （ Open Shortest Pass First ）俗称 开放最短路径优先协议，是 众多 内部网管协议 中 最常用的， 同时他也是一个 链路状态协议。 OSPF 的组播地址为： 224.0.0.5 224.0.0.6 ，它 是无类路由协议，支持VLSM 可变长子网掩码 ，所以他同时支持 IPV4 及 IPV6 。 OSPF 的度量值一般是与链路带宽成反比的，所以带宽越大开销值就越小，同时也就一位置链路越优（ 接口开销= 参考带宽 / 逻辑带宽 ）。

接下来我们谈一下OSPF 的运行原理。 OSPF 组播的方式是通过 OSPF 的接口发送 Hello 包，若有 OSPF 邻居，则建立 OSPF 邻居关系、形成邻居表，通过互相发送 LSA （相互通告路由）形成 LSDB 。最后通过 SPF 算法，得到 cost 最小的路径放入路由表。在运行过程中，必须配置好骨干区域 0 ，同时其他区域需连接到骨干区域。这样做的好处是缩减路由表， 本地拓扑变化值影响一个区域 ，尤其是某些 LSA 之子本地泛红，不泛洪到其他区域 。

OSPF 区域划分基于接口 ， 可分为 骨干区域（区域0 ） 及 非骨干区域（非0 区域） 。 骨干区域必须连接所有的非骨干区域，而且骨干区域不可分割，有且只有一个，一般情况下，骨干区域内没有终端用户。非骨干区域一般根据实际情况而划分，必须连接到骨干区域（不规则区域也需通过tunnel 或 virtual-link 连接到骨干区域）。一般情况下， 非 骨干区域主要连接终端用户和资源。

OSPF 路由器 身份 可分为5 类： Designated Router ， 即 指定路由器，OSPF 协议启动后开始选举而来 ， 简称DR ； 备份指定路由器 （ Back-up Designated Router ， 简称 BDR ） ，同样是由OSPF 启动后选举而来 ； 其他路由器 （ DRothers ）， 非DR 非 BDR 的路由器 ； 区域边界路由器（Area Border Routers ， 即 ABR ） ， 连接不同OSPF 区域 ； 自治系统边界路由器 （ Autonomous System Boundary Router ， 简称 ASBR ）， 位于OSPF 和非 OSPF 网络之间 ； 骨干路由器 ， 至少有一个借口连接到骨干区域（区域0 ）。

若 发现了有OSPF 邻居，则建立 OSPF 邻居关系 ， 邻居 有 两个状态邻居Neighbors 及 邻接Adjacency 。 两者间的关系是邻居不一定是邻接，邻接一定是邻居，只有交互了LSA 的 OSPF 邻居才成为 OSPF 的邻接，之交互 Hello 包的支撑位邻居，在点对点网络中，所有邻居都能成为邻接； MA （广播多路访问网络，比如以太网）网络类型中， DR ， BDR ， DRothers 三者关系为： DR 、 BDR 与所有的邻居形成邻接， DRothers 之间只是邻居而不交换 LSA 。在建立邻居关系时， Hello 与 Dead Time 时间不一致（改 Hello 的话 Dead 自动 *4 ，单改 Dead 的话 Hello 不变）、区域 ID 必须一致、认证（ password 一致）、 Stub 标识一致（与特殊区域有关，之后介绍）、 MTU- 携带在 DBD 报文中，两端口必须一致、掩码，如 12.1.1.1/30 —— 12.1.1.2/24   这种情况是可以 ping 通的，但邻居关系起不来（ OSPF 对环回口，无论掩码多少位，都按 32 位处理，所以建议环回口直接 /32 ，或者在环回口下还原真实掩码）、 ACL （是否放行 OSPF ）这些原因会影响 OSPF 的 邻居建立 。

OSPF 是一种一旦拓扑发生变化便 会 触发更新的机制 ， 也有周期性更新（30 分钟一次） 机制，或当收到一条LSA 之后，首先查看是否在 LSDB 中，若没有则假如 LSDB ，回复 LSACK 。继续泛洪出去，并且通过 SPF 算法计算最佳路径并加入路由表。若存在，则比较谁的更“新”（看序号），序号大者新，若本地不如收到的信更新本地 LSDB 并泛洪，且通过 SPF 算法计算最佳路径并加入路由表，若比收到的新，则将本地的泛洪出去。

OSPF 数据包 又可分为几种 类型 ， Hello -- 10 秒发送一次，死亡时间 40s ， 4 倍关系，可以修改 ； DBD -- Database Description ， 仅仅是一个对本地数据库的概念性叙述，供路由器核对数据库是否同步 ； LSR -- Link-State Request ， 请求链路状态，在数据库同步过程中使用，请求其他角色发送自己失去的LSA 最新版本 ； LSU -- Link-State Update ， 链路状态更新，LSU 包括几种类型的 LSA ， LSU 负责泛洪 LSA ，和相应 LSR ， LSA 只会发送给之前以 LSR 请求的 LSA 的直连邻居，进行泛洪的时候，邻居路由负责把收到的 LSA 信息重新封装在新的 LSU 中 ； LSACK -- 链路状态确认，路由器必须对每个收到的LSA 进行 LSACK 确认，但可以用一个 LSACK 确认多个 LSA 。

DR 、 BDR 选举 时， 比较router-id ， router-id ， 由工程师指定 ， 这台设备最大的环回口ip ， 没有环回口的话，物理接口ip 地址最大的 可获得选举规则。首先， 最高优先级值的路由器被选为DR （默认优先级相同： 1 ），次高优先级的为 BDR ；其次， 若优先级相同，则比较router-id ，拥有最高 router-id 的成为 DR ，次高的成为 BDR ；第三， 优先级被设置为0 的不参与选举 ；第四， OSPF 系统启动后，若 40s 内没有新设备接入就会开始选举，所以为保证 DR 与 BDR 的选举不发生意外，建议优先配置想成为 DR 与 BDR 的设备 ；第五， DR 与 BDR 不可以抢占 ；第六， 当DR 小时之后， BDR 直升 DR ，重新选 BDR ；第七， 所有DR ， BDR ， DRothers 说的都是接口，而不是设备 ；最后， 不同网段间选DR ， BDR ，而不是以 OSPF 区域为单位 。

OSPF 还具有不同的 状态 ， Down State ， Init State （ 发送了Hello 包 却 还没收到 的情况下）， Two-way State （ 收到了一个Hello 包且 在对方回复的 Hello 包中包括自己的 router-id ）， Exstart State （ First DBD 确认主从关系， router-id 大的为主，先发包 ）， Exchange State （ 交互DBD 相互学习 ）， Loading State （ LSR 与 LSU 的交互过程 ）， Full State （ 所有交互已经完成 ）。上文中DBD 又是什么呢？ 只是一个目录的性质，并且第一个DBD 只是用来协商之后的 DBD 由谁先发送。

在此，我们对下面的拓扑图中的内容进行 基本配置演示 ：

 

首先， 对R1 进行配置：

1 R2>en

2 R2#conf t

3 R2(config)#int lo 0

4 R2(config-if)#ip add 2.2.2.2 255.255.255.255

5 R2(config-if)#no sh

6 R2(config-if)#exi

7 R2(config)#int f0/0

8 R2(config-if)#ip add 100.1.1.2 255.255.255.0

9 R2(config-if)#no sh

10 R2(config-if)#exi

11

12 R2(config)#router os 100

13 R2(config-router)#route

14 R2(config-router)#router-id 2.2.2.2

15 R2(config-router)#net 2.2.2.2 0.0.0.0 a 0

16 R2(config-router)#net 100.1.1.0 0.0.0.255 a 0

17 R2(config-router)#ex

 

对R2 进行配置：

 

1 R2>en

2 R2#conf t

3 R2(config)#int lo 0

4 R2(config-if)#ip add 2.2.2.2 255.255.255.255

5 R2(config-if)#no sh

6 R2(config-if)#exi

7 R2(config)#int f0/0

8 R2(config-if)#ip add 100.1.1.2 255.255.255.0

9 R2(config-if)#no sh

10 R2(config-if)#exi

11

12 R2(config)#router os 100

13 R2(config-router)#route

14 R2(config-router)#router-id 2.2.2.2

15 R2(config-router)#net 2.2.2.2 0.0.0.0 a 0

16 R2(config-router)#net 100.1.1.0 0.0.0.255 a 0

17 R2(config-router)#ex

 

对R3 进行配置：

 

1 R3>en

2 R3#conf t

3 R3(config)#int lo 0

4 R3(config-if)#ip add 3.3.3.3 255.255.255.255

5 R3(config-if)#no sh

6 R3(config-if)#exi

7 R3(config)#int f0/0

8 R3(config-if)#ip add 100.1.1.3 255.255.255.0

9 R3(config-if)#no sh

10 R3(config-if)#exi

11

12 R3(config)#router os 100

13 R3(config-router)#router-id 3.3.3.3

14 R3(config-router)#net 3.3.3.3 0.0.0.0 a 0

15 R3(config-router)#net 100.1.1.0 0.0.0.255 a 0

16 R3(config-router)#exi

 

对R4 进行配置：

 

1 R4>en

2 R4#conf t

3 R4(config)#int lo 0

4 R4(config-if)#ip add 4.4.4.4 255.255.255.255

5 R4(config-if)#no sh

6 R4(config-if)#exi

7 R4(config)#int f0/0

8 R4(config-if)#ip add 100.1.1.4 255.255.255.0

9 R4(config-if)#no sh

10 R4(config-if)#exi

11 R4(config)#int f0/1

12 R4(config-if)#ip add 45.1.1.4 255.255.255.0

13 R4(config-if)#no sh

14 R4(config-if)#exi

15

16 R4(config)#router os 100

17 R4(config-router)#router-id 4.4.4.4

18 R4(config-router)#net 4.4.4.4 0.0.0.0 a 0

19 R4(config-router)#net 100.1.1.0 0.0.0.255 a 0

20 R4(config-router)#net 45.1.1.0 0.0.0.255 a 1

21 R4(config-router)#exi

 

对R5 进行配置：

 

1

2 R5>en

3 R5#conf t

4 R5(config)#int lo 0

5 R5(config-if)#ip add 5.5.5.5 255.255.255.255

6 R5(config-if)#no sh

7 R5(config-if)#exi

8 R5(config)#int f0/1

9 R5(config-if)#ip add 45.1.1.5 255.255.255.0

10 R5(config-if)#no sh

11 R5(config-if)#exi

12

13 R5(config)#router os 100

14 R5(config-router)#router-id 5.5.5.5

15 R5(config-router)#net 5.5.5.5 0.0.0.0 a 1

16 R5(config-router)#net 45.1.1.0 0.0.0.255 a 1

17 R5(config-router)#exi

 

以上就是全部基本配置， 接下来我们 来查看一下基本信息

查看邻居信息：

 

1 R4#show ip ospf neighbor

2

3 Neighbor ID     Pri   State           Dead Time   Address         Interface

4 1.1.1.1           1   FULL/DR         00:00:38    100.1.1.1       FastEthernet0/0

5 2.2.2.2           1   FULL/BDR        00:00:34    100.1.1.2       FastEthernet0/0

6 3.3.3.3           1   2WAY/DROTHER    00:00:33    100.1.1.3       FastEthernet0/0

7 5.5.5.5           1   FULL/DR         00:00:33    45.1.1.5        FastEthernet0/1

 

可以看见R4 这台路由器一共有四个邻居，这里临界状态， full 就是代表邻接，我们可以看见区域 0 中 R1 是 DR ， R2 是 BDR ， R3 和 R4 都是 DRothers ，而区域 1 中 R5 是 DR 。那么我们可以推测， R4 是区域 1 的 BDR ，我们在 R5 上查看：

 

1 R5#show ip ospf neighbor

2

3 Neighbor ID     Pri   State           Dead Time   Address         Interface

4 4.4.4.4           1   FULL/BDR        00:00:36    45.1.1.4        FastEthernet0/1

 

推测不假，下面查看一下开启OSPF 的接口信息：

 

1 R1#show ip ospf interface

2 FastEthernet0/0 is up, line protocol is up

3   Internet Address 100.1.1.1/24, Area 0

4   Process ID 100, Router ID 1.1.1.1, Network Type BROADCAST, Cost: 10

5   Transmit Delay is 1 sec, State DR, Priority 1

6   Designated Router (ID) 1.1.1.1, Interface address 100.1.1.1

7   Backup Designated router (ID) 2.2.2.2, Interface address 100.1.1.2

8   Timer intervals configured, Hello 10, Dead 40, Wait 40, Retransmit 5

9    oob-resync timeout 40

10    Hello due in 00:00:00

11   Supports Link-local Signaling (LLS)

12   Cisco NSF helper support enabled

13   IETF NSF helper support enabled

14   Index 2/2, flood queue length 0

15   Next 0x0(0)/0x0(0)

16   Last flood scan length is 1, maximum is 1

17   Last flood scan time is 4 msec, maximum is 4 msec

18   Neighbor Count is 3, Adjacent neighbor count is 3

19    Adjacent with neighbor 2.2.2.2  (Backup Designated Router)

20    Adjacent with neighbor 3.3.3.3

21    Adjacent with neighbor 4.4.4.4

22   Suppress hello for 0 neighbor(s)

23 Loopback0 is up, line protocol is up

24   Internet Address 1.1.1.1/32, Area 0

25   Process ID 100, Router ID 1.1.1.1, Network Type LOOPBACK, Cost: 1

26   Loopback interface is treated as a stub Host

 

可以看见，开启了OSPF 的接口的详细信息，比如 Router-id ，区域 id ，进程 id ，以及接口是如何加入进入 OSPF 的（ network ）

查看OSPF 的路由：

 

1 R5#show ip route ospf

2      1.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets

3 O IA    1.1.1.1 [110/21] via 45.1.1.4, 00:26:31, FastEthernet0/1

4      2.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets

5 O IA    2.2.2.2 [110/21] via 45.1.1.4, 00:26:31, FastEthernet0/1

6      100.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets

7 O IA    100.1.1.0 [110/20] via 45.1.1.4, 00:26:31, FastEthernet0/1

8      3.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets

9 O IA    3.3.3.3 [110/21] via 45.1.1.4, 00:26:31, FastEthernet0/1

10     4.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets

11 O IA    4.4.4.4 [110/11] via 45.1.1.4, 00:26:31, FastEthernet0/1

 

在R5 中查看 OSPF 的路由，发现全部都是 O IA 标记，这里 O 标识来自 OSPF ，而 IA 代表是 OSPF 其他区域传来的路由（关于标记在后面讲解 LSA 中还会提到），我们再在 R1 上查看一下 OSPF 的路由：

 

1 R1#show ip route os

2      2.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets

3 O       2.2.2.2 [110/11] via 100.1.1.2, 00:29:28, FastEthernet0/0

4      3.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets

5 O       3.3.3.3 [110/11] via 100.1.1.3, 00:29:28, FastEthernet0/0

6      4.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets

7 O       4.4.4.4 [110/11] via 100.1.1.4, 00:29:28, FastEthernet0/0

8      5.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnets

9 O IA    5.5.5.5 [110/21] via 100.1.1.4, 00:28:17, FastEthernet0/0

10     45.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets

11 O IA    45.1.1.0 [110/20] via 100.1.1.4, 00:29:28, FastEthernet0/0

 

可见，区域1 的被标识为 O IA ，而区域 0 的则只是 O 。

以上就是基本的OSPF 系统的配置。