OSPF（Open Shortest Path Fitst，ospf）开放最短路径优先协议,是由Internet工程任务组开发的路由选择协议，公用协议，任何厂家的设备。

链路状态路由协议（也可以说OSPF）工作原理：
每台路由器通过使用Hello报文与它的邻居之间建立邻接关系

每台路由器向每个邻居发送链路状态通告(LSA),有时叫链路状态报文(LSP). 每个邻居在收到LSP之后要依次向它的邻居转发这些LSP(泛洪)

每台路由器要在数据库中保存一份它所收到的LSA的备份，所有路由器的数据库应该相同

依照拓扑数据库每台路由器使用Dijkstra算法（SPF算法）计算出到每个网络的最短路径，并将结果输出到路由选择表中

OSPF的简化原理：发Hello报文——建立邻接关系——形成链路状态数据库——SPF算法——形成路由表。
几个概念：

OSPF的特征：
1.快速适应网络变化

2.在网络发生变化时,发送触发更新

3.以较低的频率(每30分钟)发送定期更新,这被称为链路状态刷新

4.支持不连续子网和CIDR

5.支持手动路由汇总

6.收敛时间短

7.采用Cost作为度量值

8.使用区域概念,这可有效的减少协议对路由器的CPU和内存的占用.

9.有路由验证功能,支持等价负载均衡

运行OSPF的路由器需要一个能够唯一标示自己的Router ID
OSPF的网络类型：
广播型网络, 比如以太网,Token Ring和FDDI,这样的网络上会选举一个DR和BDR,DR/BDR的发送的OSPF包的目标地址为224.0.0.5,运载这些OSPF包的帧的目标MAC地址为0100.5E00.0005;而除了DR/BDR以外的OSPF包的目标地址为224.0.0.6,这个地址叫AllDRouters

NBMA网络, 比如X.25,Frame Relay,和ATM,不具备广播的能力,在这样的网络上要选举DR和BDR,因此邻居要人工来指定

点到多点网络， 是NBMA网络的一个特殊配置,可以看成是点到点链路的集合. 在这样的网络上不选举DR和BDR

点到点网络, 比如T1线路,是连接单独的一对路由器的网络,点到点网络上的有效邻居总是可以形成邻接关系的,在这种网络上,OSPF包的目标地址使用的是224.0.0.5,这个组播地址称为AllSPFRouters

虚链接，它被认为是没有编号的点到点网络的一种特殊配置.OSPF报文以单播方式发送

OSPF的DR（指定路由）与BDR（备份路由）：

通过组播发送Hello报文

具有最高OSPF优先级的路由器会被选为DR（255最高）

如果OSPF优先级相同具有最高路由器ID，路由器会被选为DR

DR与BDR的选举过程？

1. 在和邻居建立双向通信之后,检查邻居的Hello包中Priority,DR和BDR字段,列出所有可以参与DR/BDR选举的邻居.所有的路由器声明它们自己就是DR/BDR(Hello包中DR字段的值就是它们自己的接口地址;BDR字段的值就是它们自己的接口地址)

2. 从这个有参与选举DR/BDR权的列表中,创建一组没有声明自己就是DR的路由器的子集(声明自己是DR的路由器将不会被选举为BDR)

3. 如果在这个子集里,不管有没有宣称自己就是BDR,只要在Hello包中BDR字段就等于自己接口的地址,优先级最高的就被选举为BDR;如果优先级都一样,RID最高的选举为BDR

4. 如果在Hello包中DR字段就等于自己接口的地址,优先级最高的就被选举为DR;如果优先级都一样,RID最高的选举为DR;如果没有路由器宣称自己就是DR,那么新选举的BDR就成为DR

5. 要注意的是,当网络中已经选举了DR/BDR后,又出现了1台新的优先级更高的路由器,DR/BDR是不会重新选举的

6. DR/BDR选举完成后,其他Rother只和DR/BDR形成邻接关系.所有的路由器将组播Hello包到224.0.0.5,以便它们能跟踪其他邻居的信息.其他Rother只组播update packet到224.0.0.6,只有DR/BDR监听这个地址 .一旦出问题,反过来,DR将使用224.0.0.5泛洪更新到其他路由器

OSPF路由器在完全邻接之前,所经过的几个状态:

1.Down: 初始化状态

2.Attempt: 只适于NBMA网络,在NBMA网络中邻居是手动指定的,在该状态下,路由器将使用HelloInterval取代PollInterval来发送Hello包

3.Init: 表明在DeadInterval里收到了Hello包,但是2-Way通信仍然没有建立起来

4.two-way: 双向会话建立

5.ExStart: 信息交换初始状态,在这个状态下,本地路由器和邻居将建立Master/Slave关系,并确定DD Sequence Number,接口等级高的的成为Master

6.Exchange: 信息交换状态,本地路由器向邻居发送数据库描述包,并且会发送LSR用于 请求新的LSA

7.Loading: 信息加载状态,本地路由器向邻居发送LSR用于请求新的LSA

8.Full: 完全邻接状态,这种邻接出现在Router LSA和Network LSA中

在OSPF协议的环境下，区域(Area)是一组逻辑上的OSPF路由器和链路，区域是通过一个32位的区域ID(Area ID)来识别的

OSPF的区域：

在一个区域内的路由器将不需要了解它们所在区域外部的拓扑细节。在这种环境下：

路由器仅仅需要和它所在区域的其他路由器具有相同的链路状态数据库

链路状态数据库的减小也就意味着处理较少的LSA通告 

大量的LSA泛洪被限制在一个区域里面

对于和区域相关的通信量定义了下面3种通信量的类型：

域内通信量(Intra-Area Traffic)

域间通信量(Inter-Area Traffic)

外部通信量(External Traffic) 

OSPF的路由器类型
内部路由器(Internal Router)

区域边界路由器(Area Border Routers,ABR)

骨干路由器(Back bone Router)

自主系统边界路由器(Autonomous System Boundary Router,ASBR)

分段区域(Partitioned Area)是指一个区域由于链路的失效而使这个区域的一个部分和其他部分隔离开来的情形。

虚链路(Virtual Link)是指一条通过一个非骨干区域连接到骨干区域的链路。

在配置虚链路的时候，有几条相关的规则，

虚链路必须配置在两台ABR路由器之间

配置了虚链路所经过的区域必须拥有全部的路由选择信息，这样的区域又被称为传送区域(Transit Area)  传送区域不能是一个末梢区 域

配置一个基本的OSPF的过程含有以下3个必要的步骤：

步骤1：确定和每一个路由器接口相连的区域；

步骤2：使用router ospf process-id命令来启动一个OSPF进程；

步骤3：使用network area命令来指定运行OSPF协议的接口和它们所在的区域。

配置OSPF具体命令：

Router(config)#router ospf process-id

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

好了我们今天所讨论的就是，OSPF网络类型三种。通过实验来验证前面的理论拓扑如下，

基本配置，根据拓扑配置IP地址。

在路由器启动期间，路由器上所有的接口都是管理关闭(administratively shutdown)的，如果OSPF不能发现一个有效的IP地址作为它的路由器ID，那么OSPF将不会启动。

解决方法－使用一个loopback接口(环回接口)

Loopback接口是一个仅在软件上有意义的、虚拟的接口并且它总是有效(up)的，我们来给路由器设置上loopback接口，

给路由器配置OSPF协议

起了路由器协议之后查看网络是不是相通？

我们来进行查看Router1的网络类型

进入Router1、Router2的接口下进行更改，

router（config）#ip ospf network broadcast 广播

router（config）#ip ospf network non-broadcast 非广播

router（config）#ip ospf network point-to-point 点对点

router（config）#ip ospf network point-to-multipoint 点对多点

我们要把它改成广播型网络

更改后再进行查看

前面我们说了，在广播型网络中是选择DR与BDR的，而且是通过优先级选择的，在优先级相同的时候看路由ID。我们的路由二的路由ID比Router1的高，所以应该是Router2为DR

那么我想把Router1变成DR有没有办法？可以改变优先级实现

在路由器选择好DR和BDR之后，在进入一个更高的路由器的时候是不重新选择DR与BDR的，所以我们可以先保存，之后在重启或者是重新打开（模拟器存在BUG）

看看是不是见效了，使得Router2变成的是BDR

完成了第一个实验我们再来进行把Router2和Router3之间变成NBMA网络

我们之前把Router2的串行接口变成的广播

在Router3上进行更改

变成NBMA之前还得给路由器指定邻接邻居，因为在NBMA网络中是不具备广播能力，在这样的网络上选举DR与BDR的时候邻居需人工指定。

再来Router3上进行查看是不是达到我们要的？

变为了NBMA网络了，

ping一下看是不是已经学到相连的邻居

接下来我们进行第三个实验，把Router3和Router4变成点对多点之后还可以正常通讯，在这样的网络中是不选举DR和BDR的

在Router3的串行线S1/1上是点对点网络

还和刚才的命令一样，在Router3和Router4上进行更改

更改之后查看结果

检查网络的相关性，看看是不是相通

网络很正常，你做了吗？

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OSPF区域是基于路由器的接口划分的，而不是基于整台路由器划分的，一台路由器可以属于单个区域，也可以属于多个区域，如下图：

1. 点到点网络(point-to-point），由cisco提出的网络类型，自动发现邻居，不选举DR/BDR，hello时间10s。

1. 传输网络（Transit Network)
2. 末梢网络（Stub Network )

1. 描述这个多址网络和该网络上剩下的其他相关路由器.
2. 管理这个多址网络上的flooding过程.
3. 同时为了冗余性，还会选取一个BDR，作为双备份之用.

1. 路由器的
   每个多路访问（multi-access）接口都有个路由器优先级（Router
   Priority),8位长的一个整数，范围是0到255,Cisco路由器默认的优先级是1优先级为0的话将不能选举为DR/BDR.优先级可以通过命
   令ip ospf priority进行修改.
2. Hello包里包含了优先级的字段，还包括了可能成为DR/BDR的相关接口的IP地址.
3. 当接口在多路访问网络上初次启动的时候，它把DR/BDR地址设置为0.0.0.0，同时设置等待计时器（wait timer）的值等于路由器无效间隔（Router Dead Interval).

1. 路由器X在和邻居建立双向（2-Way）通信之后，检查邻居的Hello包中Priority,DR和BDR字段，列出所有可以参与DR/BDR选举的邻居（priority不为0).
2. 如
   果有一台或多台这样的路由器宣告自己为BDR（也就是说，在其Hello包中将自己列为BDR，而不是DR），选择其中拥有最高路由器优先级的成为
   BDR；如果相同，选择拥有最大路由器标识的。如果没有路由器宣告自己为BDR，选择列表中路由器拥有最高优先级的成为BDR，（同样排除宣告自己为DR
   的路由器），如果相同，再根据路由器标识。
3. 按如下计算网络上的DR。如果有一台或多台路由器宣告自己为DR（也就是说，在其Hello包中将自己列为DR），选择其中拥有最高路由器优先级的成为DR；如果相同，选择拥有最大路由器标识的。如果没有路由器宣告自己为DR，将新选举出的BDR设定为DR。
4. 如果路由器X新近成为DR或BDR，或者不再成为DR或BDR，重复步骤2和3，然后结束选举。这样做是为了确保路由器不会同时宣告自己为DR和BDR。
5. 要注意的是，当网络中已经选举了DR/BDR后，又出现了1台新的优先级更高的路由器，DR/BDR是不会重新选举的。
6. DR/BDR
   选举完成后，DRother只和DR/BDR形成邻接关系.所有的路由器将组播Hello包到AllSPFRouters地址224.0.0.5以便它们
   能跟踪其他邻居的信息，即DR将泛洪update packet到224.0.0.5;DRother只组播update
   packet到AllDRouter地址224.0.0.6,只有DR/BDR监听这个地址.

1. 优先级为0的不参与选举；
2. 优先级高的路由器为DR；
3. 优先级相同时，以router ID 大为DR；

1. 邻居发现阶段。
2. 双向通信阶段：Hello报文都列出了对方的RID，则BC完成。
3. 数据库同步阶段：主从协商；DD交换；LSA请求；LSA传播；LSA应答。
4. 完全邻接阶段： full adjacency。

1. Down：此状态还没有与其他路由器交换信息。首先从其ospf接口向外发送hello分组，还并不知道DR（若为广播网络）和任何其他路由器。发送hello分组使用组播地址224.0.0.5。
2. Attempt: 只适于NBMA网络，在NBMA网络中邻居是手动指定的，在该状态下，路由器将使用HelloInterval取代PollInterval来发送Hello包。
3. Init: 表明在DeadInterval里收到了Hello包，但是2-Way通信仍然没有建立起来。
4. two-way: 双向会话建立，而RID彼此出现在对方的邻居列表中。（若为广播网络：例如：以太网。在这个时候应该选举DR,BDR。）
5. ExStart: 信息交换初始状态，在这个状态下，本地路由器和邻居将建立Master/Slave关系，并确定DD Sequence Number，路由器ID大的的成为Master。
6. Exchange: 信息交换状态，本地路由器和邻居交换一个或多个DBD分组（也叫DDP），DBD包含有关LSDB中LSA条目的摘要信息。
7. Loading: 信息加载状态：收到DBD后，将收到的信息同LSDB中的信息进行比较。如果DBD中有更新的链路状态条目，则向对方发送一个LSR，用于请求新的LSA。
8. Full: 完全邻接状态，邻接间的链路状态数据库同步完成，通过邻居链路状态请求列表为空且邻居状态为Loading判断。

1. Hello间隔和Dead间隔必须相同才能建立邻接关系。
2. 区域号码不一致。
3. 特殊区域（如stub和nssa等）区域类型不匹配。
4. 认证类型和密码不一致。
5. 路由器ID相同。
6. Hello包被ACLdeny。
7. 链路上的MTU不匹配。
8. 接口下OSPF网络类型不匹配。

1. 比较LSA实例的序列号，越大的越新.
2. 如果序列号相同，就比较校验和，越大越新.
3. 如果校验和也相同，就比较老化时间，如果只有1个LSA拥有MaxAge(3600秒）的老化时间，它就是最新的.
4. 如果LSA老化时间相差15分钟以上，（叫做MaxAgeDiff），老化时间越小的越新.
5. 如果上述都无法区分，则认为这2个LSA是相同的.

1. Intra-Area Traffic：域内通信量
2. Inter-Area Traffic：域间通信量
3. External Traffic：外部通信量

1. Internal Router：域内路由器
2. ABR(Area Border Router）：区域边界路由器
3. Backbone Router(BR）：骨干路由器
4. ASBR(Autonomous System Boundary Router）：自治系统边界路由器.

1. 通过一个非骨干区域连接到一个骨干区域.
2. 通过一个非骨干区域连接一个分段的骨干区域两边的部分区域.

1. 虚链接必须配置在2个ABR之间.
2. 虚链接所经过的区域叫Transit Area，它必须拥有完整的路由信息.
3. Transit Area不能是Stub Area.
4. 尽可能的避免使用虚链接，它增加了网络的复杂程度和加大了排错的难度.

1. 所有路由器都计算前往其所有在区域中每个目的地的最佳路径，并将他们加入到路由表中。这些是1类LSA和2类LSA,在路由表中用路由指示符O(OSPF)表示。
2. 所有路由器都计算前往互联网络中其他区域的最佳路径。在这些路径是区域间路由（3类和4类LSA）,在路由表中用路由指示灯IA（区域间）表示。
3. 除
   末节区域内的路由器外，所有路由器都计算前往外部自治系统中目标网络的最佳路径（5类）。这些路由是1类外部路由（E1）还是2类外部路由（E2）取决于
   配置。在路由表中，1类外部路由用O E1表示，2类外部路由用O
   E2表示。类似的还有ON1/ON2，与OE1/OE2相同，不过是来自NSSA区域的路由。

1. 特殊区域是指人为定义的一些区域，它们在逻辑中一般位于OSPF区域的边缘只与骨干区域相连。
2. 常见的特殊区域有以下几类：

1. 所有位于stub area的
   路由器必须保持LSDB信息同步，并且它们会在它的Hello包中设置一个值为0的E位（E-bit），因此这些路由器是不会接收E位为1的Hello
   包，也就是说在stub area里没有配置成stub router的路由器将不能和其他配置成stub router的路由器建立邻接关系.
2. 不能在stub area中配置虚链接（virtual link），并且虚链接不能穿越stub area.
3. stub area里的路由器不可以是ASBR.
4. stub area可以有多个ABR，但是由于默认路由的缘故，内部路由器无法判定哪个ABR才是到达ASBR的最佳选择.
5. NSSA
   允许外部路由被宣告OSPF域中来，同时保留Stub
   Area的特征，因此NSSA里可以有ASBR,ASBR将使用type7-LSA来宣告外部路由，但经过ABR,Type7被转换为Type5.7类
   LSA通过OSPF报头的一个P-bit作Tag，如果NSSA里的ABR收到P位设置为1的NSSA External
   LSA，它将把LSA类型7转换为LSA类型5.并把它洪泛到其他区域中；如果收到的是P位设置为0的NSSAExternal
   LSA，它将不会转换成类型5的LSA，并且这个类型7的LSA里的目标地址也不会被宣告到NSSA的外部NSSA在IOS11.2后支持.
6. totally stub area完全的stub区域，连类型3的LSA也不接收。

• ospf区域的配置

• 配置ospf明文认证

• 配置ospf密文认证

• debug ip ospf adj 开启ospf调试

• 手动配置接口花销，带宽，优先级

• 虚链路的配置

• OSPF路由归纳

• 配置末节区域

• 配置完全末节区域

• 配置NSSA

7、OSPF适应各种规模的网络，最多可达数千台。