OSPF路由协议单区域
一、RIP协议的不足与OSPF的引入
网络规模限制 RIP最大跳数限制为15跳，超过即视为不可达，导致大型网络无法扩展。 示例：若数据需经16台路由器中转，RIP直接判定目标网络不可达
资源消耗问题
- 定期全路由表更新：每30秒广播整个路由表，占用带宽。 计算示例：1000条路由 × 20字节/条 × 2台设备 = 单向消耗160Kb带宽/次
- 慢收敛：路由失效需180秒（失效计时器） + 60秒（清除计时器）才能更新，易形成环路
- 定期全路由表更新：每30秒广播整个路由表，占用带宽。 计算示例：1000条路由 × 20字节/条 × 2台设备 = 单向消耗160Kb带宽/次
路由选择不智能 仅依据跳数，忽略实际链路质量。 场景对比：
- RIP：选跳数少（1跳）但带宽低（10Mbps）的路径；
- OSPF：选跳数多（2跳）但带宽高（1000Mbps）的路径，因开销更低
（Cost=100/1000≈0.1）
二、基本概念与工作原理
基本工作过程：先通过Hello报文发现邻居，把自己的直连拓扑信息打包成链路状态通过LSA存放到自己的链路状态数据库里，然后同一个区域同步链路状态数据库，然后所有路由器以自己为根，计算去往所有网段的路由
- Router ID：唯一标识路由器，优先选择Loopback接口最大IP，次选物理接口最大IP
。 示例：若路由器有192.168.1.1/24（GE0/0）和192.168.2.1/24（GE0/1），Router ID为192.168.2.1。
- 链路状态（LS）与LSA：
- LS：描述直连网段（网段+掩码+开销）及邻居（Router ID+接口开销）
- LSA类型：
- LSA 1：路由器LSA，描述自身直连拓扑（每台路由器产生）。
- LSA 2：网络LSA，由DR描述广播型网络中的设备列表
- LS：描述直连网段（网段+掩码+开销）及邻居（Router ID+接口开销）
- LSDB与SPF计算：
- 每台OSPF路由器都有一个LSDB，用于存储LSA。
- 同一区域内所有路由器LSDB一致，通过洪泛（Flooding）同步LSA
- LSA在洪泛过程中内容保持不变。
- 各路由器独立以自身为根运行SPF算法，生成最短路径树，计算路由表
- 各OSPF路由器单独进行SPF计算，互不影响。
2. 开销（Cost）计算
- 公式：
Cost = 参考带宽 / 接口带宽，默认参考带宽100Mbps 出接口开销之和 - 实例：
- 以太网（100Mbps）：
100/100 = 1 - 串行链路（2Mbps）：
100/2 = 50 - 计算端到端开销时累加路径值（如R1→R2→R3：
10+10=20） - 注：现代网络需调整参考带宽（如设为1000Mbps）避免高速链路cost均为1
- 以太网（100Mbps）：
3. OSPF报文类型与封装
4. 邻居建立与DR/BDR选举
- 邻居状态机：
Down → Init → 2-Way → ExStart → Exchange → Loading → Full
关键点：-
2-Way状态确认双向通信，广播网络需选举DR/BDR。Exchange阶段同步LSDB摘要，Loading阶段请求缺失LSA。
-
- DR/BDR选举规则：
- 优先级最高者为DR，次高为BDR（默认优先级1，范围0-255）。
- 优先级相同则比较Router ID（大者优先）。
- 稳定性原则：已选举的DR/BDR不因新加入的高优先级路由器替换
。 示例：若网络中有RID为3.3.3.3的路由器加入，原有DR（1.1.1.1）和BDR（2.2.2.2）保持不变。
三、OSPF区域划分与设计
1. 区域类型及作用
| 区域类型 | 允许的LSA | 特点 |
|---|---|---|
| 骨干区域 (Area 0) | 所有LSA | 必选核心，连通所有非骨干区域 |
| 末梢区域 (Stub) | 屏蔽LSA 5/7（外部路由） | 由ABR下发默认路由替代外部路由 |
| 完全末梢 (Totally Stub) | 仅LSA 1/2 + 默认路由 | 进一步屏蔽LSA 3（区域间路由） |
| NSSA | 允许生成LSA 7（本地外部路由） | 适用于需引入外部路由但不想接收外部LSA的边缘区域 |
2. 虚链路（Virtual Link）
应用场景：非骨干区域未直连Area 0时，通过虚链路跨越中间区域连接骨干区域。 配置示例：
RTC(config-router)# area 2 vlink-peer 5.5.5.5 // RTC与RTE建立虚链路
四、单区域OSPF配置实践
1. 基础配置命令
RTA(config)# router ospf 1 // 启动OSPF进程 RTA(config-router)# router-id 1.1.1.1 // 手动指定RID RTA(config-router)# network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0 // 宣告网段 RTA(config-router)# passive-interface Gig0/0 // 禁止该接口发Hello包
注意：
network命令使用反掩码（如0.0.0.255匹配192.168.1.x网段）。- 被动接口仍生成LSA，但不建立邻居
2. 典型拓扑与验证
验证命令：
show ip ospf neighbor // 查看邻居状态 show ip ospf database // 检查LSDB一致性 show ip route ospf // 查看OSPF路由表
结果：所有路由器应学到全网路由（如RTA看到10.1.35.0/24 via RTC）
五、关键对比与总结
RIP vs OSPF核心差异
| 特性 | RIP | OSPF |
|---|---|---|
| 算法 | 距离矢量（跳数） | 链路状态（SPF树 + 带宽开销） |
| 收敛速度 | 慢（分钟级） | 快（秒级） |
| 资源消耗 | 高（定期全表广播） | 低（触发更新 + 增量LSA） |
| 防环机制 | 水平分割/毒性逆转 | 算法天然防环 |
| 适用规模 | ≤15跳的小型网络 | 大型企业/运营商网络 |
附：复杂概念简释
LSA洪泛与老化
- 洪泛：新LSA通过LSU报文扩散至全网，邻居用LSAck确认。
- 老化：LSA默认存活3600秒，超时前半小时间隔（1800秒）主动刷新
DR/BDR选举规则
- 优先级：数值高者胜（默认1，0表示不参与）。
- RID：优先级相同时，RID大者胜。 关键原则：已选举的DR/BDR不因新加入的高优先级路由器而替换