OSPF（Open Shortst Path First，开放式最短路径优先）协议是目前网络中应用最广泛的动态路由协议之一，也属于内部网关路由协议，能够适应各种规模的网络环境，是典型的链路状态（Link State）协议。
学习情境
海成公司规模的越来越大，路由器的数量也逐渐增多，已经达到了8台。该公司的网络管理员经过考虑，发现原有的RIP路由协议也已不再适合现有公司的应用了，因此，决定在公司的路由器之间使用动态的OSPF路由协议，实现网络的互联。
情境分析
由于公司的网络规模越来越大，管理员发现使用OSPF路由协议再适合不过了，因为OSPF路由协议可以实现快速的收敛，并且出现环路的可能性不大，适合中大型企业网络。
所需设备：
（1）Cisco 2911路由器2台。
（2）Cisco 3560-24PS交换机1台
（3）PC机3台。
（4）交叉线2条。
（5）直通线2条。
（6）DCE串口和DTE串口线1条
（7）Console线1条。
任务拓扑，见图4-2-18所示。
图4-2-18 配置OSPF协议单区域拓扑
配置如表4-2-6所示。
表4-2-6 交换机和PC机IP地址网络参数设置
设备
端口
IP
Mask
网关 1
Switch-A
G0/1
192.168.1.1
255.255.255.0
无
F0/1
192.168.10.1
255.255.255.0
无
Router-A
g0/1
192.168.1.2
255.255.255.0
无
g0/0
192.168.20.1
255.255.255.0
无
S0/0/0
192.168.2.1
255.255.255.0
无
Router-B
S0/0/0
192.168.2.2
255.255.255.0
无
G0/0
192.168.30.1
255.255.255.0
无
PC1
192.168.10.2
255.255.255.0
192.168.10.1
PC2
192.168.20.2
255.255.255.0
192.168.20.1
PC3
192.168.30.2
255.255.255.0
192.168.30.1
步骤实现
步骤1：按照如图4-2-18所示，连接网络拓扑结构图。
步骤2：按照如表4-2-6所示，配置计算机的IP地址、子网掩码和网关。
步骤3：配置Switch-A的名称及其接口IP地址。。
Switch>
Switch>enable
Switch#conf t
Switch(config)#host Switch-A 修改主机名
Switch-A(config)#ip routing 开启通信功能
Switch-A(config)#int fa0/1 进入端口
Switch-A(config-if)#no switchport 转换端口为路由端口
Switch-A(config-if)#ip add 192.168.10.1 255.255.255.0 配置IP和子网
Switch-A(config-if)#no shut 开启端口
Switch-A(config-if)#int g0/1 进入端口
Switch-A(config-if)#no switchport 开启端口
Switch-A(config-if)#ip add 192.168.1.1 255.255.255.0 配置网络
Switch-A(config-if)#no shut 开启端口
Switch-A(config-if)#exit
步骤4：配置Router-A的名称及其接口IP地址。。
Router>enable
Router#conf t
Router(config)#host Router-A 修改主机名
Router-A(config)#int g0/1 进入端口
Router-A(config-if)#ip add 192.168.1.2 255.255.255.0 修改主机名
Router-A(config-if)#no shut 开启端口
Router-A(config-if)#int g0/0
Router-A(config-if)#ip add 192.168.20.1 255.255.255.0
Router-A(config-if)#no shut
Router-A(config-if)#int s0/0/0
Router-A(config-if)#clock rate 64000 时钟速率设置为64000
Router-A(config-if)#ip add 192.168.2.1 255.255.255.0
Router-A(config-if)#no shut
Router-A(config-if)#
步骤5：配置Router-B的名称及其接口IP地址。。
Router>en
Router#conf t
Router(config)#host Router-B
Router-B(config)#int g0/0
Router-B(config-if)#ip add 192.168.30.1 255.255.255.0
Router-B(config-if)#no shut
Router-B(config-if)#int s0/0/0
Router-B(config-if)#ip add 192.168.2.2 255.255.255.0
Router-B(config-if)#no shut
Router-B(config-if)#
这个时候测试网络通信是不能实现全网互通的，要实现全网互通需要进行动态路由OSPF的配置
步骤6：在Switch-A上配置动态单区域OSPF路由。
Switch-A>en
Switch-A#conf t
Switch-A(config)#router ospf 1 进入ospf组1
Switch-A(config-router)#log-adjacency-changes 防止黑洞路由的产生
Switch-A(config-router)#network 192.168.10.0 0.0.0.255 area 0 允许通过的网段 区域为0
Switch-A(config-router)#network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0
注释：在思科OSPF协议里面，网段的子网掩码要用反掩码，
不过可以输入正常的掩码，思科系统会自动换算成反掩码
步骤7：在Router-A上配置动态单区域OSPF路由。
Router-A>
Router-A>enable
Router-A#conf t
Router-A(config)#router ospf 1 进入ospf动态路由组1
Router-A(config-router)#log-adjacency-changes 防止黑洞路由的产生
Router-A(config-router)#network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0 允许通过网段 区域0
Router-A(config-router)#network 192.168.2.0 0.0.0.255 area 0
Router-A(config-router)#network 192.168.20.0 0.0.0.255 area 0
Router-A(config-router)#
注释：在思科OSPF协议里面，网段的子网掩码要用反掩码，
不过可以输入正常的掩码，思科系统会自动换算成反掩码
步骤8：在Router-B上配置动态单区域OSPF路由。
Router-B#
Router-B#conf t
Router-B(config)#router ospf 1
Router-A(config-router)#log-adjacency-changes 防止黑洞路由的产生
Router-B(config-router)#network 192.168.2.0 0.0.0.255 area 0
Router-B(config-router)#network 192.168.30.0 0.0.0.255 area 0 允许通过的网段
Router-B(config-router)#
注释：在思科OSPF协议里面，网段的子网掩码要用反掩码，
不过可以输入正常的掩码，思科系统会自动换算成反掩码
步骤9：配置路由协议后，验证网络的连通性。在PC1上ping PC2、3，如图所示可以互相通信
小结：
（1）每个路由器的OSPF进程号可以不同，一个路由器可以有多个OSPF进程。
（2）OSPF是无类路由协议，一定要加掩码。
（3）第一个区域必须是区域0。
相关知识
开放最短路径优先 (OSPF) 协议是一种链路状态路由协议，旨在替代距离矢量路由协议 RIP。 RIP 是网络和 Internet 早期广为接受的路由协议。 但是，RIP 依靠跳数作为确定最佳路由的唯一度量，很快便呈现出了问题。 在拥有速度各异的多条路径的大型网络中，使用跳数无法很好地扩展。 OSPF 与 RIP 相比具有巨大优势，因为它既能快速收敛，又能扩展到更大型的网络。其特性如下：
（1）适应范围广——支持各种规模的网络，最多可支持几百台路由器。
（2）收敛快速——在网络的拓扑结构发生变化后立即发送更新报文，使这一变化在自治系统中同步。
（3）无自环——OSPF根据收集到的链路状态用最短路径树算法计算路由，从算法本身保证了不会生成自环路由。
（4）区域划分管理——允许自制系统的网络被划分成区域来管理，区域间传送的路由信息被进一步抽象，从而减少了占用的网络带宽。
（5）路由分级——使用4类不同等级的路由，按优先顺序来说分别是：区域内路由、区域间路由、第一类外部路由、第二类外部路由。
（6）支持验证——支持基于接口的报文验证以保证路由计算的安全性。
（7）可以多播发送——在有多播发送能力的链路层上以多播地址收发报文，既达到了广播的作用，又最大程度地减少了对其它网络的干扰。
OSPF路由协议通过向全网通告自己的路由信息，使网络中每台设备最终同步一个具有全网链路状态的数据库（LSDB），然后路由器采用SPF算法，以自己为根，计算到达其他网络的最短路径，最终形成全网路由信息。
在大型的网络环境中，OSPF支持区域的划分，将网络进行合理规划。划分区域时必须存在area0（骨干区域）。其他区域和骨干区域直接相连，或通过虚链路的方式连接。
要创建OSPF路由进程，在全局命令配置模式下，执行以下命令：
router#config
router_config#router ospf process-id !启动ospf路由进程
router_config_router_process-id#network address wildcard-mask area area-id
router_config_router_process-id#
(1)OSPF路由进程process-id必须指定范围在1-65535，多个OSPF进程可以在同一个路由器上配置，但最好不这样做。多个OSPF进程需要多个OSPF数据库的副本，必须运行多个最短路径算法的副本。process-id只在路由器内部起作用，不同路由器的process-id可以不同。
(2)wildcard-mask 是子网掩码的反码, 网络区域ID area-id在0-4294967295内的十进制数，也可以是带有IP地址格式的x.x.x.x。当网络区域ID为0或0.0.0.0时为主干域。不同网络区域的路由器通过主干域学习路由信息。
知识拓展
OSPF动态路由协议多区域的实现
当大型 OSPF 区域分成较小的区域时，即称为多区域 OSPF。 多区域 OSPF 在大型网络部署时很有用，能减少处理和内存开销。
例如，每当路由器收到有关拓扑的新信息时，就像链路的添加、删除或修改，路由器必须重新运行 SPF 算法，创建新的 SPF 树并更新路由表。 SPF 算法会占用很多 CPU 资源，且其耗费的计算时间取决于区域大小。 一个区域中有过多路由器会使 LSDB 更大并增加 CPU 的负载。 因此，将路由器有效分区可以把一个巨大的数据库分成更小、更易管理的数据库。
多区域 OSPF 需要使用分层网络设计。 主要区域称为主干区域（区域 0）而且所有其他区域都必须连接到主干区域。 采用分层路由后，各个区域之间仍然能够进行路由（区域间路由）；但许多繁琐的路由操作（例如重新计算数据库）在区域内进行。
对于复杂的网络，OSPF可使用多个区域以分层方式实施。 所有区域必须连接到主干区域（区域 0）。 互联各个区域的路由器称为区域边界路由器 (ABR)。
利用多区域 OSPF，OSPF 可以把一个大型自治系统 (AS) 划分为更小的区域，以支持分层路由。 采用分层路由后，各个区域之间仍然能够进行路由（区域间路由），但许多处理器密集型的路由操作（例如重新计算数据库）在区域内进行。
注意：拓扑更改以距离矢量格式分布到其他区域中的路由器。 换句话说，这些路由器只会更新其路由表，无需重新运行 SPF 算法。
一个区域中有过多路由器会使 LSDB 非常大并增加 CPU 的负载。 因此，将路由器有效分区可以把巨大的数据库分成更小、更易管理的数据库。
多区域 OSPF 的分层拓扑具有以下优势：
路由表减小 - 路由表条目减少，因为区域之间的网络地址可以总结。 默认情况下不启用路由总结。
链路状态更新开销减少 - 将处理和内存要求降到最低。
SPF 计算频率降低 - 使拓扑变化仅影响区域内部。 例如，由于 LSA 泛洪在区域边界终止，它使路由更新的影响降到最小。
每日一言：
一年中和一生中的秋天，时光很短暂，但是更加晴朗而缺少变化。
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