OSPF协议实验报告综述

李 挺，许 鹏

（合肥职业技术学院，安徽 合肥 238000）

前言

OSPF 路由协议是一种链路状态协议，大部分情况下，它所适用的范围是在一个相同的区域内，其内全部网络信息都是通过一个相同协议来相互交换各自的信息，在其内部的OSPF 路由器都有相同的数据库，因而OSPF 路由器才能计算出每个路由的路由表[1]。

随着互联网以及企业网规模的扩大以及人们对网络安全的重视，选择OSPF 路由协议已成必然。OSPF具有很多优点：收敛时间短，不易造成环路，如果网络出现故障，OSPF 路由可快速更新应对。同时因为路由表容量不大，因此开销也会相对较小。OSPF 也有他自身的缺点与不足，如配置所需要的工作量大，路由负载均衡能力较弱，因此对网络工作人员自身的要求相对也会非常高。

一、OSPF协议基础

（一）OSPF协议概述

OSPF 路由协议，其全称是开放最短路径优先，采用链路状态路由选择算法[2]。的路由器之间采用Hello协议来建立邻居关系，已经成为邻居关系的路由器可交换路由信息构建链路状态数据库。

根据这种原则，每个自治的系统都会被分为许多的区域，这些区域之间相互的独立，其中一个区域被称为是骨干区域，即area0，剩下的则被称为非骨干区域，从理论上来说全部的非骨干区域都应该与area0 相连，这样非骨干区域的路由器才能和area0中的路由器相互交换各自的信息[3]。这种方法有效的降低了运行OSPF时所需要的开销同时也节约的时间，更能有效避免错误路由的传播。

（二）OSPF协议工作过程

如图1所示，OSPF 协议在工作的时候，大致可以主要分为下面几个阶段：

1.寻找邻居

OSPF 协议运行之后，不会立即就向网络发送路由的信息，而是先寻找周边能与其相互传输链路信息的路由器，它们之间即被成为邻居。

2.建立邻接关系

当且仅当2 个相邻路由器建立了邻居，它们之间的信息才能被对方学习。

3.链路状态信息

那些已经建立了邻接关系的OSPF之间通过交互各自的LSA之后会形成LSDB。

4.计算路由

获得了LSDB后，OSPF内的每个路由都将会对这个区域的网络结构有相同认识后各路由器将依据它的信息用SPF算法独立计算出路由。

二、OSPF配置

（一）路由汇总

汇总只存在区域间(ABR)或区域外部（ASBR）汇总，将相同网段的多条路由信息汇总成一条路由信息来进行宣告，来提高网络性能[4]。若不做汇总，R1会对四条同网段路由进行宣告，其他路由器会接受到四条路由信息，并存放在路由表中。为了减少路由条目，便于维护，增加冗余性，需要对相同网段的路由信息进行汇总，而汇总只能在ABR 或者ASBR上进行。因此选择在ABR路由器R2上进行区域间汇总，并将汇总路由信息宣告出去在区域间传递。R2（config-router）#area 0 range 172.16.0.0 255.255.252.0

将Area 0 的明细路由汇总成172.16.0.0/22 到其他区域，在R3上查看路由表，可以看到明细路由已经被汇总。如图2所示：

（二）虚链路路由汇总

虚连接（Virtual-link）：对于比较复杂的网络拓扑结构，可能无法掌握非骨干区域与骨干区域相连的情况[5]，为解决这个问题，引入虚链路。在此设计四个area区域。如图2所示：

将6台路由器全都开启OSPF进程，并宣告相关信息。检查OSPF邻居表，可以观察到，都已建立邻居关系。但此时需要注意的是，根据OSPF 区域的规定，常规区域需要和骨干区域相连接，在本实验中，只有a1符合要求。Area2和Area3并没有和骨干区域直接相连。检查路由表可以发现，虽然邻居建立了，但路由信息却并没有正确学习到。只有下面4台符合规定的路由器的信息能正常学习到的。另外2台R5和R6是无法接收到路由信息的。此时查看R1 路由表，R1 此时只能学习到a1 的路由信息。Area2Area3 的路由信息并没有学习到。再检查R5的路由表，R5此时只有和R6互连的路由信息，没有学习到来自Area0 和Area1 的路由信息。这充分说明如果常规区域没有和骨干区域直接连接，路由表是无法正常学习到路由信息的，它只能学习到与其相邻的区域路由信息。

实验中，为了保障Area2路由信息的正常传递，确保网络的连通性，需要配置虚链路，在R2 和R4之间搭起一座桥梁。

R2(config-router)#area 1 virtual-link 4.4.4.4

R4(config-router)#area 1 virtual-link 2.2.2.2

配置后查看R2 的OSPF 邻居表，发现R2 和R4之间有了邻居关系，且是一种特殊的虚链路邻居关系。它没有BR和BDR，也没有死亡时间，且接口是虚链路的OSPF_VL0（visual link）。此时去查看R1和R5的路由表，发现R2已学习到了Area2的信息，R5 也学习到了Area0 和Area1 的信息。R5 接受到的来自R1的路由是4条172网段的明细路由，而非之前的汇总路由。原因是配置了虚链路，相当于此时R4 是和Area0 直接相连的，在接受到Area0 的路由信息后又将它们传递出去了，从而导致了R2 路由汇总的失效。因此需要在R4上也进行汇总。R4（config-router）#area0range 172.16.0.0 255.255.252.0

查看R5 的路由表，此时的所有路由都被正常汇总。查看R6 的路由表，仍然无任何路由信息。原因是通过虚链路，Aea2已经和骨干区域相连。而Area3此时仍然不与骨干区域连接的，因此R6学不到任何信息。

为了让R6 能正常学习到路由信息，也需要为Area3 配置虚链路。但Area3 和Area2 不同的是，Area3 和Area0 之间除了Area1 之外还有一个Area2。这会导致R5 不同于R4，R4 是和ABR 路由器R2 同属于一个区域Area1 的，而R5 却并没有处于相同区域。因为之前R4 上已经配置过了虚链路，此时R4 已经相当于一台ABR 路由器，所以在R4、R5之间再铺设一条虚链路即可。

R4（config-router）#area 2 virtual-link 5.5.5.5

R4（config-router）#area 2 virtual-link 4.4.4.4

此时查看R6的路由表，发现R6已经可以正常学习了。在R1的路由表中，还有4条来自R6的明细路由，为了汇总这4条路由，需要在R5上做以下配置。R5（config-router）#area0range 172.16.0.0 255.255.252.0

此时去查看R1 的路由表，会发现各个路由之间的信息都是可以相互学习的。

（三）连通性测试

在R1 上PingR6，会发现网络是连通的，如图4所示。

总结

本研究简述了OSPF协议的概念、工作过程、典型配置。OSPF协议作为一个自治系统内部路由协议，主要用于解决一个管理域内的路由信息自动收集和最优路径计算，为数据转发和域间路由协议提供服务。通过它的多区域、多链路类型、多网络类型等，造就了这个协议的高扩展性、高稳定性。在实际工程应用中，域内路由协议的选择和设计不会作为一个孤立的问题提出，通常在经过网络需求分析后，与网络结构设计、地址规划、流量模型设计等多方面统筹考虑，其复杂性需要相关专业人员具备较高的网络知识水平。同时随着IPv6 的普及，OSPF 协议的路由算法需要进一步优化，同时对一些QoS 属性，如安全策略、带宽开销、流量控制、优先级等做更深入的研究。