实验目的
- 理解OSPF。
- 掌握OSPF的配置方法。
- 掌握查看OSPF协议的相关信息。
实验原理
OSPF（Open Shortest Path First）的中文名称为开放式最短路径优先协议，是一个内部网关协议（IGP），能够适用各种规模的网络环境，是典型的链路状态协议。用于在单一自治系统（AS）中决策路由， OSPF分为OSPFv2和OSPFv3两个版本，其中OSPFv2用于IPv4网络，OSPFv3用于IPv6网络。
OSPF路由协议通过向全网扩散本设备的链路状态信息，是网络中的每台设备最终同步一个具有全网链路状态的数据库（LSDB），然后路由器使用迪杰斯特拉（Dijkstra）提出的最短路径算法（SPF），以自己为根，计算到达其它网络的最短路径，最终生成路由表。
OSPF属于无类路由协议，支持VLSM（变长子网掩码）。OSPF是以组播的形式进行链路状态的通告的。
在大模型的网络环境中，OSPF支持区域的划分，将网络进行合理规划。划分区域是必须存在骨干区域。其它区域和骨干区域直接相连，或通过虚链路的方式连接。
常用配置命令如表1所示：
表1 常用配置命令
（一）单区域OSPF路由配置实验
实验环境配置
装有Cisco Packet Tracer的Windows计算机 。四个路由器（路由器R0、路由器R1、路由器R2和路由器R3）和两台PC（PC0和PC1），各个设备的参数配置如下表：
实验步骤及结果
Step1：布置拓扑。单区域OSPF应用于网络规模不大、只使用area 0一个区域就可以满足需要的情况。如图1-2所示，4个路由器连接了5个网段，全部属于area 0。其IP地址规划如表1-3所示。
图1-2 单区域OSPF拓扑图
表1-3 IP地址规划
Step2：配置路由器的OSPF路由，将全部路由器接口配置到area 0。
在R0中OSPF路由配置如图1-4所示：
图1-4 R0中OSPF路由配置
在R1中OSPF路由配置如图1-5所示：
图1-5 R1中OSPF路由配置
在R2中OSPF路由配置如图1-6所示：
图1-6 R2中OSPF路由配置
在R3中OSPF路由配置如图1-7所示：
图1-7 R3中OSPF路由配置
Step3：验证连通性。由PC0去ping PC1，如图1-8所示，结果是通的，说明OSPF路由配置正确。
图1-8 PC0 ping PC1
Step4：查看路由器的路由。
R0的路由如图1-9所示：
图1-9 R0的路由
可以看到，R0中有5条路由，对应拓扑中的5个网段，其中192.168.2.0/24和192.168.3.0/24为路由器的直连路由，其他3个O打头的网段为通过OSPF学到的路由。
R1的路由如图1-10所示：
图1-10 R1的路由
可以看到，R1中有5条路由，对应拓扑中的5个网段，其中192.168.3.0/24和192.168.4.0/24为路由器的直连路由，其他3个O打头的网段为通过OSPF学到的路由。
R2的路由如图1-11所示：
图1-11 R2的路由
可以看到，R2中有5条路由，对应拓扑中的5个网段，其中192.168.1.0/24和192.168.2.0/24为路由器的直连路由，其他3个O打头的网段为通过OSPF学到的路由。
R3的路由如图1-12所示：
图1-12 R3的路由
可以看到，R3中有5条路由，对应拓扑中的5个网段，其中192.168.4.0/24和192.168.5.0/24为路由器的直连路由，其他3个O打头的网段为通过OSPF学到的路由。
Step5：查看路由协议配置与统计信息，以R0为例，如图1-13所示。
图1-13 查看R0的路由协议配置与统计信息
Step6：查看OSPF进程及区域细节的数据，以R0为例，如图1-14所示。
图1-14 查看R0的进程及区域细节的数据
Step7：查看路由器OSPF数据库信息，以R1为例，如图1-15所示。
图1-15 查看R1的OSPF数据库信息
内容意义如下：
·Link ID:在Router link States中为路由器ID号，代表路由器，而不是一条链路。在Net Link States中为DR接口的IP。
·ADV Router：通告路由器的ID号。
·Age：老化时间。
·Sea#：连接状态序列号。
·Checksum Link：连接转台通告完整内容的检验和。
·count：通告路由器在本区域的链路数目。
Step8：查看接口OSPF信息，以R1为例，如图1-16所示。
图1-16 查看接口OSPF信息
Step9：查看OSPF邻居信息，以R1为例，如图1-17所示。
图1-17 查看OSPF邻居信息
（二）多区域OSPF路由配置实验
实验环境配置
装有Cisco Packet Tracer的Windows计算机 。四个路由器（路由器R0、路由器R1、路由器R2和路由器R3）和两台PC（PC0和PC1），各个设备的参数配置如下表：
实验步骤及结果
Step1：布置拓扑。如图2-2所示，4个路由器连接了5个网段，其中，192.168.3.0/24属于area 0，192.168.2.0/24和192.168.1.0/24属于area18，192.168.4.0/24和192.168.5.0属于area36，其IP地址规划如表2-3所示。
图2-2 多区域OSPF拓扑图
表2-3 IP地址规划
Step2：配置路由器的OSPF路由。
在R0中OSPF路由配置如图2-4所示：
图2-4 R0中OSPF路由配置
在R1中OSPF路由配置如图2-5所示：
图2-5 R1中OSPF路由配置
在R2中OSPF路由配置如图2-6所示：
图2-6 R2中OSPF路由配置
在R3中OSPF路由配置如图2-7所示：
图2-7 R3中OSPF路由配置
Step3：验证连通性。由PC0去ping PC1，如图2-8所示，结果是通的，说明OSPF路由配置正确。
图2-8 PC0 ping PC1
Step4：查看路由器的路由。
R0的路由如图2-9所示：
图2-9 R0的路由
可以看到，R0中有5条路由，对应拓扑中的5个网段，其中192.168.2.0/24和192.168.3.0/24为路由器的直连路由，192.168.1.0/24为OSPF路由，其他两个“O IA”打头的网段为统一自治系统中不同区域的路由。
R1的路由如图2-10所示：
图2-10 R1的路由
可以看到，R0中有5条路由，对应拓扑中的5个网段，其中192.168.3.0/24和192.168.4.0/24为路由器的直连路由，192.168.5.0/24为OSPF路由，其他两个“O IA”打头的网段为统一自治系统中不同区域的路由。
R2的路由如图2-11所示：
图2-11 R2的路由
可以看到，R0中有5条路由，对应拓扑中的5个网段，其中192.168.1.0/24和192.168.2.0/24为路由器的直连路由，，其他三个“O IA”打头的网段为统一自治系统中不同区域的路由。
R3的路由如图2-12所示：
图2-12 R3的路由
可以看到，R0中有5条路由，对应拓扑中的5个网段，其中192.168.4.0/24和192.168.5.0/24为路由器的直连路由，，其他三个“O IA”打头的网段为统一自治系统中不同区域的路由。
Step5：查看路由协议配置与统计信息，以R0为例，如图2-13所示。
图2-13 查看R0的路由协议配置与统计信息
Step6：查看OSPF进程及区域细节的数据，以R0为例，如图2-14所示。
图2-14 查看R0的进程及区域细节的数据
Step7：查看路由器OSPF数据库信息，以R1为例，如图2-15所示。
图2-15 查看R1的OSPF数据库信息
Step8：查看接口OSPF信息，以R1为例，如图2-16所示。
该命令主要用来查看所有接口有关OSPF的信息，包括接口状态、所在区域、OSPF进程号、网络类型、代价、路由通告的统计信息、路由器ID号等信息。
图2-16 查看接口OSPF信息
Step9：查看OSPF邻居信息，以R1为例，如图2-17所示。
图2-17 查看OSPF邻居信息
Step10：调试OSPF事件，主要包括显示发送、接收hello包、邻居改变事件、DR选取、如何建立邻接关系等，如图2-18所示。
图2-18 调试OSPF事件
以太网或者点对点网络默认发送hello事件是10s，即每隔10s发送hello包。不同的网络类型，发送hello包的频率不一样，如果是非广播多路访问网络（NBMA 网络），则发送hello时间是30s。当然，这个时间都可以使用命令修改。
这时，在R2上shutdown与R0的接口（Gig0/1），当达到死亡时间后，R0认为邻接关系断掉，由于是广播型网络，拓扑改变后会重新选取DR和BDR，但此时该区域中实际上已经没有网络了，过程显示如图2-19所示。
图2-19
实验分析
- OSPF协议工作过程：寻找邻居->建立邻接关系->链路状态信息传递->计算路由。
- OSPF采用了SPF算法计算路由，从算法上保证了不会产生路由环路。
- OSPF不限制网络规模，更新效率高，收敛速度快。
结论
- OSPF支持多条等代价路由之间的负载均衡。
- OSPF支持路由信息交换的认证。
- 当链路状态发生变化时，路由器用洪泛法向所有路由器发送信息。发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态。
