项目四 OSPF原理及配置（课件）-《网络技术与配置》（江苏凤凰教育出版社）同步精品课堂

网络技术与配置 -第16课时- 江苏凤凰教育出版社 OSPF原理及配置 教学目标 了解 OSPF 路由协议的概念、特点和运行原理 掌握 OSPF 的区域划分、身份角色和选举规则 学会配置 OSPF 协议并进行网络连通性测试 教学重难点 OSPF 协议的特点、运行原理和区域划分 理解 OSPF 协议中 SPF 算法计算最佳路径的原理 掌握 OSPF 邻居不能形成的常见原因及排查方法 让我们一起开启单片机的学习之旅。 导入新课 同学们，在网络路由中，不同的路由协议适用于不同的网络环境。 OSPF 作为一种常用的内部网关协议，在大型网络中有着重要的应用。让我们一起进入今天的学习。 OSPF 协议是如何工作的？ 有哪些特点和配置方法呢？ 新知讲授 计算机网络系统组成 - 资源子网和通信子网 观看如下视频探讨OSPF路由协议的实现方式，以及OSPF路由的核心特点。 相比RIP路由它有什么优势？ 新知讲授 OSPF 路由协议概述 OSPF协议概述 协议定义 开放最短路径优先（Open Shortest Path First，OSPF）是由IETF组织开发的开放性标准协议，它是一个链路状态内部网关路由协议。 运行机制 运行OSPF协议的路由器会将自己拥有的链路状态信息，通过启用了OSPF协议的接口发送给其他OSPF设备。 信息同步 同一个OSPF区域中的每台设备都会参与链路状态信息的创建、发送、接收与转发，直到这个区域中的所有OSPF设备获得了相同的链路状态信息为止。 新知讲授 OSPF 的特点 是一种无类路由协议，支持VLSM可变长子网掩码，支持IPV4和IPV6，组播地址为224.0.0.5、224.0.0.6。 协议特性 度量是从源到目的所有出接口的度量值，和接口带宽反比（10-8/带宽）。 度量机制 使用IP封装，协议号为89，收敛速度极快。 封装与性能 新知讲授 OSPF 以组播的方式在所有开启 OSPF 的接口发送 Hello 包，用来确定是否有 OSPF 邻居，若发现了，则建立 OSPF 邻居关系，形成邻居表，之后互相发送 LSA（链路状态通告）相互通告路由，形成 LSDB（链路状态数据库）。再通过 SPF 算法，计算最佳路径（cost 最小）后放入路由表。 OSPF 运行原理 新知讲授 为了使OSPF能够用于规模很大的网络，OSPF把一个自治系统再划分为若千个更小的范围，叫做区域（Area）。所有的非主干区域都要连接到主干区域上。 OSPF 设计要求 将互联网络抽象成一个有向加权图（directed weighted graph）。 参与链路状态选路协议的路由器监测所连接网络的链路状态，并将链路状态信息发送给其他路由器，路由器将这些信息存入链路状态数据库LSDB中。 每台路由器根据LSDB构造出当前网络的完整拓扑图。 新知讲授 OSPF 优点 负载均衡特性 支持在多条等代价路由之间的负载均衡。 适用范围与规模 可用作大型自治系统的内部路由协议，不限制网络规模。 安全认证机制 支持路由信息交换的认证。 路由算法优势 OSPF采用SPF算法计算路由，从算法上保证了不会产生路由环路。 性能表现 更新效率高，收敛速度快。 新知讲授 骨干区域（区域 0）：骨干区域必须连接所有的非骨干区域，而且骨干区域不可分割，有且只有一个，一般情况下，骨干区域内没有终端用户。 非骨干区域（非 0 区域）：非骨干区域一般根据实际情况而划分，必须连接到骨干区域（不规则区域也需通过 tunnel 或 virtual - link 连接到骨干区域）。一般情况下，非骨干区域主要连接终端用户和资源。 OSPF 区域 新知讲授 DR（Designated Router）：指定路由器，OSPF 协议启动后开始选举而来。 BDR（Back - up Designated Router）：备份指定路由器，同样是由 OSPF 启动后选举而来。 DRothers：其他路由器，非 DR 非 BDR 的路由器都是 DRothers。 ABR（Area Border Routers）：区域边界路由器，连接不同 OSPF 区域。 ASBR（Autonomous System Boundary Router）：自治系统边界路由器，位于 OSPF 和非 OSPF 网络之间。 OSPF 身份 新知讲授 OSPF 路由器的两种关系： 邻居关系（neighboring）：连接到同一个网络，能建立双向通信链路。 邻接关系（adjacent）：可交换网络的链路状态。 OSPF 邻居建立 邻居不一定是邻接，邻接一定是邻居，只有交互了 LSA 的 OSPF 邻居才成为 OSPF 的邻接，只交互 Hello 包的只是邻居，在点对点网络中，所有邻居都能成为邻接。 新知讲授 OSPF 数据包类型 10秒发送一次，a死亡时间40s，发现邻居并监测与邻居链路的状态； 选举网络的指定路由器和备份指定路由器 Hello报文 01 与邻接路由器交换链路状态数据库摘要 02 DBD报文 请求链路状态，在数据库同步过程中使用，请求其他角色发送自己失去的LSA最新版本。 03 LSR报文 向邻接路由器发送具体的链路状态 LSU报文 04 对接收到的链路状态通告进行确认，以实现可靠的链路状态传输 LSACK报文 05 OSPF 协议定义了 5 种类型报文： 新知讲授 最高优先级值的路由器被选为 DR（默认优先级相同：1），次高优先级的为 BDR；若优先级相同，则比较 router - id，拥有最高 router - id 的成为 DR，次高的成为 BDR；优先级被设置为 0 的不参与选举。 OSPF 路由协议选举规则 新知讲授 Down State：不发送 Hello 数据包。 Init State：发送了 Hello 包（还没收到）。 Two - way State：收到了一个 Hello 包且 Hello 包中包括自己的 router - id（对方回复的）。 Exstart State：First DBD 确认主从关系，router - id 大的为主，先发包。 Exchange State：交互 DBD 相互学习。 Loading State：LSR 与 LSU 的交互过程。 Full State：所有交互已经完成。 OSPF 状态 新知讲授 为了方便管理运行 OSPF 的路由器，通常需要手工指定 router - id。 如果不指定，router - id 的选择顺序为： 路由器最大的环回接口的 IP 作为 router - id。 路由器没有环回接口，则使用活动的接口的最大 IP 作为 router - id。 OSPF 配置命令 Router(config)#router ospf 进程号 Router(config - router)#router - id X - X - X - X Router(config - router)#network 网络号 掩码 |反掩码 area 区域号 OSPF的常用 配置命令如下。 新知讲授 这个网络拓扑包含 2 台路由器、1 台交换机和 3 台 PC：PC0 直连 R1 的 F0/0 接口，R1 通过 F1/0 与 R2 的 F1/0 互联，R2 再经 F0/0 连接交换机，PC1、PC2 分别接入交换机的 F0/6、F0/11 接口，形成跨路由与交换设备的互联架构。示意图如下： 能力训练 - 网络拓扑介绍 新知讲授 步骤 1：配置各网络设备的接口 IP 设备名称 接口 IP 子网掩码 R1 F0/0 192.168.30.9 255.255.255.248 R1 F1/0 192.168.20.1 255.255.255.252 R2 F1/0 192.168.20.2 255.255.255.252 R2 F0/0 192.168.10.1 255.255.255.224 Switch VLAN10(F0/1) 192.168.10.2 255.255.255.224 Switch VLAN20(F0/6) 192.168.10.33 255.255.255.240 Switch VLAN30(F0/11) 192.168.10.65 255.255.255.192 PC0 网卡 192.168.30.10 255.255.255.248 PC1 网卡 192.168.10.34 255.255.255.240 PC2 网卡 192.168.10.66 255.255.255.192 新知讲授 在 R1 上启用进程号为 1 的 OSPF 协议，设置路由器 ID 为 1.1.1.1；同时将 192.168.30.8/29 和 192.168.20.0/30 这两个直连网段宣告进 OSPF 的区域 0，实现对应网段的 OSPF 路由信息交互。代码内容如下： 步骤 2：配置各设备的路由协议 OSPF - R1 R1(config)#router ospf 1 R1(config - router)#router - id 1.1.1.1 R1(config - router)#network 192.168.30.8 0.0.0.7 area 0 R1(config - router)#network 192.168.20.0 0.0.0.3 area 0 新知讲授 在 R2 上启用进程号 1 的 OSPF 协议，配置路由器 ID 为 2.2.2.2；将与 R1 互联的 192.168.20.0/30 网段，以及连接交换机的 192.168.10.0/27 网段，均宣告进 OSPF 区域 0，实现与 R1 的 OSPF 路由互通及本地网段的路由分发。代码内容如下： 步骤 2：配置各设备的路由协议 OSPF - R2 R2(config)#router ospf 1 R2(config - router)#router - id 2.2.2.2 R2(config - router)#network 192.168.20.0 0.0.0.3 area 0 R2(config - router)#network 192.168.10.0 0.0.0.31 area 0 新知讲授 在 Switch 上启用进程号 1 的 OSPF 协议，设置路由器 ID 为 3.3.3.3；将 192.168.10.0/27、192.168.10.32/28、192.168.10.64/26 这三个直连网段宣告进 OSPF 区域 0，实现与 R2 的 OSPF 路由交互及自身所连网段的路由传递。代码内容如下： 步骤 2：配置各设备的路由协议 OSPF - Switch Switch(config)#router ospf 1 Switch(config - router)#router - id 3.3.3.3 Switch(config - router)#network 192.168.10.0 0.0.0.31 area 0 Switch(config - router)#network 192.168.10.32 0.0.0.15 area 0 Switch(config - router)#network 192.168.10.32 0.0.0.15 area 0 Switch(config - router)#network 192.168.10.64 0.0.0.63 area 0 新知讲授 ① O：该路由条目由 OSPF 学习而来。 ② 192.168.10.64/26：目的网络。 ③ 120：OSPF 的默认管理距离。 ④ 3：COST 值，三层交换机的 VLAN30 接口的 COST 值是 1，路由器 R2 的 F0/0 的 COST 是 1，路由器 R1 的 F1/0 的 COST 是 1，以上三个人口 COST 值的和就是 3。 ⑤ 192.168.20.2：下一跳地址。 ⑥ 00:00:43：距离下一次更新还有 137 秒。 ⑦ FastEthernet1/0：接收该路由条目的接口。 步骤 3：观察各网络设备的路由表 R1#show ip route O 192.168.10.64/26[110/3]via 192.168.20.2,00:00:43,FastEthernet1/0 新知讲授 ① Pri：邻居路由器接口的优先级，如果为 0，则无权参加 DR 的选举。 ② State：当前路由器接口的状态。 ③ Dead Time：清除邻居关系前需等待的最长时间。 ④ Adress：邻居接口的地址。 ⑤ Interface：设备本身和邻居相连的接口。 ⑥ BDR：表示邻居路由器是备份指定路由器。 步骤 3：观察各网络设备的路由表 r2#show ip ospf neighbor 邻居不能形成的常见原因如下： ① HELLO 间隔和 DEAD 间隔不一致。 ② 区域类型不匹配。 ③ 认证类型或密码不一致。  ④ HELLO 包被访问列表拒绝。 ⑤ 链路上的 MTU 不相等。 ⑥ 接口下 OSPF 的网络类型不匹配。 随堂检测1 OSPF 配置命令中 “____” 命令用于指定 OSPF 协议要运行的网络范围和所属区域。 答案：network 在 OSPF 中，SPF 算法的作用是____ 答案：计算最佳路径|cost 最小 练一练 随堂检测2 简述 OSPF 中 DR 和 BDR 的选举规则。 答案：最高优先级值的路由器被选为 DR（默认优先级相同：1），次高优先级的为 BDR；若优先级相同，则比较 router - id，拥有最高 router - id 的成为 DR，次高的成为 BDR；优先级被设置为 0 的不参与选举。OSPF 系统启动后，若 40 s 内没有新设备接入就会开始选举，DR 与 BDR 不可以抢占，当 DR 失效之后，BDR 直升 DR，重新选 BDR。 说明 OSPF 邻居不能形成的常见原因有哪些。 答案：邻居不能形成的常见原因包括 HELLO 间隔和 DEAD 间隔不一致、区域类型不匹配、认证类型或密码不一致、HELLO 包被访问列表拒绝、链路上的 MTU 不相等、接口下 OSPF 的网络类型不匹配。 练一练 随堂检测3 答案：B 解析： OSPF 是一个链路状态协议，所以选 B。 练一练 OSPF 是一种（ ）路由协议。 A. 距离向量 B. 链路状态 C. 混合型 D. 静态 随堂检测4 答案：B 解析：OSPF 的 Hello 包 10 秒发送一次，所以选 B。 练一练 OSPF 默认的 Hello 包发送间隔是（ ）。 A. 5 秒 B. 10 秒 C. 15 秒 D. 30 秒 师生互动 请分组讨论在实际网络中，如何根据网络拓扑和需求合理配置 OSPF 区域和选举 DR、BDR。 课程小结 1. OSPF 路由协议基础 OSPF原理及配置 2. OSPF 运行原理与区域 OSPF 运行原理 骨干区域及非骨干区域 OSPF 概述 OSPF 的特点 3. OSPF 身份与邻居 4. OSPF 数据包类型与选举规则 配置各网络设备的接口 IP 配置各设备的路由协议 OSPF 观察各网络设备的路由表 查看路由器 R2 的邻居 测试网络连通性 4. OSPF 配置命令 谢谢观看 THANKS UTC 2025-12-03 03:17:35 Lavf58.76.100 $