1.OSPF路由概述
OSPF是Open Shortest Path First的缩写，意为开放最短路由优先。它是IETF（Internet Engineering Task Force，因特网工程任务组）组织开发的一个基于链路状态的自治系统内部路由协议，在IP网络上，它通过收集和传递自治系统的链路状态来动态地发现并传播路由信息；OSPF协议使用IP组播的方式发送和接收报文。OSPF是一种相对复杂的路由协议。适用于大型复杂的网络。
当前OSPF协议使用的是第二版，即OSPFv2，参考RFC 2328。OSPF协议具有如下特点：
1）适应范围：OSPF支持各种规模的网络，最多可支持几百台路由器。
2）快速收敛：如果网络的拓扑结构发生变化，OSPF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：由于OSPF通过收集到的链路状态用最短路径树算法计算路由，故从算法本身保证了不会生成自环路由。
4）子网掩码：由于OSPF在描述路由时携带网段的掩码信息，所以OSPF协议不受掩码的限制，对VLSM提供很好的支持。
5）区域划分：OSPF协议允许自治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，从而减少了占用网络的带宽。
6）等值路由：OSPF支持到同一目的地址的多条等值路由。
7）路由分级：OSPF使用4类不同的路由，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。
8）支持验证：它支持基于接口的报文验证以保证路由计算的安全性。
9）组播发送：OSPF在有组播发送能力的链路层上以组播地址发送协议报文。
根据COST生成最小生成树的方式路由，OSPF通过链路状态来描述网络拓扑情况。运行方式如下：
1）每个运行OSPF的路由器发送HELLO报文到所有启用OSPF的接口。如果在共享链路上两个路由器发送的HELLO报文内容一致，那么这两个路由器将形成邻居关系。
2）从这些邻居关系中，部分路由器形成邻接关系。邻接关系的建立由OSPF路由器交换HELLO报文和网络类型来决定。
3）形成邻接关系的每个路由器都宣告自己的所有链路状态。
4）每个路由器都接受邻居发送过来的LSA，记录在自己的链路数据库LSDB中，并将链路数据库的一份拷贝发送给其他的邻居。
5）通过在一个区域中泛洪，使得给区域中的所有路由器同步自己数据库。
6）当数据库同步之后，OSPF通过SPF算法，计算到目的地的最短路径，并形成一个以自己为根的无自环的最短路径树。
每个路由器根据这个最短路径树建立自己的路由转发表。SCALANCE X414-3E支持OS-PFv2的动态路由协议。适用于大型的工厂自动化网络中。
2.OSPF路由标准组态
OSPF协议用IP报文直接封装协议报文，协议号是89。解释邻居状态：
Down：一般表示邻居状态机的初始状态，在RouterDeadinterval的时间内没有收到对方的Hello报文。
Attempt：只是用于NBMA（Non-Broadcast Multiple Access，非广播多路访问）网络。NBMA网络是OSPF通信协议中四种网络的一种。NBMA用于精确模型X2.5和帧延迟环境，这些模型不具备内部广播和多点传送能力。
Init：表示路由器收到了邻居的Hello报文，但该报文中列出的邻居中没有包含路由器的Router ID。
Two-way：表示双方互相收到了对方发送的HELLO报文。
ExchangeStart：表示此状态下，路由器和它的邻居之间通过互相交换DD报文来决定发送是的主/从关系。
Exchange：表示路由器将本地的LSDB用DD报文来描述，并发送给邻居。
Loading：表示路由器发送LSR报文向邻居请求对方的DD报文。
Full：表示此状态下，邻居路由器的LSDB中的所有的LSA本路由器全都有了。即本路由器与邻居建立了邻接的关系。
以下描述了OSPF算法中的一些术语：
LSA（Link State Advertisements，链路状态发布）：OSPF计算出路由主要分为3个步骤，首先描述本路由器周边的网络拓扑结构，并生成LSA。接着，将自己生成的LSA在整个自治系统中传播。并同时收集到所有其他路由器生成的LSA。最后根据所有的LSA来计算路由。
COST：生成树算法中的一个概念，例如选择Root port，Designated port。是一个16bit数，范围从1～65535。该值越小，说明其链路越优。
RouterID：一个32位的无符号整数，是一台路由器的唯一标识，在整个OSPF域必须唯一。
Area：OSPF使用该概念实现分层管理，即两层模式。一种是骨干区域，另一种是非骨干区域。区域号是一个32位的整数。骨干Backbone区域的Area ID是0.0.0.0。非骨干区一定要与骨干区相连。
NormalArea：指被缺省定义的区域，是最通用的路由，它携带区域内路由，区域间路由和外部路由。
STUBArea：一个不允许AS外部LSA在其内部泛洪的区域。只能携带区域内路由和区域间的路由。
NSSAArea：允许外部路由通道到OSPF自主系统内部，而同时保留自主系统区域部分的Stub区域特性。
AS（Autonomous System，自主系统）：指使用相同的路由准则的网络的集合。
ABR（Area Boarder Router区域广播路由）：指在同一个AS连接两个Area之间的路由器，且其中的Area是骨干区。
ASBR（AS Boarder Router自主系统广播路由）：指连接在不同的AS之间的路由器。
Hellointerval和RouterDeadinterval：维持邻居关系的两个定时器。Hello interval用来规定路由器多长时间发一次Hello包（在广播型网络中默认为10s）；Router Dead interval则规定了路由器在多长时间内收不到邻接路由器的Hello包后把它标识为down状态（一般为Hello interval的4倍）。邻接路由器的Hello interval和dead interval必须一致。
TransmitDelay和RetransmissionInterval：网络链路发生变化的路由器会通过组播的方式发送链路状态包。前者是发送该包的延时，后者是没有DR的确认信息时多长时间再次发送该包的时间。
本例网络拓扑划分区域：Network1在Area1中；Network2在Area0中；Network3在Are-a2中。
Network 1与交换机Switch A的Port9.1端口相连。
Network 2分别与交换机Switch A和交换机Switch B的Port10.1端口相连。
Network 3与交换机Switch B的Port9.1端口相连。
交换机Switch A和Switch B通过骨干Backbone区域Area0连接各自的Port5.1端口直接相连接。
Switch A的In-Band IP地址为192.168.0.1/24，通过PST工具设置。
Switch B的In-Band IP地址为192.168.0.2/24，通过PST工具设置。
Network 1的IP网段为100.1.0.0/16，网关IP地址为100.1.1.1/16。属于VLAN100。
Network 2的IP网段为150.1.0.0/16，连接Switch A的网关IP地址为150.1.1.1/16，连接Switch B的网关IP地址为150.1.1.2/16，属于VLAN150。
Network 3的IP网段为200.1.1.0/24，网关IP地址为200.1.1.1/24，属于VLAN200。
这里组态SCALANCE X-400交换机Switch A和Switch B均为本地Local路由器。
SCALANCE X400具体组态VLAN的方法，请参照4.4节VLAN组态。网络拓扑参考图4-215 OSPF路由网络拓扑。
图4-215 OSPF路由网络拓扑
（1）交换机Switch A的设置(www.xing528.com)
通过IE浏览器打开交换机Switch A的Web页面，输入用户名和密码，均为“admin”。在目录树“Switch”→“VLAN”中，按照组态要求给对应的端口添加VALN100和VLAN150，如图4-216所示。
图4-216 添加VALN100和VLAN150
在目录树“Router”→“Subnets”中，按照组态要求并参考4.7.2节，分配网关IP给对应的VLAN，如图4-217所示。
图4-217 分配网关IP给对应的VLAN
在目录树“Router”→“OSPFv2”中，输入“Router ID”，它是个32位的无符号整数，是一台路由器的唯一标识，在整个OSPF域必须唯一。这里设置与交换机Swtich A的IP地址相同，如图4-218所示。
图4-218 输入“Router ID”
然后可以在目录树“Router”中，使能“OSPF”选项，如图4-219所示。
图4-219 使能“OSPF”
在目录树“Router”→“OSPFv2”→“Areas”中，单击“New Entry”按钮。根据本例图2-215所示的OSPF路由网络拓扑，添加Switch A相连接的两个区域，Area0和Area1。Ar-ea0是Backbone区域，其Area ID设置为0.0.0.0，如图4-220所示。
图4-220 设置Area ID为0.0.0.0
单击“Set Values”按钮，保存设置结果，区域Normal类型自动变为Backbone区域，如图4-221所示。
图4-221 “Area Type”变为“Backbone”
再次单击“New Entry”按钮，Area 1是非骨干区Normal区域，其Area ID设置为0.0.0.1，如图4-222所示。单击“Set Values”按钮，保存设置结果。
图4-222 设置Area ID为0.0.0.1
然后通过目录树“Router”→“OSPFv2”→“Areas”中查看设置结果，如图4-223所示。
图4-223 查看设置结果
在目录树“Router”→“OSPFv2”→“Interfaces”中，单击“New Entry”按钮，根据目录树“Router”→“Subnets”添加OSPF路由IP接口。IP子网与相应的Area ID相对应。其他参数不必去设置，在单击“Set Values”按钮后自动出现，如图4-224所示。
图4-224 添加OSPF路由IP接口
单击“Current Entries”按钮，或者在目录树“Router”→“OSPFv2”→“Interfaces”中，查看添加OSPF接口IP的结果，如图4-225所示。
图4-225 查看OSPF接口IP的结果
（2）交换机Switch B的设置：
通过IE浏览器打开交换机Switch B的Web页面，输入用户名和密码，均为“admin”。在目录树“Switch”→“VLAN”中，按照组态要求给对应的端口添加VLAN150和VLAN200。如图4-226所示。
图4-226 添加VLAN150和VLAN200
在目录树“Router”→“Subnets”中，按照组态要求并参考4.7.2节，分配网关IP给对应的VLAN，如图4-227所示。
图4-227 分配网关IP给对应的VLAN
在目录树“Router”→“OSPFv2”中，输入“Router ID”，这里设置与交换机Switch B的IP地址相同，如图4-228所示。
图4-228 输入“Router ID”
这时，在目录树“Router”中，使能“OSPF”选项，如图4-229所示。
图4-229 使能“OSPF”
在目录树“Router”→“OSPFv2”→“Areas”中，单击“New Entry”按钮，添加两个区域，分别为骨干区和非骨干区。根据图4-215所示的OSPF路由网络拓扑，Backbone区域为Area 0，Area ID是0.0.0.0；Normal Area区域为Area 2，Area ID是0.0.0.2，如图4-230所示。具体添加区域的方式参考本节Switch A的组态。
图4-230 添加两个区域
在目录树“Router”→“OSPFv2”→“Interfaces”中，单击“New Entry”按钮，根据目录树“Router”→“Subnets”添加OSPF路由IP接口，IP子网与相应的Area ID相对应，如图4-231所示，具体添加OSPF路由IP接口的方法可参考本节Switch A的组态。
（3）OSPF路由组态结果
在交换机Switch A和Switch B设置完毕后，动态路由协议OSPF生效，通过目录树“Router”→“Routes”，查看Switch A的路由表，如图4-232所示。可见OSPF增加的“OS-PF”路由路径，从100.1.0.0子网到达200.1.1.0子网要经过150.1.1.2的网关，该路径是由OSPF动态生成的。
图4-231 添加OSPF路由IP接口
图4-232 查看Switch A的路由表
通过目录树“Router”→“Routes”，查看Switch B的路由表，如图4-233所示，可见OSPF增加的“OSPF”路由路径。从200.1.1.0子网到达100.1.0.0子网要经过150.1.1.1的网关，该路径是由OSPF动态生成的。
图4-233 查看Switch B的路由表
这样，网络Network1，Network2，Network3的网络设备之间即可以通过OSPF的方式进行通信。
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