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基于CORTEX_M3的IEEE1588协议的实现

基于CORTEX-M3的IEEE 1588协议的实现

唐海国，唐胜安，史宁

（西安交通大学电气工程学院，陕西西安710049）

中图分类号：TN915.01

文献标志码：B

文章编号：1005-7641（2012）02-0046-06

第33卷第232期电力系统通信Vol.33No.2322012年2月10日Telecommunications for Electric Power System

Feb.10，2012

0引言

目前以太网技术在分布式系统中得到越来越

广泛的应用，电信和电力系统是典型的以太网应用。以太网具有成本低、速度快、开放性好、易于组网等优点，随着嵌入式微处理器对以太网和TCP/

IP 协议的广泛支持，使以太网更易于接近现场。但

以太网技术本身固有的实时性差、网络时延不确定和时钟同步能力差等缺点，也在一定程度上制约了以太网技术在实时控制领域的应用。因此，寻求一种针对以太网分布式控制系统时钟同步的解决方法，具有很高的应用价值。

2002年出现的IEEE 1588精确时钟同步协

议（Precision Time Protocol ，PTP ），以其高精度（可达亚微秒级）和低开销，成为以太网时间同步的最优方案。

IEEE 1588精确时钟同步协议的制定满足了

网络化分布式系统的需求，利用IEEE 1588时钟同步技术可以在不增加网络负荷的情况下，实现整个分布式系统的高精度时钟同步，从而有效解决了分布式系统实时性问题。

1IEEE 1588时钟同步原理

IEEE 1588协议采用分层的主从模式进行时

间同步，从时钟通过必要的时间信息实现与主时钟的同步。IEEE 1588协议主要定义了4种多点传送的时钟报文类型：同步报文（Sync ）、跟随报文（Follow_Up ）、时延请求报文（Delay_Req ）、时延请求响应报文（Delay_Resp ）。

同步过程分两步执行：①主从时钟之间的差异纠正，即主从时钟偏移量的测量；②主从时钟之间通信路径传输时延的测量。IEEE 1588主从时钟同步机制如图1所示。

图1IEEE 1588主从时钟同步机制

Fig.1Master-slave clock synchronization of IEEE

1588

IEEE 1588从时钟与主时钟同步的基本原理

如下：

46··

1）主时钟通过广播形式周期性（一般间隔2s）地向所有相连的从时钟发送Sync报文，并在介质独立接口（Media Independent Interface，MII）处加盖Sync报文发送的硬件时间戳；

2）从时钟接收Sync报文，并在以太网MII处产生1个基于从时钟的本地时间戳t2，即Sync报文的精确接收时间；

3）主时钟通过读取Sync的硬件时间戳信息，计算Sync报文基于主时钟的精确发送时刻t1，将其插入Follow_up报文中发送给从时钟；

4）从时钟发送Delay_Req报文，并记录Delay_ Req报文基于从时钟的精确发送时刻t3；

5）主时钟接收Delay_Req报文，并记录Delay_ Req报文基于主时钟的精确接收时刻t4；

6）主时钟把Delay_Req报文精确接收时刻t4插入Delay_Resp报文中，并发送给从时钟。

以上报文中，Sync和Delay_Req是所谓“事件”报文，在离开和到达1台设备时必须加上“时间戳”（记录本地时间）。给报文加时间戳有以下两种方法。

1）报文由软件处理时出现软件时间戳。通常出现在报文接收或发送的中断服务程序中，该时间戳为系统时间的当前值。

2）报文实际到达或离开设备时出现硬件时间戳。该时间戳操作由硬件执行，硬件会维护自己的连续时间信息。

两种时间戳方法均为IEEE1588所接受，但硬件时间戳的精度明显更高，要实现微秒级的设备同步精度，必须采用硬件时间戳的方式。通过主从时钟之间时间报文的交换，从时钟根据得到的t1、t2、t3和t44个时间戳来计算主从时钟之间的时间偏差和传输的网络时延。假设通信路径网络时延是对称的，则Follow_Up报文的精确接收时间t2和Delay_Req报文的精确接收时间t4分别为：

t2=t1+Offset+Delay（1）

t4=t3-Offset+Delay（2）式中，Offset表示主从时钟的偏差；Delay表示报文传输的网络时延。由公式（1）和（2）得：

Offset=[（t2-t1）-（t4-t3）]/2（3）

Delay=[（t2-t1）+（t4-t3）]/2（4）因此，从时钟可以通过计算所得到的主从时钟的偏差来修正本地时钟，从而实现与主时钟的时钟同步。

2LM3S8962硬件时间戳的生成

由以上分析可知，主从时钟同步的精度，主要取决于时间戳的生成精度。相对于时间戳加盖在应用层的软件时间戳生成方式，时间戳加盖在介质访问控制器（Medium Access Control，MAC）层和网络物理（Physical Layer，PHY）层之间的MII 层硬件时间戳生成方式能获得更精确的IEEE 1588协议报文收发时间信息。

目前，IEEE1588硬件时间戳的实现方案主要有：①通过FPGA实现支持IEEE1588的MAC；②采用美国国家半导体公司推出的IEEE 1588硬件支持功能的高精度以太网收发器；③选用支持IEEE1588硬件时间戳功能的微处理器。

可见，第3种方案成本最低，也最易于实现。鉴于此，选用TI公司生产的支持IEEE1588硬件时间戳功能的Cortex-M3处理器LM3S8962，实现高精度的主从时钟同步。LM3S8962芯片自带以太网控制器由1个完全集成的MAC和PHY接口器件组成，遵循IEEE802.3规范，完全支持10BASE-T和100BASE-TX标准。使能以太网MAC定时器支持（MAC Timer Support，MACTS）寄存器的TSEN位，MAC发送和接收中断可用来触发LM3S8962的通用定时器3上的边沿捕获事件。发送中断被连接到通用定时器3的捕获比较脉宽调制（Capture Compare PWM，CCP）偶数输入，而接收中断被连接到通用定时器3的CCP奇数输入。

在应用IEEE1588的硬件时间戳支持功能时，LM3S8962的定时器3被配置为2个16位边沿捕获模式，并且与第3个16位的自由运行定时器一起使用来捕获更精确的时间戳以用于发送或接收包。在捕获到事件后，定时器不会停止计数。它会继续计数，直至通用定时器模块（General-Purpose Timer Module，GPTM）控制寄存器的TnEN位清零。当定时器到达0x0000状态时，将

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定时器初值寄存器GPTMnILR中的值重新载入定时器。16位输入边沿定时模式如图2所示。

图216位输入边沿定时模式

Fig.216-Bit input edge time mode

假定定时器的初值为默认值0xFFFF，定时器配置为捕获上升沿事件。每当检测到上升沿事件时，当前计数值便装载到GPTMTnR寄存器中，且该值一直保持在寄存器中直到检测到下一个上升沿（在此上升沿处，新的计数值装载到GPTMTnR 中）。要使能IEEE1588硬件时间戳功能，LM3 S8962定时器配置程序清单如下：

/*定时器外设使能*/

SysCtlPeripheralEnable（SYSCTL_PERIPH_TIM ER2）；

SysCtlPeripheralEnable（SYSCTL_PERIPH_TIM ER3）；

SysCtlPeripheralReset（SYSCTL_PERIPH_TIM ER3|SYSCTL_PERIPH_TIMER2）；

/*设置定时器3为两个16位定时器Timer A、TimerB，边沿定时捕获模式，置为上升沿捕获*/

TimerConfigure（TIMER3_BASE，（TIMER_CFG _16_BIT_PAIR|

TIMER_CFG_A_CAP_TIME|TIMER_CFG_B_ CAP_TIME））；

TimerPrescaleSet（TIMER3_BASE，TIMER_BO TH，0）；//设置定时器预分频器值.

TimerLoadSet（TIMER3_BASE；TIMER_BOTH，0xFFFF）；//设置定时器的初值为0xFFFF.

TimerControlEvent（TIMER3_BASE,TIMER_B OTH,TIMER_EVENT_POS_EDGE）；

//设置定时器3的TimerA、TimerB为上升沿捕获

/*配置定时器2为16位自由运行定时器，用以配合Timer3一起使用，获得高精度的硬件时间戳.*/

TimerConfigure(TIMER2_BASE,(TIMER_CFG_ 16_BIT_PAIR|TIMER_CFG_A_PERIODIC））；

TimerPrescaleSet（TIMER2_BASE，TIMER_A，0）；

TimerLoadSet（TIMER2_BASE，TIMER_A，0x FFFF）；

/*使能定时器2和定时器3*/

TimerEnable（TIMER2_BASE，TIMER_A）；

TimerEnable（TIMER3_BASE，TIMER_BOTH）. 3系统软件设计

3.1IEEE1588设备系统时间维护

系统时间是IEEE1588主时钟和从时钟的绝对时间，前面所提到的时间戳均来源于系统时间。对于系统时钟，设计中定义2个32位的无符号整型的全局时间变量SystemTimeSeconds和SystemTimeNanoSeconds。

其中变量SystemTimeSeconds记录着从1970年1月1日0时0分0秒以来的所有秒数的累加；变量SystemTimeNanoSeconds是为了提高时间精度，记录的是系统当前秒的纳秒数。

系统时间维护模块主要完成系统时间的更新，选用Cortex-M3处理器内部集成的24位系统定时器SysTick的周期性定时中断作为时间依据，每10ms产生一次中断。系统定时器维护的时间是系统正常运行时所有系统时间的量度，IEEE 1588协议的实现是以它维护的时间为基础。系统定时器中断服务程序如图3所示。

图3系统定时器中断服务程序

Fig.3System timer interrupt service routine(ISR)

电力系统通信2012，33（232）48

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3.2IEEE1588从时钟主程序流程

IEEE1588对时系统采用主从模式，因此需要分别设计IEEE1588主时钟和从时钟。由图1所示的IEEE1588时钟同步过程可以看出，IEEE 1588主时钟要完成Sync、Follow_up和Delay_Resp 的发送，以及Delay_Req的接收，并确定Sync的精确发送时刻t1和Delay_Req的精确接收时刻t4。相对IEEE1588主时钟发送3个报文，IEEE 1588从时钟发送Delay_Req，接收主时钟的3个UDP/IP报文。

此外，从时钟还需要计算时钟偏差和网路时延，根据所得到的时钟偏差调整自己的本地时钟，与主时钟保持一致，即本地时钟同步（Local Clock Synchronization，LCS）。下面主要介绍从时钟的软件设计，IEEE1588从时钟主程序流程如图4所示。

图4IEEE1588从时钟主程序流程

Fig.4Main program flow chart of IEEE1588slave-

clock

IEEE1588从时钟任务无限制的等待Sync 报文，当接收到Sync报文后，记录接收时刻的时间戳t2，等待接收Follow_up报文。接收Follow_up 报文，得到报文中携带的t1时间消息，并比较报文中携带的相关事件序列标识值，此标识值必须与同一时钟发送的最新Sync报文中的sequence ID 相对应，满足对应条件，则更新主从时间偏移量和本地时钟。

随机时延一定时间，满足Delay_Req时延要求，向IEEE1588Msater发送Delay_Req并记录发送时刻的时间戳t3。随后等待接收服务器的Delay_Resp，最后根据获取的4个精确时间戳t1、t2、t3和t4，更新网络时延，以便在下一组Sync 和Follow_up，修正主从时间偏移量，更新本地时钟，从而实现IEEE1588Slave与Master的高精度同步。

3.3本地时钟同步算法

LCS算法主要完成从时钟的本地时钟与主时钟的校准。LCS算法包括两个步骤：①从时钟设备需要加上时间偏差以调整绝对时间，使从时钟在此时刻与主时钟的系统时间完全一致；②从时钟设备调整自身的时钟频率，与主时钟的时钟频率保持一致。不能单靠调整绝对时间，因为时间偏差只在一定时期内应用，主从时钟频率的不一致会使调整的结果从时钟时间向前或向后跳跃。因此，在实际应用中，时钟同步过程分两步执行：①如果时钟偏差过大，例如设定为500ms以上，则应调整系统绝对时间；②如果时钟偏差较小，则相应的调整从时钟的时钟频率。

一般而言，在时钟偏差较大时，调整绝对时间能较快达到500ms范围内。而在调整系统时钟频率的过程中，系统会变成控制环路，IEEE1588从时钟同步模型如图5所示。

图5IEEE1588从时钟同步模型

Fig.5IEEE1588slave-clock synchronization model

主时钟时间是参考输入，而从时钟时间是跟踪主时钟时间的输出，时钟偏差驱动从时钟调节系统时钟频率。在控制策略上，本次应用选用改进的PID控制器—变参数PID控制器。具体做法：根据时钟频率调节次数的增加，通过非线性函数在线改变P、I、D控制参数的大小，以获取满意的控制性能。

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4影响同步性能的因素

1）网络时延的对称性。IEEE1588的路径时延测量假设通信路径时延是对称的，即前向路径的传输时延与后向传输时延相同。但实际应用很难保证网络路径的对称性，可以通过增加网络时延测量频率，降低其影响。

2）时钟的漂移和抖动特性。主时钟的频率和相位代表跟踪控制系统的输入，从时钟则是控制对象。主时钟的任何时变行为都会扰动该控制系统，导致稳态和瞬态两种误差。因此，时钟的漂移和抖动越低，同步精度越高。

3）控制法则。从时钟调整如何校正从时钟设备的时间误差取决于控制方法。控制法则参数包括调节时间、超调量和稳态误差等，都将直接影响时钟同步性能。

4）Sync报文的发送周期。从时钟的更新频率最终会影响同步精度。因为时间误差是从时钟频率误差的整体累积值，所以发送周期越长，下一个Sync所观察到的时间误差越大。

5）时钟分辨率。本地时钟的分辨率由时钟频率决定，最小的时间增量为时钟信号的一个周期。系统的时钟频率是影响系统时间精度的主要因素之一，可以考虑选用支持高时钟频率的CPU作为IEEE1588时钟同步的硬件。

5时钟同步性能测试与分析

为了测试IEEE1588主从设备之间的时钟同步性能，文章采用2套LM3S8962的硬件平台来搭建测试网络，IEEE1588同步性能测试硬件平台如图6所示。

图6IEEE1588同步性能测试硬件平台

Fig.6IEEE1588synchronization performance testing

hardware platform

2套LM3S8962设备分别与实验室的以太网交换机相连，图中以太网交换机对于IEEE1588时钟同步系统来说是透明的，主、从时钟仍采用点对点的通信方式。网络通信协议采用开源的TCP/ IP协议栈—轻型网络协议栈（Light weight Internet Protocol，LwIP），借助LwIP提供的应用程序接口（Application Program Interface，API）实现设备之间时钟同步报文的用户数据包协议（User Datagram Protocol，UDP）通信。

系统测试条件：LM3S8962时钟频率为50MHz，以太网带宽为100Mbit/s。系统上电后，等待主时钟设备和从时钟设备同步成功，整个网络处于正常运行状态，主、从设备通过LM3S8962的GPIO 每秒发送固定宽度的PPS。利用高精度数字示波器测试2台设备PPS的上升沿，可以看出IEEE 1588时钟同步系统2台设备的同步精度，同步性能测试结果如图7所示。

图7IEEE1588系统同步性能测试结果

Fig.7IEEE1588system synchronization performance

test results

测试过程中，示波器对PPS波形进行记录，每秒采样一次，横轴时间分辨率为200ns，共采样次数为1800次。测试结果表明，主、从设备之间的时钟同步精度在200ns以内，达到了系统最初设定的微妙级同步精度，可满足大部分分布式控制系统对时钟同步的要求。

6结语

高精度时钟同步对电力系统输配电、移动3G 网络授时以及航天航空等领域都有巨大的需求空间，实验证明，基于IEEE1588协议的时钟同步

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Realization of IEEE 1588Protocol Based on Cortex -M3

TANG Hai -guo,TANG Shen -an,SHI Ning

(School of Electrical Engineering,Xi ′an Jiaotong University,Xi ′an 710049,China)

Abstract:With the wide application of the distributed system based on Ethernet technology,the problem about clock synchronization of distributed system needs to be solved.This paper presents a scheme about IEEE 1588clock synchro -nization protocol of micro controller LM3S8962based on Cortex -M3.It introduces the production of the LM3S8962hard -ware timestamp and the realization of IEEE 1588slave clock.The factors which affect the accuracy of clock synchro -nization have been analyzed.Finally,using the LM3S8962hardware platform,IEEE 1588protocol is realized.The testing result shows that the function of Cortex -M3internal hardware supports IEEE1588,and the high precision request of time synchronization has been achieved.

Key words:IEEE 1588protocol;IEC 61850;time offset;clock synchronization;LCS(local clock synchronization)

·研发应用·唐海国等基于CORTEX-M3的IEEE 1588协议的实现

方案可达到微秒级的同步精度，从应用成本和时间同步精度来考虑，都可以作为NTP 、GPS 等网络时间同步方案的替代品。

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唐海国（1985—），男，湖南永州人，硕士研究生，从事控制理论与控制工程研究工作。

唐胜安（1955—），男，陕西西安人，副教授，从事电工电子技术教学和计算机控制研究工作。

史宁（1985—），女，陕西渭南人，硕士研究生，从事控制理论与控制工程研究工作。

（收稿日期：2011-11-04；修回日期：2011-12-07）

（编辑：李锐）

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OSPF路由协议各种类型详解

OSPF各种类型详解一、OSPF数据包类型 1.Hello包：用于建立和维护相邻的两个OSPF路由器的邻接关系，该数据包是周期性地发送的。 2.Database Description（数据库描述包DBD）：用于描述整个数据库，该数据包仅在OSPF初始化时发送。 3.Link state request（链路状态请求包LSQ）：用于向相邻的OSPF路由器请求部分或全部的数据，这种数据包是在当路由器发现其数据已经过期时才发送的。 4.Link state update（链路状态更新包LSU）：这是对link state请求数据包的响应，即通常所说的LSA数据包。 5.Link state acknowledgment（链路状态确认包LSAck）：是对LSA数据包的确认，以确保可靠地传输和信息交换。二、OSPF网络类型 OSPF链路类型有3种：点到点，广播型，NBMA。在3种链路类型上扩展出5种网络类型：点到点，广播，NBMA，点到多点，虚链路。其中虚链路较为特殊，不针对具体链路，而NBMA链路对应NBMA和点到多点两种网络类型。以上是RFC的定义，在Cisco路由器的实现上，我们应记为3种链路类型扩展出8种网络类型，其中NBMA链路就对应5种，即在RFC的定义基础上又增加了3种类型。首先分析一下3种链路类型的特点： 1. 点到点：一个网络里仅有2个接口，使用HDLC或PPP封装，不需寻址，地址字段固定为FF； 2. 广播型：广播型多路访问，目前而言指的就是以太网链路，涉及IP 和Mac，用ARP 实现二层和三层映射； 3. NBMA：网络中允许存在多台Router，物理上链路共享，通过二层虚链路（VC）建立逻辑上的连接。

OSPF 协议工作原理

OSPF 协议工作原理 OSPF路由协议是一种典型的链路状态（Link-state）的路由协议，一般用于同一个路由域内。在这里，路由域是指一个自治系统（Autonomous System），即AS，它是指一组通过统一的路由政策或路由协议互相交换路由信息的网络。在这个AS中，所有的OSPF路由器都维护一个相同的描述这个AS结构的数据库，该数据库中存放的是路由域中相应链路的状态信息，OSPF路由器正是通过这个数据库计算出其OSPF路由表的。 OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先 )是一个内部网关协议(Interior Gateway Protocol,简称IGP)，用于在单一自治系统(autonomous system,AS)内决策路由。链路是路由器接口的另一种说法，因此OSPF也称为接口状态路由协议。OSPF通过路由器之间通告网络接口的状态来建立链路状态数据库，生成最短路径树，每个OSPF路由器使用这些最短路径构造路由表。 OSPF路由协议是一种典型的链路状态（Lin OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先)是一个内部网关协议(Interior Gateway Protocol,简称IGP)，用于在单一自治系统(autonomous system,AS)内决策路由。链路是路由器接口的另一种说法，因此OSPF也称为接口状态路由协议。OSPF通过路由器之间通告网络接口的状态来建立链路状态数据库，生成最短路径树，每个OSPF路由器使用这些最短路径构造路由表。 OSPF路由协议是一种典型的链路状态（Link-state）的路由协议，一般用于同一个路由域内。在这里，路由域是指一个自治系统（Autonomous System），即AS，它是指一组通过统一的路由政策或路由协议互相交换路由信息的网络。在这个AS中，所有的OSPF路由器都维护一个相同的描述这个 AS结构的数据库，该数据库中存放的是路由域中相应链路的状态信息，OSPF路由器正是通过这个数据库计算出其OSPF路由表的。作为一种链路状态的路由协议，OSPF将链路状态广播数据包LSA（Link State Advertisement）传送给在某一区域内的所有路由器，这一点与距离矢量路由协议不同。运行距离矢量路由协议的路由器是将部分或全部的路由表传递给与其相邻的路由器。一 OSPF的数据包 OSPF的包类型： 1 HELLO 1 2 Database Description 数据库的描述 DBD 可靠 3 Link-state Request 链路状态请求包 LSR 可靠 4 Link-state Update 链路状态更新包 LSU 可靠 5 Link-state Acknowledment 链路状态确认包 LSACK 1.Hello协议的目的: 1.用于发现邻居

OSPF路由协议

OSPF作为一种内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP），用于在同一个自治域（AS）中的路由器之间发布路由信息。区别于距离矢量协议(RIP)，OSPF具有支持大型网络、路由收敛快、占用网络资源少等优点，在目前应用的路由协议中占有相当重要的地位。基本概念和术语 1. 链路状态 OSPF路由器收集其所在网络区域上各路由器的连接状态信息，即链路状态信息（Link-State），生成链路状态数据库(Link-State Database)。路由器掌握了该区域上所有路由器的链路状态信息，也就等于了解了整个网络的拓扑状况。OSPF路由器利用“最短路径优先算法(Shortest Path First, SPF)”，独立地计算出到达任意目的地的路由。 2. 区域 OSPF协议引入“分层路由”的概念，将网络分割成一个“主干”连接的一组相互独立的部分，这些相互独立的部分被称为“区域”(Area)，“主干”的部分称为“主干区域”。每个区域就如同一个独立的网络，该区域的OSPF 路由器只保存该区域的链路状态。每个路由器的链路状态数据库都可以保持合理的大小，路由计算的时间、报文数量都不会过大。 3. OSPF网络类型根据路由器所连接的物理网络不同，OSPF将网络划分为四种类型：广播多路访问型（Broadcast multiAccess）、非广播多路访问型（None Broadcast MultiAccess，NBMA）、点到点型（Point-to-Point）、点到多点型（Point-to-MultiPoint）。广播多路访问型网络如：Ethernet、Token Ring、FDDI。NBMA型网络如：Frame Relay、X.25、SMDS。Point-to-Point型网络如：PPP、HDLC。 4. 指派路由器（DR）和备份指派路由器（BDR）在多路访问网络上可能存在多个路由器，为了避免路由器之间建立完全相邻关系而引起的大量开销，OSPF 要求在区域中选举一个DR。每个路由器都与之建立完全相邻关系。DR负责收集所有的链路状态信息，并发布给其他路由器。选举DR的同时也选举出一个BDR，在DR失效的时候，BDR担负起DR的职责。点对点型网络不需要DR，因为只存在两个节点，彼此间完全相邻。协议组成OSPF协议由Hello协议、交换协议、扩散协议组成。本文仅介绍Hello协议，其他两个协议可参考RFC2328中的具体描述。当路由器开启一个端口的OSPF路由时，将会从这个端口发出一个Hello报文，以后它也将以一定的间隔周期性地发送Hello报文。OSPF路由器用Hello报文来初始化新的相邻关系以及确认相邻的路由器邻居之间的通信状态。对广播型网络和非广播型多路访问网络，路由器使用Hello协议选举出一个DR。在广播型网络里，Hello 报文使用多播地址224.0.0.5周期性广播，并通过这个过程自动发现路由器邻居。在NBMA网络中，DR负

H3C三层交换机OSPF路由协议(H3C网络设备)

OSPF路由协议【需求】两台PC所在网段，通过两台使用OSPF协议的路由器实现互连互通。【组网图】【配置脚本（一）】 RouterA配置脚本 # sysname RouterA # router id 1.1.1.1 /配置router id 和loopbackO 地址一致/ # radius scheme system # domain system # interface EthernetO/O ip address 10.1.1.1 255.255.255.0 # interface Serial0/0 link-protocol ppp ip address 20.1.1.1 255.255.255.252 # interface NULL0 # interface LoopBack0 ip address 1.1.1.1 255.255.255.255 # ospf 1 /启动ospf路由协议/ area 0.0.0.0 /创建区域0/ network 1.1.1.1 0.0.0.0 /接口loop 0 使能OSPF/ network 10.1.1.0 0.0.0.255 /接口e0/0 使能OSPF/ network 20.1.1.0 0.0.0.3 /接口s0/0 使能OSPF/ 631 OSPF的基本配置

# user-interface con 0 user-interface vty 0 4 # return RouterB配置脚本 # sysname RouterB # router id 1.1.1.2 /配置router id 和loopbackO 地址一致/ # radius scheme system # domain system # interface EthernetO/O ip address 30.1.1.1 255.255.255.0 # interface Serial0/0 link-protocol ppp ip address 20.1.1.2 255.255.255.252 # interface NULL0 # interface LoopBack0 ip address 1.1.1.2 255.255.255.255 # ospf 1 /启动ospf路由协议/ area 0.0.0.0 /创建区域0/ network 1.1.1.2 0.0.0.0 /接口loop 0 使能OSPF/ network 20.1.1.0 0.0.0.3 /接口s0/0 使能OSPF/ network 30.1.1.0 0.0.0.255 /接口e0/0 使能OSPF/ # user-interface con 0 user-interface vty 0 4 # return 【验证】 RouterA和RouterB可以通过OSPF学习到对方路由信息，并可以ping通对方网段。RouterA路由表： [RouterA]disp ip routi ng-table

OSPF路由协议概念及工作原理

OSPF路由协议概念及工作原理 1.概述 OSPF路由协议是一种典型的链路状态（Link-state）的路由协议，一般用于同一个路由域内。在这里，路由域是指一个自治系统（Autonomous System），即AS，它是指一组通过统一的路由政策或路由协议互相交换路由信息的网络。在这个AS中，所有的OSPF路由器都维护一个相同的描述这个AS结构的数据库，该数据库中存放的是路由域中相应链路的状态信息，OSPF路由器正是通过这个数据库计算出其OSPF路由表的。作为一种链路状态的路由协议，OSPF将链路状态广播数据包LSA（Link State Advertisement）传送给在某一区域内的所有路由器，这一点与距离矢量路由协议不同。运行距离矢量路由协议的路由器是将部分或全部的路由表传递给与其相邻的路由器。 2.数据包格式在OSPF路由协议的数据包中，其数据包头长为24个字节，包含如下8个字段： * Version number-定义所采用的OSPF路由协议的版本。 * Type-定义OSPF数据包类型。OSPF数据包共有五种： * Hello-用于建立和维护相邻的两个OSPF路由器的关系，该数据包是周期性地发送的。* Database Description-用于描述整个数据库，该数据包仅在OSPF初始化时发送。 * Link state request-用于向相邻的OSPF路由器请求部分或全部的数据，这种数据包是在当路由器发现其数据已经过期时才发送的。 * Link state update-这是对link state请求数据包的响应，即通常所说的LSA数据包。* Link state acknowledgment-是对LSA数据包的响应。 * Packet length-定义整个数据包的长度。 * Router ID-用于描述数据包的源地址，以IP地址来表示。 * Area ID-用于区分OSPF数据包属于的区域号，所有的OSPF数据包都属于一个特定的OSPF区域。 * Checksum-校验位，用于标记数据包在传递时有无误码。

OSPF路由协议原理

路由基础回顾
https://www.wendangku.net/doc/055088763.html,
? 交换机转发原理？ ? 路由器转发原理？ ? 路由表的形成？根据来源的不同，路由表中的路由通常分为以下三类： - 直连路由； - 由管理员手工配置的静态路由； - 通过动态路由协议所学习的路由；
静态路由路由协议动态路由链路状态路由协议(OSPF、ISIS)
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距离矢量路由协议（RIP、BGP）
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距离矢量路由协议
https://www.wendangku.net/doc/055088763.html,
? 距离矢量协议也称为Bellman-Ford B ll F d协议，网络中路由器向相邻的路由器发送它们的整个的路由表。路由器在从相邻路由器接受到的信息的基础上进行矢量叠加，建立自己的路由表。然后，将信息传递到它的下一跳路由器。这样一级级传递下去以达到全网同步
上图以RIP为例
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距离矢量路由协议
https://www.wendangku.net/doc/055088763.html,
? 距离矢量路由表中的某些路由可能是建立第2手信息的基础之上的，每个路由器都不了解整个网络拓扑，他们只知道与自己直接相连的网络情况，并根据从邻居得到的路由信息更新自己的路由表，进行叠加后转发给其它的邻居 ? 距离矢量路由协议的缺点： - 容易产生路由环路； - 收敛速度慢； - 报文量大，容易占用较多的网络带宽；
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OSPF协议工作原理

据库，生成最短路径树，每个OSPF路由器使用这些最短路径构造路由表。 OSPF路由协议是一种典型的链路状态（Link-state）的路由协议，一般用于同一个路由域内。在这里，路由域是指一个自治系统（Autonomous System），即AS，它是指一组通过统一的路由政策或路由协议互相交换路由信息的网络。在这个AS中，所有的OSPF路由器都维护一个相同的描述这个 AS结构的数据库，该数据库中存放的是路由域中相应链路的状态信息，OSPF路由器正是通过这个数据库计算出其OSPF路由表的。作为一种链路状态的路由协议，OSPF将链路状态广播数据包LSA（Link State Advertisement）传送给在某一区域内的所有路由器，这一点与距离矢量路由协议不同。运行距离矢量路由协议的路由器是将部分或全部的路由表传递给与其相邻的路由器。一 OSPF的数据包 OSPF的包类型： 1 HELLO 1 2 Database Description 数据库的描述 DBD 可靠

OSPF路由协议简介

OSPF路由协议简介据北岸了解，CCNA课程中主要介绍的只有RIP、OSPF和EIGRP三种路由协议，对于这三种协议，目前市场上还常用的一般是OSPF协议。RIP协议由于其本身具有跳数（16跳）和更新周期等因素，限制了网络的规模，使得以跳数为计的路由并非最优路由；同时频繁更新整张周期表，浪费网络带宽，逐跳的更新网络收敛速度慢。因此，渐渐的已被淘汰出局，不再使用了。上期北岸简单介绍了RIP路由协议，今天我们来看看OSPF路由协议的内容。 1.OSPF概述：开放式最短路径优先，一种链路状态路由协议，使用的是触发式更新(当新增链路或链路故障)和更新给网络中权威路由器，直接基于IP协议，协议号为89 (不可靠)，管理距离110。 2.特点有：度量值与带宽有直接关系；组播更新(224.0.0.5&224.0.0.6)；支持等价路由(负载均衡)；支持明文和密文两种方式验证；支持携带掩码，支持VLSM，支持CIDR；采用SPF 算法，保证域内百分百无环；支持区域划分(分级组网)，可适应大规模网络；支持多种链路层网络类型。 3.OSPF中涉及到的英文缩写含义： LSA：链路状态通告，该信息表示了路由器周边链路接口等信息；用于路由器之间传递路由信息； LSDB：链路状态数据库，网络中会选举出一台路由器去收集网络中的所有LSA，形成一个数据库；分发给所有路由器；区域：具有相同区域标识的路由器处于一个区域； OSPF报文 Hello：用于建立、维持邻居关系 DD:用于描述本地的链路数据库 LSR：链路请求信息，用于向对方请求路由 LSU:链路更新信息，用于回复LSR LSack：对报文进行确认 OSPF状态机 DOWN:未启用OSPF时 INIT：初始化状态，当路由器发送了一个hello包后 2-W AY：邻居回复hello给我后置为 FULL：邻居之间链路状态交互完毕，达到每台路由都包括了该网络所有拓扑情况后OSPF 处于该状态；收敛状态； 4.（1）OSPF配置命令 (config)#router ospf *，其中*:代表进程ID，(OSPF在本地可启用多个进程)，本地有效；(config-router)#network x.x.x.x y.y.y.y area *，其中x.x.x.x:需要通告到OSPF网络中的网段；y.y.y.y：反掩码，反掩码中为0的对应网络地址，为1的对应主机地址；其中01必须连续，不能间隔；*表示区域标识。

配置OSPF路由协议

配置OSPF路由协议【实验目的】在继续学习路由器工作原理、应用特点和配置方法的基础上，掌握直连路由、静态路由和动态路由的特点。同时，结合RIP路由协议的配置，学习OSPF路由协议的配置方法。同时，通过对RIP和OSPF 工作原理的对比，掌握距离矢量路由协议和链路状态路由协议的应用特点。【实验要求】（1）熟悉动态路由与静态路由之间的区别。（2）掌握RIP和OSPF在工作原理上的区别。（3）掌握OSPF路由协议的配置方法。（4）掌握OSPF路由协议信息的查看方法。（5）了解OSPF路由协议的应用特点。【背景描述】为了使本实验更贴近于实际应用，特别设计了如下图所示的网络拓扑结构。互连设备的每个端口分配了具有32为掩码的IP地址（子网掩码为255.255.255.252），以保证连接设备的网段只有两个IP地址。在该实验中还使用了一台3层交换机，它不但像路由器一样可以实现RIP协议，而且可以创建VLAN，并实现不同VLAN之间的路由管理。例如，我们可以在Switch-L3上创建一个VLAN10并为其分配一个172.16.1.1/24的IP地址，该VLAN的IP地址将作为加入VLAN10的所有主机的网关地址。PC1通过FastEthernet 0/2端口与Switch-L3连接。PC2连接到路由器Router-B的FastEthernet 0/1端口。【实验拓扑】【实验设备】 S3760交换机 1台 R10（路由器） 2台 V35线缆 1条 PC 2台直连线或交叉线 2台【预备知识】路由器基本配置、OSPF的工作原理及配置。【技术原理】

OSPF路由协议是一种典型的链路状态协议，一般用于同一个路由域内。在这里，路由域是指一个自治系统（Autonomous System，AS）。AS是指一组通过统一的路由策略或路由协议互相交换路由信息的网络，在本实验中我们可以把一个AS域看成由若干个OSPF区域（Area）所组成的大的自治系统，也通常叫做OSPF路由域（Routing Domain）。OSPF做为典型的IGP（Interior Gateway Protocol，内部网关协议）路由协议，它是运行在一个AS内部的路由协议。在这个AS中，所有的OSPF路由器都维护一个相同的AS数据库，该数据库中存放的是该路由域（AS）中相应链路的状态信息，OSPF路由器正式通过这个数据库计算出OSPF路由表的。 OSPF路由协议是基于TCP/IP协议体系而开发的，即OSPF for IP，也就是说它是工作在TCP/IP网络中的。作为一种链路状态路由协议，OSPF将链路状态广播数据包（Link StateAdvertisement，LSA）传送给某一区域内的所有路由器，这一点与距离矢量路由协议（如RIP）不同。运行距离矢量路由协议的路由器是将部分或全部的路由表传递给与其相邻的路由器。OSPF算法通过考虑网络的规模、扩展性、自我恢复能力等高级特性来进一步提高了网络的整体健壮性。OSPF具有如下特点： ●可适应大规模的网络； ●路由变化收敛速度快； ●无路由自环； ●支持可变长子网掩码（VLSM）； ●支持等值路由； ●支持区域划分； ●提供路由分级管理； ●支持验证； ●支持以组播地址发送协议报文； OSPF可以运行在结构复杂的大型网络中，本实验主要实现OSPF在单区域的点对点网络中的配置。在点对点网络中，两个路由器使用Hello协议自动建立相邻关系，这里没有指定路由器（DR）和备份指定路由器（BDR）的选举过程，因为点对点网络中只有两个路由器，不存在指定路由器（DR）和备份指定路由器（BDR）。所有OSPF数据包通过224.0.0.5组播地址来发送。 OSPF路由协议的配置命令为：（1）在全局配置模式下启动OSPF： RSR10(config)#router ospf process-id 像其他的路由协议一样，要允许OSPF的运行，首先要建立OSPF进程处理号，利用命令router ospf process-id在端口上启动OSPF协议。其中process-id（进程号）是用来在这个路由器接口上启动的OSPF 的唯一标识。process-id可以作为识别在一台路由器上是否运行着多个OSPF进程的依据。process-id的取值范围为1～65535。一个路由器上的每个接口都可以选择不同的process-id。但一般来说，不推荐在路由器上运行多个OSPF，因为多个会有拓扑数据库，给路由器带来额外的负担。（2）发布OSPF的网络号和指定端口所在区域的具体命令格式如下所示： RSR10(config)#network address wildcard area area-id · address wildcard：表示运行OSPF端口所在网段地址以及相应的子网掩码的反码。例如，255.255.255.0的反码为0.0.0.255，255.255.255.252的反码为。0.0.0.3等。

图解OSPF路由协议

I.图解OSPF路由协议 1、基本概念数量的增多会导致LSDB非常庞大，占用大量的存储空间，并使得运行SPF算法的复杂度增加，导致CPU负担很重。在网络规模增大之后，拓扑结构发生变化的概率也增大，网络会经常处于不稳定的状态之中，造成网络中有大量的OSPF协报文在传递，降低了网络带宽的利用率。更为严重的是，每一次变化都会导致网络中所有的路由器重新进行路由计算。 OSPF协议通过将自治系统划分为不同的区域（Area）来解决上述问题，区域是从逻辑上将路由器划分为不同的组，每个组用区域号（Area ID）来标识。区域的边界是路由器而不是链路，一个网段只能属于一个区域。其中，区域号为0的称为骨干区域，非骨干区域之间的路由信息必须通过骨干区域来转发。OSPF有两个规定：所有非骨干区域必须与骨干区域保持连通；骨干区域本身也必须保持连通。根据路由器在AS中的不同位置，OSPF路由器可以分为以下四类：区域内路由器（Internal Router）：该类路由器的所有接口都属于同一个OSPF区域。区域边界路由器（ABR，Area Border Router）：该类路由器可以同时属于两个以上的区域，但其中一个必须是骨干区域。ABR用来连接骨干区域和非骨干区域，它与骨干区域之间既可以是物理连接，也可以是逻辑上的连接。骨干路由器（BR，Backbone Router）：该类路由器至少有一个接口属于骨干区域。因此，所有的ABR和位于Area 0的内部路由器都是骨干路由器。自治系统边界路由器（ASBR，Autonomous System Border Router）：与其他AS交换路由信息的路由器称为ASBR。ASBR并不一定位于AS的边界，它有可能是区域内路由器，也有可能是ABR。只要一台OSPF路由器引入了外部路由的信息，它就是 ASBR。每台运行OSPF协议的路由器都必须存在Router ID。RID是一个32比特无符号整数，可以在一个自治系统中唯一地标识一台路由器。RID可以手工配置，也可以自动生成。如果没有通过命令指定RID，则优先选取所有Loopback接口上数值最大的IP地址作为RID；如果当前设备没有配置Loopback接口，将选取它所有已经配置IP地址且链路有效的接口上数值最大的IP地址作为RID。一般情况下，建议配置Loopback接口，并将Loopback接口的IP地址配置为路由器的Router ID，以便于统一管理和区分其他路由器。

OSPF路由协议原理及配置

OSPF路由协议原理及配置协议原理（P147-P159） OSPF路由协议是一种典型的链路状态（Link-state）的路由协议，一般用于同一个路由域内。在这里，路由域是指一个自治系统（Autonomous System），即AS，它是指一组通过统一的路由政策或路由协议互相交换路由信息的网络。在这个AS中，所有的OSPF路由器都维护一个相同的描述这个AS结构的数据库，该数据库中存放的是路由域中相应链路的状态信息，OSPF路由器正是通过这个数据库计算出其OSPF路由表的。 OSPF特点：(P147-148) （1）OSPF无路由自环问题。（2）OSPF支持变长子网掩码VLSM。（3）OSPF支持区域划分、适应大规模网络。（4）OSPF支持等值路径负载分担（Cisco定义最大6条）。（5）OSPF支持验证，防止对路由器、路由协议的攻击行为（6）OSPF路由变化时收敛速度快，可适应大规模网络。（7）OSPF并不周期性地广播路由表，因此节省了宝贵的带宽资源。（8）OSPF被直接封装于IP协议之上（使用协议号89），它靠自身的传输机制保证可靠性。（9）OSPF数据包的TTL值被设为1，即OSPF数据包只能被传送到一跳范围之内的邻居路由器。（10）OSPF以组播地址发送协议报文（对所有DR/BDR路由器的组播地址：224.0.0.6；对所有的SPF路由器的组播地址：224.0.0.5）。 OSPF的hello协议 1.Hello协议的目的: 1.用于发现邻居 2.在成为邻居之前,必须对Hello包里的一些参数进行协商 3.Hello包在邻居之间扮演着keepalive的角色 4.允许邻居之间的双向通信 5.用于在NBMA(Nonbroadcast Multi-access)网络上选举DR和BDR 2.Hello 数据包包含以下内容:（P150） 1.网络掩码（Network Mask）：发送此Hello包的接口子网掩码。 2.Hello间隔（Hello Interval）:发送Hello包的时间间隔（在广播类型和点到点类型网络上是10秒钟，在其他类型网络上是30秒。） 3.路由器优先级（Priority）：用于选举DR、BDR。 4.死亡间隔（Dead Interval）：在这个时间间隔内如果没有收到邻居的Hello 包，则将邻居从邻居列表中删除。

实验OSPF路由协议配置实验报告

浙江万里学院实验报告课程名称：数据通信与计算机网络及实践实验名称：OSPF路由协议配置专业班级：姓名：小组学号：2012014048实验日期：6.6 实验内容： 1、理解OSPF路由协议。 2、在路由器上配置OSPF路由协议，组建一个简单的路由网络。 3、理解并会在路由器中配置使用OSPF协议路由。实验目的： 1、掌握OSPF协议的配置方法。 2、掌握路由器上同时有多种路由协议时的配置方法。实验报告内容本实验要求读者完成一个综合实验项目。实验网络图如下所示，要求一组操作路由器A和B，另一组操作路由器C和D。首先每组自己采用ospf路由协议实现本网段的全连通。之后，将两组路由器再互连起来，并且互连的两个路由器接口采用rip路由协议。利用上述讲解的路由引入技术实现两组的全连通。第一组配置图第二组配置图（一）直接在图中标注各设备接口（包括主机）的IP地址（二）每组完成自己的配置。配置可以分成三步：（1）配置主机和路由器各接口的IP地址；（2）在路由器上配置ospf路由；（3）测试网络的连通性。如果全部连通说明配置正确，否则查找错误并纠正后成绩：教师：李翠莲

再测试。要求写出两台路由器上的ospf路由配置命令。

这一步配置可以分成三步：（1）在路由器上新增加配置rip路由协议，在rip协议的network中只声明新增的网段；（2）在路由器的rip协议中引入ospf协议，ospf协议中引入rip协议。注意只需要在配置了多种路由协议的路由器中需要这样做，只配置一种路由协议的路由器不需要进行路由引入操作，路由引入除了引入路由协议外，还要注意附加引入直连路由；（3）完成后测试各网段的连通性，特别是不同组的主机测试。给出部分测试结果。要求写出两台路由器上新增的rip路由配置和路由引入配置命令。 RouteB（第一组）上的新增路由配置： [RTB]rip [RTB-rip-1]version 2 [RTB-rip-1]undo summary [RTB-rip-1]network 172.20.0.0 RouteB（第一组）上的新增路由引入配置： [RTB-rip-1]import ospf [RTB-rip-1]quit [RTB]ospf [RTB-ospf-1]import rip [RTB-ospf-1]quit RouteC（第二组）上的新增路由配置： [RTC]rip [RTC-rip-1]version 2 [RTC-rip-1]undo summary [RTC-rip-1]network 172.20.0.0 RouteC（第二组）上的新增路由引入配置：

OSPF协议详解分析

OSPF 学习笔记 OSPF 协议号是89，也就是说在ip 包的protocol 中是89，用ip 包来传送数据包格式: 在OSPF 路由协议的数据包中，其数据包头长为24 个字节，包含如下8 个字段： * Version number-定义所采用的OSPF 路由协议的版本。 * Type-定义OSPF 数据包类型。OSPF 数据包共有五种： * Hello-用于建立和维护相邻的两个OSPF 路由器的关系，该数据包是周期性地发送的。 * Database Description-用于描述整个数据库，该数据包仅在OSPF 初始化时发送。 * Link state request-用于向相邻的OSPF 路由器请求部分或全部的数据，这种数据包是在当路由器发现其数据已经过期时才发送的。 * Link state update-这是对link state 请求数据包的响应，即通常所说的LSA 数据包。 * Link state acknowledgment-是对LSA 数据包的响应。 * Packet length-定义整个数据包的长度。 * Router ID-用于描述数据包的源地址，以IP 地址来表示，32bit * Area ID-用于区分OSPF 数据包属于的区域号，所有的OSPF 数据包都属于一个特定的OSPF 区域。 * Checksum-校验位，用于标记数据包在传递时有无误码。 * Authentication type-定义OSPF 验证类型。 * Authentication-包含OSPF 验证信息，长为8 个字节。 FDDI 或快速以太网的Cost 为1，2M 串行链路的Cost 为48，10M 以太网的Cost 为10 等。所有路由器会通过一种被称为刷新（Flooding）的方法来交换链路状态数据。Flooding 是指路由器将其LSA 数据包传送给所有与其相邻的OSPF 路由器，相邻路由器根据其接收到的链路状态信息更新自己的数据库，并将该链路状态信息转送给与其相邻的路由器，直至稳定的一个过程。当路由器有了一个完整的链路状态数据库时，它就准备好要创建它的路由表以便能够转发数据流。CISCO 路由器上缺省的开销度量是基于网络介质的带宽。要计算到达目的地的最低开销，链路状态型路由选择协议（比如OSPF）采用Dijkstra 算法，OSPF 路由表中最多保存6 条等开销路由条目以进行负载均衡，可以通过"maximum-paths" 进行配置。如果链路上出现fapping 翻转，就会使路由器不停的计算一个新的路由表，就可能导致路由器不能收敛。路由器要重新计算客观存它的路由表之前先等一段落时间，缺省值为5 秒。在CISCO 配置命令中"timers spf spf-delay spy-holdtime" 可以对两次连续SPF 计算之间的最短时间（缺省值10 秒）进配置。路由器初始化时Hello 包是用224.0.0.5 广播给域内所有OSPF 路由器，选出DR 后在用224.0.0.6 和DR，BDR 建立邻接。DR 用224.0.0.5 广播给DRother LSA BDR 也是 DRother 用224.0.0.6 广播LSA 给DR 和BDR DR 是在一个以太网段内选举出来的，如果一个路由器有多个以太网段那么将会有多个DR 选举；DR 的选择是通过OSPF 的Hello 数据包来完成的，在OSPF 路由协议初始化的过程中，会通过Hello 数据包在一个广播性网段上选出一个ID 最大的路由器作为指定

OSPF动态路由协议的应用

OSPDF动态路由协议的应用一．实验目的 1．掌握OSPF动态路由协议的原理和配置方法 2．掌握通过OSPF动态路由方式实现网络的连通二．实验描述实验原理如图所示，三层交换机a的f1口连接192.168.10.0/24网段。F2口连接192.168.22.0/24网段。F3接口和路由其f1接口通过192.168.13.0/24网段相连。路由器b的f0接口连接192.168.8.0/24网段。通过配置OSPF协议，保证全网路由。三．实验内容 1.根据实验原理图，划出世界设备的实际网路拓扑连接图，注明设备型号，编号及连线时所用的端口 2.用show命令查看三层交换机的版本信息并大致记录 3.设计网路中各设备接口的ip地址和主机的网络参数。配置主机网络参数，按实际里连接图连接好各设备。 4.配置三层交换机a的f1f2的三层接口以及f3端口所在的Vlan的SVI接口。用show 命令查看ip地址的设置情况并记录。

5.配置路由器b中的f0和f1接口的ip地址，用show命令查看端口的摘要信息并记录

6.全网配置OSPF协议，用show命令查看三层交换机和路由器的路由信息并记录 7.用三台主机互ping，查看并记录结果。

8. 9.配置三层交换机Loopback地址为100.10.1.1，路由器Loopback地址为192.168.1.1，请用相关命令查看此时三层交换机和路由器的Router ID,观察Loopback地址的生效情况，并解释原因。 10.将192.168.8.0／24网段改至Area2，其他胡网络拓扑和配置不变，用PC1ping PC3,查看结果并说明原因。 11.针对第九步胡问题，请设计方案并完成配置，实现全网路由。四．实验总结 1．本实验的收获通过这次实验明白了ospf动态路由协议的一些配置和应用，把书上的内容进行了实践。并且把前面实验的一些东西复习了一下。 2．目前还存在的疑虑及设想。 3．还是要多多上机练习才能把配置搞好。

简述OSPF动态路由协议

学生毕业论文题目简述OSPF动态路由协议作者姓名 *** 系别 *** 专业计算机应用技术班级 *** 指导教师 *** 完成日期 **** 年 **月 ** 日

简述OSPF动态路由协议摘要：本文主要介绍了OSPF协议基本特点、链路状态算法的路由计算过程、OSPF基本概念、OSPF协议的协议报文与状态变化、OSPF的路由计算过程和一个区域配置OSPF的相关步骤。通过本文介绍可以了解OSPF的相关原理、OSPF运行的步骤及配置OSPF的相关命令。 OSPF是一种基于开放标准的链路状态型路由选择协议。OSPF是一种强壮的、可扩展的路由选择协议，适用于今天的异构网络。 OSPF的良好扩展能力是通过体系化设计而获得的。可以将一个OSPF网络规划分成多个区域，它们允许进行全面的路由更新控制。通过在一个恰当设计的网络中定义区域，可以减少路由额外开销并提高系统性能。关键词：开放最短路径优先指定路由器备用指定路由器路由ID 1 引言随着Internet技术在全球范围的飞速发展，世界各地的个人和企业单位都纷纷接入到这个世界上最大的计算机网络中。接入到Internet的自治系统有大有小，小型自治系统因其网络结构简单往往采用静态路由技术即可完成自治系统内的路由寻址，然而大、中型自治系统的网络拓扑结构往往更加复杂，采用依靠人工分配的静态路由技术存在很大的困难，因此根据合理的路由寻址算法设计的动态路由技术随之诞生，而OSPF动态路由技术因其功能强大、可拓展性强和网络性能优越在动态路由技术中格外优秀，被广泛应用于各大、中型自治系统中。 2 OSPF的基本特点及链路状态算法基本过程 2.1 OSPF基本特点如下： 2.1.1支持无类域内路由（CIDR）： OSPF是专门为TCP/IP环境开发的路由协议，显式支持无类域内路由（CIDR）和可变长子网掩码（VLSM）。 2.1.2无路由自环：由于路由的计算基于详细链路状态信息（网络拓扑信息），因此OSPF计算的路由无自环。 2.1.3收敛速度快：触发式更新，一旦拓扑结构发生变化，新的链路状态信息立刻泛洪，对拓扑变化敏感。 2.1.4使用IP组播收发协议数据： OSPF路由器使用组播和单播收发协议数据，因此占用的网络流量很小。 2.1.5支持多条等值路由：当到达目的地的等开销路径有多条时，流量被均衡地分担在这些等开销路径上。 2.1.6支持协议报文的认证： OSPF路由器之间交换的所有报文都被验证。 2.2 OSPF的链路状态算法：

OSPF是一种典型的链路状态路由协议

OSPF是一种典型的链路状态路由协议。采用OSPF的路由器彼此交换并保存整个网络的链路信息，从而掌握全网的拓扑结构，独立计算路由。因为RIP路由协议不能服务于大型网络，所以，I ETF的IGP工作组特别开发出链路状态协议——OSPF。目前广为使用的是OSPF第二版，最新标准为RFC2328。 OSPF作为一种内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP），用于在同一个自治域（AS）中的路由器之间发布路由信息。区别于距离矢量协议(RIP)，OSPF具有支持大型网络、路由收敛快、占用网络资源少等优点，在目前应用的路由协议中占有相当重要的地位。 1. 链路状态 OSPF路由器收集其所在网络区域上各路由器的连接状态信息，即链路状态信息（Link-State），生成链路状态数据库(Link-State Database)。路由器掌握了该区域上所有路由器的链路状态信息，也就等于了解了整个网络的拓扑状况。OSPF路由器利用“最短路径优先算法(Shortest Path First, SPF)”，独立地计算出到达任意目的地的路由。 2. 区域 OSPF协议引入“分层路由”的概念，将网络分割成一个“主干”连接的一组相互独立的部分，这些相互独立的部分被称为“区域”(Area)，“主干”的部分称为“主干区域”。每个区域就如同一个独立的网络，该区域的OSPF路由器只保存该区域的链路状态。每个路由器的链路状态数据库都可以保持合理的大小，路由计算的时间、报文数量都不会过大。 3. OSPF网络类型根据路由器所连接的物理网络不同，OSPF将网络划分为四种类型：广播多路访问型（Broadcast multiAccess）、非广播多路访问型（None Broadcast MultiAccess，NBMA）、点到点型（Point-to-Point）、点到多点型（Point-to-MultiPoint）。广播多路访问型网络如：Ethernet、Token Ring、FDDI。NBMA型网络如：Frame Relay、X.25、SMDS。Point-to-Point型网络如：PPP、HDLC。 4. 指派路由器（DR）和备份指派路由器（BDR）在多路访问网络上可能存在多个路由器，为了避免路由器之间建立完全相邻关系而引起的大量开销，OSPF要求在区域中选举一个DR。每个路由器都与之建立完全相邻关系。DR负责收集所有的链路状态信息，并发布给其他路由器。选举DR 的同时也选举出一个BDR，在DR失效的时候，BDR担负起DR的职责。点对点型网络不需要DR，因为只存在两个节点，彼此间完全相邻。协议组成OSPF 协议由Hello协议、交换协议、扩散协议组成。本文仅介绍Hello协议，其他两个协议可参考RFC2328中的具体描述。当路由器开启一个端口的OSPF路由时，将会从这个端口发出一个Hello报文，以后它也将以一定的间隔周期性地发送Hello报文。OSPF路由器用Hello报文来初始化新的相邻关系以及确认相邻的路由器邻居之间的通信状态。