在Cisco环境中配置OSPF接口成本

先决条件：开放最短路径优先（OSPF）协议

开放最短路径优先（OSPF）是一种路由协议，用于在自治系统内部交换路由信息。 这是一种链路状态协议，与RIP等距离矢量协议相比，它提供了一种更高效且可扩展的路由方式。该协议采用分层网络设计，每个区域都拥有自己的链路状态数据库，而同一区域内的所有路由器都拥有关于该区域的相同信息。 Dijkstra算法用于根据可用的链路状态信息，计算出网络中两个点之间的最短路径。

OSPF的关键点/要点

• 它使用不同的指标来确定最佳的交通路径，这些指标包括成本、带宽、延迟、可靠性和负载情况等。
• 它利用“管理距离”这一概念来决定在路由器上配置了多个路由协议时，应该使用哪种路由协议。
• OSPF会在每个多访问网络中选举出一个指定路由器（DR）以及一个备份的指定路由器（BDR），以此来减少因邻居发现而产生的网络流量。
• OSPF支持身份验证功能，以确保只有经过授权的路由器才能参与OSPF网络。此外，它还支持多种功能，例如路由汇总、虚拟链路以及路由重分布等。
• OSPF支持IPv4和IPv6网络。
• 它允许配置不同类型的网络连接，包括点对点连接、广播连接以及非广播连接。
• OSPF消息包括Hello数据包、链路状态通告(LSA)数据包以及数据库描述(DBD)数据包。
• OSPF包含多种类型的区域，包括标准区域、Stub区域、完全Stub区域以及非完全Stub区域（NSSA）。
• 由于OSPF具有可扩展性、收敛速度快的特点，且能够支持分层网络设计，因此被广泛用于企业网络和服务提供商网络中。
• OSPF包含多种类型的LSA，包括路由器LSA、网络LSA、摘要LSA以及外部AS LSA。

OSPF中的链路状态通告

在OSPF中，LSA（链路状态公告）是由路由器发送的消息，用于向邻近的路由器通报其本地网络以及各条链路的状态信息。OSPF网络中的每台路由器都维护着一个链路状态数据库，该数据库中包含了网络中所有LSA的副本。链路状态数据库被用来计算到达网络中每个目标网络的最短路径。OSPF中使用了多种类型的LSA。

• 路由器LSA：每个路由器都会生成有关其直接连接的链路的信息，以便进行公告。
•  网络LSA：由多接入网络上的指定路由器生成，用于发布有关该网络的信息。
• 总结：LSA这些信息是由区域边界路由器生成的，用于宣传其他区域内的网络的相关信息。
• 外部LSA：这些信息是由自治系统边界路由器生成的，用于向OSPF域之外的网络发布相关信息。
• 类型4的LSA：该消息是由主干区域内的ASBR生成的，用于向其他区域宣告该区域内存在ASBR的事实。
• 类型5的LSA：该路由是由 ASBR 生成的，其作用是将来自该 AS 的外部路由通告到 OSPF 域中。
• Type 7 LSA：用于那些并非完全属于NSSA区域的区域中，以宣传从NSSA区域到OSPF域中的外部路由信息。

简而言之，LSAs被分发到整个OSPF域中，以确保所有路由器都能获得关于网络拓扑结构的相同信息。路由器利用这些LSAs中的信息来计算到达各个目标网络的最短路径。

OSPF区域

OSPF将网络划分为多个区域，这样可以减少路由器之间需要交换的路由信息的数量。OSPF区域有几种不同的类型：

• 主干区域（区域0）：这是OSPF网络的核心区域，所有OSPF网络都需要这个区域。它连接着其他所有的OSPF区域。
• 标准区域：所谓的标准区域，指的是那些并非骨干区域（即区域0）的OSPF区域。
• 完全被遗忘的区域：在完全不配置路由的区域中，所有外部路由都会被替换为一个默认的路由。这样一来，该区域内的路由信息就会减少，从而便于管理。
• 不太稳固的区域（NSSA）：NSSA是一种区域类型，在该区域内，外部路由是被允许的，但这些路由会被转换为NSSA内部的路由。这样，该区域就可以与外部网络相连，同时还能保持OSPF的优势特性。
• 完全符合NSSA标准：在完全符合NSSA标准的环境中，外部路由会被转换为NSSA内部的路由，同时还会在该区域内引入一个默认路由。这样，该区域内的路由信息就会减少，从而简化管理过程。
• 过境区：一个传输区域是指一个OSPF区域，所有需要传输数据的流量都必须经过这个区域才能到达另一个OSPF区域。通常，传输区域会将多个标准区域与主干区域连接起来。

每个OSPF区域都拥有自己的拓扑数据库，该数据库中包含该区域内路由器和网络的相关信息。这样，OSPF就可以为每个区域维护独立的路由表，从而减少了路由器之间需要交换的路由信息的数量。

OSPF的工作原理是什么？

OSPF（开放最短路径优先）是一种链路状态路由协议。该协议通过构建网络的完整拓扑结构来工作。OSPF路由器会交换关于它们所连接的链路的信息，从而构建出整个网络的地图。然后，利用这张地图来计算到达目标点的最短路径。因此，OSPF是一种高效的路由协议。

1. OSPF路由器能够发现其周围的邻居设备：OSPF路由器通过发送“hello消息”来发现周围的路由器，并建立邻接关系。路由器之间会交换“hello消息”，以确定它们是否处于同一网络段中，并协商一致的OSPF参数。
2. OSPF路由器会交换链路状态信息。OSPF路由器会交换链路状态通告（LSA），这些通告描述了它们所连接的链路的当前状态。这些LSA会在整个网络中传播，从而构建出网络的完整拓扑结构。
3. OSPF路由器会计算出到达目标的最短路径。OSPF路由器利用接收到的LSA信息来构建网络中的最短路径树，同时采用Dijkstra算法来计算到达每个目标点的最短路径。
4. OSPF路由器会选择通往目标的最佳路径。OSPF路由器会根据路径的总成本来选择通往目的地的较佳路径。路径的总成本是由沿路径上的各个链路的成本之和决定的。之后，路由器会将数据包转发到所选路径上的下一个路由器。

简而言之，OSPF的工作原理是：首先构建网络的完整拓扑图，然后使用Dijkstra算法计算出到达目标节点的最短路径。最后，根据路径的总成本来选择最优路径。OSPF路由器通过持续监控网络并更新其LSA信息来保持网络的拓扑结构。当网络发生变化时，路由器能够迅速做出响应。

在Cisco Packet Tracer中配置OSPF，并验证两台路由器之间的连接是否正常。

下面，我们将以 CISCO Packet Tracer 为例，来配置该网络中的 OSPF 路由协议。该网络中包含两台路由器、两台交换机以及两台 PC 设备，如图 1 所示。现在，打开 CISCO Packet Tracer，然后选择如下所示的设备：

序号

设备/装置

数量

1

2

3

PC	2
交换机	2
路由器	2

• 使用自动连接线来将各个设备相互连接在一起，连接方式如图1所示。

图1：OSPF配置

现在，我们需要按照下表所示的方式，为每台计算机和路由器分配IP地址。具体操作步骤如下：

编号：S.NO

设备/装置

接口/界面

IPv4地址

子网掩码

默认网关

01020304

PC1		192.168.1.2	255.255.255.0	192.168.1.3
PC2		192.168.2.2	255.255.255.0	192.168.2.3
路由器0	千兆以太网0/0	192.168.1.3	255.255.255.0
千兆以太网0/1	192.168.3.2	255.255.255
路由器1	千兆以太网0/0	192.168.2.3	255.255.255.0
千兆以太网0/1	192.168.3.3	255.255.255.0

步骤1：选择pc1，然后继续操作。桌面电脑然后选择IP配置并将IP地址分配给pc1，如下所示：

图2：pc1配置

步骤2选择PC2，然后继续操作。桌面电脑然后选择IP配置如下所示，将IP地址分配给PC1。

图3：PC2配置

步骤3：在这里，我们有两种方法来为路由器0分配IP地址：

1. 图形方法：请选择 router0。R0去配置/设置然后选择千兆以太网0/0然后分配/安排IP地址：192.168.1.3同样地，也这样做吧。千兆以太网0/1分配/指派IP地址：192.168.1.3如下图所示：

图4：路由器0的配置情况

命令行：采用这种方法时，首先选择路由器R0，然后再进行后续操作。CLI请按照以下说明输入相应的命令，以设置GigabitEthernet0/0和GigabitEthernet0/1的IP地址：
 

          千兆以太网0/0
路由器 > 启用
Router#配置终端模式
Router(config)#接口GigabitEthernet0/0
Router(config-if)#ip address 192.168.1.3 255.255.255.0

  千兆以太网0/1
Router(config)#接口GigabitEthernet0/0
Router(config-if)#ip address 192.168.1.3 255.255.255.0
 

步骤4：请选择路由器R1，操作方式与图中所示相同。步骤2分配/指定IP地址如表格II所示连接到GigabitEthernet0/1和GigabitEthernet0/0接口。

完成这些步骤之后，接下来我们需要配置两个路由器R0和R1上的OSPF协议。
 

步骤1：请选择路由器R0，然后进入CLI界面，输入以下命令：
 

路由器 > 启用
Router# 配置模式
Router(config)#router ospf 1
Router(config-router)#网络设置：192.168.1.0 0.0.0.255 区域0
Router(config-router)#网络192.168.3.0 0.0.0.255 区域0

步骤2：请选择路由器R1，然后进入CLI界面，输入以下命令：

路由器 > 启用
Router# 配置模式
Router(config)#router ospf 2
Router(config-router)#网络192.168.2.0 0.0.0.255 区域0
Router(config-router)#网络192.168.3.0 0.0.0.255 区域0

在配置完 OSPF之后，我们需要验证该路由协议是否正常工作。为此，我们可以从PC1向PC2发送ping测试。请选择PC1，然后进行操作。命令提示符然后输入以下命令：

Ping 192.168.2.3

如图5所示，数据包已经成功接收，现在OSPF功能也正常运行了。

图5：从pc1到pc2的ping值

现在，我们将从 PC2 向 PC1 发送请求，具体命令如下：

Ping 192.168.1.3

如图6所示，数据包已经成功接收，这意味着OSPF功能运行正常。

图5：从pc2到pc1的ping值

什么是OSPF接口成本？

OSPF（开放最短路径优先）中的接口成本是一种用于确定到达目标的最佳路径的度量指标。它代表了通过特定链路传输数据的成本，其计算方式基于该链路的带宽。在Cisco路由器中，计算接口成本的公式如下：

接口成本 = 参考带宽（Mbps）/ 接口带宽（Mbps）

默认情况下，参考带宽的值为100Mbps。在OSPF中，接口成本在决定路径选择过程中起着至关重要的作用。当OSPF收到多条通往目的地的路径时，它会选择累计接口成本最低的路径。也就是说，总成本（即所有接口成本的总和）最低的路径会被选为通往目的地的“最佳路径”。

网络管理员可以通过调整特定接口的代价来操控路径选择过程。例如，增加某个接口的代价会使得OSPF更不愿意使用该路径；而降低该接口的代价则会使OSPF更倾向于使用该路径。

总结来说，OSPF接口成本是一个非常重要的指标，它被OSPF用来确定到达目标的最佳路径。通过调整路径选择过程，网络管理员可以优化网络性能。

示例：如何计算路径成本

为了计算从路由器R0到路由器R1的路线成本，请参考下图7所示的内容。

图7：从R0到R1的路径成本

如图7所示，路径R1到R2的传输成本分别为10和16。为了计算总的传输成本，可以使用以下公式：

成本 = 10^8bps / BW bps

成本 = 100,000 kbps/带宽 kbps

成本从R1到R2的变化为：100000 kbps / 10000 kbps + 100000 kbps / 6000 kbps

= 10 + 16 = 26

为了了解该接口的运营成本，可以在 Cisco Packet Tracer中按照以下命令进行操作：

路由器>启用

Router#查看路由信息

如图8所示，被高亮显示的部分即为该路线的成本。

图8：该路线的成本

同样地，我们可以通过同样的步骤来计算出另一种情况的成本。

如何改变界面成本？

改变OSPF的代价可以影响最优路径的确定。有三种方法可以用来修改OSPF的代价。

• 直接配置OSPF的代价参数
• 修改接口带宽（BW）
• 修改用于计算成本的公式中的分子部分（参考带宽）。

直接配置OSPF的代价参数

要直接配置 OSPF的代价，可以在接口配置模式下使用以下命令来实现。

路由器 > 进入
Router# 配置模式

Router(config-if)#ip ospf cost 20

如图9所示，被标出的部分代表了该接口的新成本。

图9：直接配置OSPF成本参数

修改接口带宽

要修改接口带宽，请在接口配置模式下使用以下命令。

路由器 > 进入
Router# 配置模式
Router(config-if)#带宽 2000
Router(config-if)#退出

修改用于计算成本的公式中的分子部分。

要修改成本公式中的分子部分，请在OSPF配置模式下使用以下命令。

(config)#router ospf <进程ID>
(config-router) # auto-cost参考带宽 <带宽>

<process-id>：OSPF进程ID
< bandwidth >：成本公式中的分子部分

以下是OSPF成本的计算结果：