《OSPF路由技術(shù)》任務(wù)驅(qū)動電子教案一、教案基本信息課程名稱：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與管理授課章節(jié)：任務(wù)14OSPF路由技術(shù)課時安排：6課時（理論3課時+實踐3課時）授課對象：網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)大三學(xué)生前置知識：動態(tài)路由基礎(chǔ)（RIP）、自治域系統(tǒng)（AS）概念、路由表原理、路由器基本配置二、任務(wù)情景某學(xué)院完成二期校園網(wǎng)建設(shè)，需將原單區(qū)域骨干網(wǎng)絡(luò)擴展為多區(qū)域OSPF架構(gòu)，實現(xiàn)主校區(qū)（Area0，172.16.1.0/24）與分校區(qū)（Area1，192.168.10.0/24）的互聯(lián)互通。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲邪?臺路由器：主校區(qū)出口路由器（Router1）、電信中轉(zhuǎn)路由器（Router2，連接Area0與Area1，作為ABR）、分校區(qū)接入路由器（Router3）。需通過多區(qū)域OSPF配置，優(yōu)化路由收斂速度，減少LSA泛洪范圍，確保兩校區(qū)主機（PC1、PC2）及互聯(lián)網(wǎng)（200.100.10.0/24、200.100.20.0/24）的穩(wěn)定通信。三、教學(xué)目標(biāo)（一）知識目標(biāo)理解OSPF路由協(xié)議的定義、特點及與RIP的差異掌握OSPF核心術(shù)語（Router-ID、DR/BDR、鄰居/鄰接、LSA、LSDB）熟悉OSPF多區(qū)域設(shè)計原理（骨干區(qū)域Area0、非骨干區(qū)域、ABR/ASBR角色）了解OSPF路由計算過程（鏈路狀態(tài)算法、SPF算法、鄰接關(guān)系建立步驟）（二）技能目標(biāo)能夠規(guī)劃多區(qū)域OSPF網(wǎng)絡(luò)地址，配置路由器接口IP能夠熟練配置單區(qū)域/多區(qū)域OSPF（指定Router-ID、通告網(wǎng)絡(luò)、劃分區(qū)域）能夠配置DR/BDR優(yōu)先級、修改鏈路Cost值，優(yōu)化OSPF路由能夠通過showipospfneighbor、showipospfdatabase等命令驗證OSPF配置能夠排查OSPF常見故障（鄰居無法建立、路由未學(xué)習(xí)、區(qū)域配置錯誤）（三）素質(zhì)目標(biāo)認(rèn)識我國網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢，樹立“自主創(chuàng)新”的科技強國意識理解OSPF鏈路狀態(tài)協(xié)作機制，培養(yǎng)職場團隊合作與溝通能力遵守6S現(xiàn)場管理標(biāo)準(zhǔn)，保持實訓(xùn)環(huán)境整潔、設(shè)備與線纜擺放有序提升安全操作意識，嚴(yán)格按照設(shè)備規(guī)范配置OSPF協(xié)議，避免網(wǎng)絡(luò)動蕩四、教學(xué)重點與難點（一）教學(xué)重點OSPF核心原理（鄰居/鄰接關(guān)系建立、DR/BDR選舉、LSA泛洪、SPF計算）多區(qū)域OSPF配置步驟（指定Area0、配置ABR、通告區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）OSPF路由驗證與故障排查方法（二）教學(xué)難點OSPF鄰接關(guān)系建立的完整過程（Down→Init→2-Way→Exstart→Exchange→Loading→Full）DR/BDR選舉機制（優(yōu)先級、Router-ID、非搶占性）及廣播型網(wǎng)絡(luò)適配多區(qū)域OSPF的區(qū)域規(guī)則（Area0必須連續(xù)、非骨干區(qū)域需直連Area0、ABR路由匯總）OSPF三張表（鄰居表、拓?fù)浔?、路由表）的關(guān)聯(lián)與同步邏輯（三）教學(xué)重點難點解決方法利用多媒體開展教學(xué)：PPT、圖片、視頻等展示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、通信過程等內(nèi)容。針對關(guān)鍵知識點進行專題輔導(dǎo)，教師演示學(xué)生技能學(xué)習(xí)與實踐階段檢查并記錄，發(fā)現(xiàn)問題，專題輔導(dǎo)，啟發(fā)學(xué)生實踐提高抽查記成績，教師總結(jié)點評學(xué)生分析、總結(jié)經(jīng)驗，并按照經(jīng)驗修改并創(chuàng)新設(shè)計，從而達(dá)到能力訓(xùn)練與能力拓展的目標(biāo)。五、教學(xué)方法與手段（一）教學(xué)方法任務(wù)驅(qū)動法：以“校園網(wǎng)多區(qū)域OSPF配置”為核心任務(wù)，拆解為“接口配置→單區(qū)域OSPF→多區(qū)域劃分→DR/BDR優(yōu)化→故障排查”子任務(wù)，逐步推進學(xué)習(xí)對比教學(xué)法：對比OSPF與RIP的差異（算法、度量、適用場景），突出OSPF在大型網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢動畫演示法：通過動態(tài)演示OSPF鄰接關(guān)系建立、DR/BDR選舉過程，直觀講解復(fù)雜原理項目實訓(xùn)法：分組完成校園網(wǎng)多區(qū)域OSPF配置項目，模擬真實網(wǎng)絡(luò)工程場景（二）教學(xué)手段多媒體課件：展示OSPF術(shù)語、多區(qū)域設(shè)計、鏈路狀態(tài)算法等核心知識點網(wǎng)絡(luò)模擬軟件：使用EVE模擬器搭建校園網(wǎng)多區(qū)域拓?fù)?，實時演示OSPF配置與驗證真機設(shè)備：采用國產(chǎn)路由器（如銳捷RG-RSR系列）進行實操，還原企業(yè)級配置環(huán)境在線工具：通過OSPF模擬器可視化展示LSDB同步、SPF算法計算過程六、教學(xué)過程設(shè)計（一）任務(wù)導(dǎo)入（15分鐘）情景呈現(xiàn)：展示學(xué)院二期校園網(wǎng)拓?fù)鋱D（主校區(qū)Area0、分校區(qū)Area1、ABRRouter2），提出需求——“實現(xiàn)兩校區(qū)自動互通，優(yōu)化路由收斂與LSA泛洪范圍”問題引導(dǎo)：為何單區(qū)域OSPF在大型網(wǎng)絡(luò)中會出現(xiàn)LSDB過大、收斂緩慢的問題？如何通過多區(qū)域劃分減少LSA泛洪范圍？為什么非骨干區(qū)域必須與Area0直連？任務(wù)拆解：子任務(wù)1：配置Router1/Router2/Router3的接口IP子任務(wù)2：配置單區(qū)域OSPF（全量劃入Area0），驗證兩校區(qū)連通性子任務(wù)3：劃分多區(qū)域（Router1→Area0，Router2→Area0/1，Router3→Area1）子任務(wù)4：配置DR/BDR優(yōu)先級，優(yōu)化廣播型網(wǎng)絡(luò)OSPF性能子任務(wù)5：測試多區(qū)域連通性，排查故障（二）知識講解（135分鐘）1.OSPF路由概述（25分鐘）OSPF定義：開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議，鏈路狀態(tài)IGP，適用于大型網(wǎng)絡(luò)OSPF與RIP對比：對比維度OSPFRIP算法類型鏈路狀態(tài)（傳遞LSA）距離矢量（傳遞路由表）度量標(biāo)準(zhǔn)鏈路Cost（帶寬）跳數(shù)最大跳數(shù)無（支持大型網(wǎng)絡(luò)）15跳（16跳不可達(dá)）收斂速度快（觸發(fā)更新）慢（周期性更新）適用場景中大型企業(yè)網(wǎng)、校園網(wǎng)小型網(wǎng)絡(luò)OSPF核心特點：無自環(huán)、區(qū)域劃分、組播發(fā)送、支持驗證、快速收斂2.OSPF核心技術(shù)術(shù)語（35分鐘）自治系統(tǒng)（AS）：一組使用相同IGP的路由設(shè)備集合，OSPF工作在單一AS內(nèi)Router-ID：32位路由器標(biāo)識，手工配置優(yōu)先，自動選舉順序：Loopback最大IP→物理接口最大IP度量值（Cost）：默認(rèn)Cost=10^8/接口帶寬（100M接口Cost=1），可手工修改報文類型：5種報文（Hello、DBD、LSR、LSU、LSAck），功能如下：報文類型功能Hello發(fā)現(xiàn)/維持鄰居關(guān)系，攜帶DR/BDR信息DBD傳遞LSDB摘要（LSA頭部）LSR請求缺失的LSA詳細(xì)信息LSU發(fā)送完整LSA，更新拓?fù)銵SAck確認(rèn)LSU，保證可靠性鄰居與鄰接：鄰居：Hello報文參數(shù)匹配（區(qū)域、認(rèn)證、Hello間隔等），狀態(tài)2-Way鄰接：完成LSDB同步，狀態(tài)Full（僅DR/BDR與DRother建立鄰接）DR與BDR：廣播型網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)）中選舉，減少鄰接數(shù)量，DR泛洪LSA，BDR備份三張表：鄰居表：存儲鄰居Router-ID、狀態(tài)、接口等信息（showipospfneighbor）拓?fù)浔恚↙SDB）：存儲全網(wǎng)LSA，同一區(qū)域LSDB一致（showipospfdatabase）路由表：SPF算法計算的最佳路由，標(biāo)記為“O”（showiproute）3.OSPF多區(qū)域技術(shù)（30分鐘）單區(qū)域問題：LSDB龐大、SPF計算頻繁、LSA泛洪范圍廣，影響設(shè)備性能多區(qū)域優(yōu)勢：限制LSA泛洪范圍、減少LSDB規(guī)模、加快收斂、支持路由匯總區(qū)域類型：骨干區(qū)域（Area0）：必須存在且連續(xù)，負(fù)責(zé)區(qū)域間路由傳遞非骨干區(qū)域（Area1/2...）：需直連Area0，不能直接互通路由器角色：區(qū)域內(nèi)路由器（IR）：所有接口在同一區(qū)域骨干路由器（BR）：至少一個接口在Area0區(qū)域邊界路由器（ABR）：連接多個區(qū)域（如Area0與Area1），匯總區(qū)域路由自治系統(tǒng)邊界路由器（ASBR）：連接不同AS（如OSPF與RIP）多區(qū)域規(guī)則：Area0必須連續(xù)，非骨干區(qū)域需直連Area0LSA僅在區(qū)域內(nèi)泛洪，跨區(qū)域路由由ABR轉(zhuǎn)發(fā)ABR擁有所連區(qū)域的LSDB，負(fù)責(zé)區(qū)域間路由匯總4.OSPF路由計算過程（45分鐘）鄰接關(guān)系建立步驟：Down：初始狀態(tài)，未收到Hello報文Init：收到Hello報文，但未包含自身Router-ID2-Way：收到包含自身Router-ID的Hello，建立鄰居關(guān)系（廣播型網(wǎng)絡(luò)需選舉DR/BDR）Exstart：選舉主從（Router-ID大為主），交換空DBD報文Exchange：交換DBD報文（LSDB摘要），對比LSA差異Loading：發(fā)送LSR請求缺失LSA，接收LSU并回復(fù)LSAckFull：LSDB同步完成，建立鄰接關(guān)系鏈路狀態(tài)算法流程：建立鄰居→交換LSA→構(gòu)建LSDB基于LSDB生成帶權(quán)有向圖使用SPF算法（Dijkstra）計算以自身為根的最短路徑樹提取最短路徑樹中的網(wǎng)絡(luò)路由，加載到路由表SPF算法示例：以Router1為根，計算到分校區(qū)192.168.10.0/24的Cost總和（Router1→Router2：Cost=1，Router2→Router3：Cost=1，總Cost=2）5.OSPF配置命令（20分鐘）基礎(chǔ)配置命令：驗證命令：查看鄰居表：showipospfneighbor查看LSDB（拓?fù)浔恚簊howipospfdatabase查看OSPF路由表：showipospfroute查看接口OSPF信息：showipospfinterfacegigabitEthernet0/0（三）任務(wù)實施（90分鐘）1.實驗準(zhǔn)備（15分鐘）分組分工：5人一組，確定“拓?fù)浯罱▎T”“配置員”“測試員”“記錄員”“故障排查員”角色拓?fù)浯罱ǎ涸贓VE模擬器中搭建校園網(wǎng)多區(qū)域拓?fù)洌≧outer1：主校區(qū)；Router2：ABR；Router3：分校區(qū)；PC1/PC2：兩校區(qū)主機）地址規(guī)劃：依據(jù)表14-2配置設(shè)備接口IP（核心地址如下）：設(shè)備接口IP地址/子網(wǎng)掩碼區(qū)域備注Router1Gi0/0200.100.10.1/24Area0連接Router2Router1Gi0/1172.16.1.1/24Area0主校區(qū)網(wǎng)關(guān)Router2Gi0/0200.100.10.2/24Area0連接Router1（ABR）Router2Gi0/1200.100.20.1/24Area1連接Router3（ABR）Router3Gi0/0192.168.10.1/24Area1分校區(qū)網(wǎng)關(guān)Router3Gi0/1200.100.20.2/24Area1連接Router2PC1網(wǎng)卡172.16.1.2/24-主校區(qū)主機（網(wǎng)關(guān)172.16.1.1）PC2網(wǎng)卡192.168.10.2/24-分校區(qū)主機（網(wǎng)關(guān)192.168.10.1）2.配置實施（60分鐘）步驟1：配置接口IP分別在Router1、Router2、Router3上配置接口IP（參考地址規(guī)劃），完成后通過show