08-路由协议

RIP

• Distance Vector protocol

• Metric：跳数，最大为15跳

RIP v1

• 30s广播一次

• 负载均衡：跳数相同时进行，默认4条，最多6条

限制

• 只区分A类、B类、C类地址，不发送掩码，因而无法支持VLSM，CIDR

• 在255.255.255.255广播而非多播，占用带宽

• 无认证

RIP v2

• 使用180s的计时器和水平分割避免环路

• 支持VLSM、CIDR

• 支持多播

• 支持认证

运行方式

• 接口在224.0.0.9多播路由更新

• 当指定接口收到路由更新信息时，会被接受并更新路由表

• 该接口直接连接的子网会被广播

RIP配置

# v1 配置
Router(config)# router rip # 配置RIP
Router(config-router)# network <network> # 添加网络

版本选择问题

直接使用router rip默认为v1

# v2 配置
Router(config)# router rip # 配置RIP
Router(config-router)# version 2 # 使用RIP v2
Router(config-router)# network <network> # 添加网络

# 查看RIP信息
Router# show ip route # 查看路由表
Router# show ip protocols # 查看路由协议

Gateway of last resort is not set
  10.0.0.0  is variably subnetted, 2 subnets

R   10.2.2.0 (120/1) via 10.1.1.2 (120/2), 00:00:00, Serial0/0/0
# 120/1: 120为距离，1为度量值

# Debug
Router# debug ip rip # 查看RIP调试信息
Router# undebug all # 关闭所有调试

OSPF

• Open Shortest Path First

• Link State protocol

• 相较于RIP系列更加先进

基本术语

• Link：两个设备之间的物理链路

• Link-State：链路状态信息，包含接口信息和 Neighbor 的关系

• LSA：Link-State Advertisement，链路状态广播，包含链路状态信息

  • 发送 Router ID 时的 LSA 为Type 1

OSPF数据库

• Neighborship Database：存储已经建立双向连接的邻居信息（区域内所有机器不同）

• Topology Database：存储所有链路状态信息（区域内所有机器都相同）

• Routing Table：存储最短路径（区域内所有机器不同）

度量值/开销

• $Cost= \frac{10^8}{Bandwidth}$

• 原因：距离短的路径若带宽小则不一定更快

• 同链路上的所有接口都需要设置相同的Cost

Router ID 选择顺序

1. 手动配置的Router ID

2. 最高的环回地址（Loopback地址）

3. 最高的活动接口的IP地址

OSPF网络种类

类型	描述
广播多路复用网络	以太网
非广播多路复用网络	Frame Relay
点到点网络	HDLC、PPP

DR/BDR

• 目的：减少链路状态更新的数量

• 适用于广播/非广播多路复用网络

• DR：Designated Router

  • 被钦定作为区域中的中心点，收集和分发路由信息

  • 路由器只需向DR发送链路状态更新，DR再向其他路由器发送

• BDR：Backup Designated Router，DR失效时接管

• 每个路由器都和DR/BDR建立邻接关系

• DR通过224.0.0.5多播地址发送链路状态信息

• 所有路由器通过224.0.0.6发送LSA供DR/BDR接受

区域&分层

• Area：逻辑划分的区域，每个区域内的网络/路由器有相同的Area ID 和 Link-State

• Area ID 可以是32位的地址0.0.0.0，也可以是数字0

• Neighbor：直接连接的相邻设备，只有在同一个Area内的路由器才是Neighbor

• Area 0：骨干区

• 分为两层，其他所有区域只和骨干区相连，避免环路

• ABR：Area Border Router，区域边界路由器

OSPF区域设计

为避免开销问题：

• ABR最多不连接超过3个以上的路由器

• 一个Area中不能有超过50台路由器

OSPF Hello 协议

• 路由器启动OSPF时，以固定间隔向224.0.0.5发送Hello包

• 广播多路复用/点对点网络：10s一次

• 非广播多路复用网络：30s一次

OSPF包编号

编号	名称	作用
1	Hello	发现邻居（以前考过）
2	DBD	数据库描述
3	LSR	链路状态请求：当路由器发现LSA不在链路状态数据库（LSDB）中/已过期，发送LSR包请求LSA
4	LSU	链路状态更新
5	LSAck	链路状态确认

OSPF 流程

建立邻接关系

• 定期发送Hello包，收到回复则建立邻接关系，加入邻居表

• 若是多路复用网络，选举DR/BDR

• 若是点对点网络，跳过下一步

• 若Hello包已有DR/BDR，跳过下一步

选举DR/BDR

• 计算：先比较优先级，若相等比较Router ID，最大者为DR，次大者为BDR

• 优先级：0-255，默认为1

  • 0：不参与选举

• 若接口宕了，路由器会重新计算邻接关系，重新广播LSA，DR/BDR会重新选举

• 在DR/BDR选举完成后，及时新加入的设备优先级/Router ID更高，也不会立即成为DR/BDR，只有DR/BDR宕机后才会重新选举

发现路线

• 确定主从关系

• 对应下面ExStart、Exchange、Loading状态

选择合适路线

• 通过SPF算法计算最短路径，使用带宽作为度量值

• 若有相同开销的路径，会写入至多4条以负载均衡

维护路由信息

• 定期发送Hello包，检测宕机和新加入的设备

• 发送周期

  • 点对点&广播多路复用：10s

  • 非广播多路复用：30s

• Dead Interval：若4次Hello包未收到回复，认为宕机，从邻居表中删除

OSPF状态

糟糕的PPT

PPT上说有seven种状态，但实际上只写了6种，网上搜出来是8种😅

就按照下面来吧，这课烂完了

• Down：初始状态

• Init：A发送Hello包到B，B尚未回应，B将A写入邻居表

• 2-Way：B回复A，A将B写入邻居表

• ExStart：A和B交换Router ID，确认发送/接收方

• Exchange：优先级高的发送DBD包，低的处理后回复

• Loading：若信息不完整，发送LSR包请求LSA，接收LSU包

• Full：若信息完整，发送LSAck包，邻接关系建立，开始交换路由信息（只有所有设备都完成Loading后才能进入Full）

OSPF配置

# 配置环回地址 Loopback Address
Router(config)# interface loopback <number> # 配置环回接口
Router(config-if)# ip address <ip> <mask> # 配置IP地址
# mask：使用255.255.255.255
# 无需 `no shutdown`

# 配置OSPF
Router(config)# router ospf <process-id> # 配置OSPF
# ID：1-65535，区分同一路由器上的不同OSPF进程 建议整个AS内统一 不统一也不影响
Router(config-router)# network <network> <wildcard-mask> area <area-id> # 添加网络
# wildcard-mask：子网掩码取反 计算时直接与IP地址取或即可获得范围的最后一个地址

# 更改OSPF优先级
Router(config)# interface <interface> # 进入接口配置
Router(config-if)# ip ospf priority <priority> # 设置优先级

# 查看OSPF信息
Router# show ip ospf <interface> # 查看OSPF接口信息

# 设置Cost
Router(config)# interface <interface> # 进入接口配置
Router(config-if)# ip ospf cost <cost> # 设置Cost

# 设置Timer
Router(config)# interface <interface> # 进入接口配置
Router(config-if)# ip ospf hello-interval <interval> # 设置Hello包发送间隔
Router(config-if)# ip ospf dead-interval <interval> # 设置Dead Interval

对比

标准	RIP	OSPF
度量	跳数	带宽
层次	单层	多层，可将网络继续划分
适用范围	小型网络 最多15跳	大型网络
收敛时间	慢	快
负载均衡	有限支持	支持
VLSM	仅v2	支持