【eNSP】动态路由协议RIP和OSPF

动态路由RIP（Routing Information Protocol，路由信息协议）和OSPF（Open Shortest Path First，开放式最短路径优先）是两种常见的动态路由协议，它们各自具有不同的特点和使用场景。本篇会对这两种协议的详细介绍。

动态路由协议RIP与OSPF

  • （一）RIP协议
    • 1）概述
    • 2）RIP动态路由实验
  • （二）OSPF协议
    • 1）OSPF协议概述
    • 2）OSPF协议工作原理
    • 3) OSPF动态路由实验
      • 1. 配置启用OSPF
      • 2. 查看路由表
      • 3. PC1与PC4通信并抓包

（一）RIP协议

RIP（Routing Information Protocol，路由信息协议）是一种动态路由协议，用于在局域网（LAN）中的路由器之间交换路由信息。它是一种基于距离矢量的协议，通过计算每个路由的距离来确定最佳路径。

1）概述

RIP的主要特点：

  1. 距离矢量协议：RIP使用距离矢量算法来确定最佳路径。每个路由器会向其邻居路由器发送其路由表，从而更新和维护路由信息。
  2. 距离限制：RIP的距离限制为15，这意味着RIP不会选择距离超过15的路由。这是为了防止路由环路。
  3. 定时更新：RIP路由器会每30秒发送一次路由表更新，以确保路由信息的及时性。
  4. 简单易用：RIP相对简单，配置和管理较为容易，适用于小型网络环境。

RIP的工作原理：

RIP是一种距离矢量路由协议，它基于贝尔曼-福特算法来计算最短路径。
RIP路由器定期向邻居广播整张路由表，以供其他路由器学习。默认时间间隔为30秒，且没有确认机制。
  1. 初始化：每个RIP路由器会初始化其路由表，并将自身的直连网络作为路由。
  2. 路由表更新：路由器会定时发送路由表更新，包括其直连网络和从其他路由器学习到的路由。
  3. 路由选择：当接收到路由表更新时，路由器会根据距离矢量算法计算最佳路径，并更新其路由表。
  4. 路由环路检测：RIP使用距离限制来检测和防止路由环路。

度量值与限制：
RIP使用跳数作为度量值，最大跳数为15跳，16跳即为不可达。
RIP存在收敛慢、易产生路由环路、可扩展性差等问题，目前已逐渐被OSPF取代。

适用场景：
RIP适用于中小网络，其配置相对简单，没有系统内外、系统分区、边界等复杂概念。

RIP的优缺点：
优点：

  • 简单易用，配置方便。
  • 适用于小型网络环境。

缺点：

  • 距离限制较低，不适用于大型网络。
  • 更新频率较低，可能导致路由信息不及时。

2）RIP动态路由实验

在静态路由实验的基础上配置动态路由实验。

拓扑图：
在这里插入图片描述

  1. 前期准备
    删去静态路由配置
删去R1的静态路由：
undo ip route-static 192.168.1.0 24 192.168.6.2
undo ip route-static 192.168.2.0 30 192.168.6.2
undo ip route-static 192.168.3.0 30 192.168.6.2
undo ip route-static 192.168.4.0 24 192.168.6.2
undo ip route-static 192.168.7.0 30 192.168.6.2
undo ip route-static 192.168.8.0 24 192.168.6.2

删去R2的静态路由：
undo ip route-static 192.168.5.0 24 192.168.6.1
undo ip route-static 192.168.3.0 30 192.168.2.2
undo ip route-static 192.168.4.0 24 192.168.2.2
undo ip route-static 192.168.7.0 30 192.168.2.2
undo ip route-static 192.168.8.0 24 192.168.2.2

删去R3的静态路由：
undo ip route-static 192.168.6.0 30 192.168.2.1
undo ip route-static 192.168.1.0 24 192.168.2.1
undo ip route-static 192.168.5.0 24 192.168.2.1
undo ip route-static 192.168.7.0 30 192.168.3.2
undo ip route-static 192.168.4.0 24 192.168.3.2
undo ip route-static 192.168.8.0 24 192.168.3.2

删去R4的静态路由：
undo ip route-static 192.168.2.0 30 192.168.3.1
undo ip route-static 192.168.1.0 24 192.168.3.1
undo ip route-static 192.168.6.0 30 192.168.3.1
undo ip route-static 192.168.5.0 24 192.168.3.1
undo ip route-static 192.168.8.0 24 192.168.7.2

删去R5的静态路由
undo ip route-static 192.168.3.0 30 192.168.7.1
undo ip route-static 192.168.4.0 24 192.168.7.1
undo ip route-static 192.168.2.0 30 192.168.7.1
undo ip route-static 192.168.1.0 24 192.168.7.1
undo ip route-static 192.168.6.0 30 192.168.7.1
undo ip route-static 192.168.5.0 24 192.168.7.1
  1. RIP动态路由设置
    配置RIP动态路由协议

2.1 在每个路由器上配置RIP：

启动RIP路由协议：rip 1
作用：启用RIP路由协议，并指定进程号为1。
解释：RIP（Routing Information Protocol）是一种用于小型和中型网络的动态路由协议，通过启用RIP协议，路由器可以与其他RIP路由器交换路由信息。设置RIP版本：version 2
作用：将RIP路由协议设置为版本2。
解释：RIP有两个版本，RIP-1和RIP-2。RIP-2相较于RIP-1增加了对子网掩码的支持，更加适用于现代网络环境。添加网络到RIP路由
network 192.168.5.0
作用：将网络192.168.5.0加入到RIP路由进程中。
解释：这条命令告诉路由器广告（announce）网络192.168.5.0，并在该网络上学习到的路由信息通过RIP协议进行交换。

在R1上：
在这里插入图片描述
在R2上：
在这里插入图片描述
在R3上：
在这里插入图片描述
在R4上：
在这里插入图片描述
在R5上：
在这里插入图片描述

2.3 查看路由表

在这里插入图片描述

路由表字段说明

Destination/Mask：目标网络及其子网掩码。
Proto：路由协议来源（如Direct表示直接连接，RIP表示由RIP协议学到的路由）。
Pre：优先级，数字越小优先级越高。
Cost：路由开销，表示到达目标网络的开销，数字越小路径越优。
Flags：路由标志，D表示已下载到转发信息库（FIB）。
NextHop：下一跳IP地址，通过此地址转发数据包。
Interface：路由器接口，通过该接口到达下一跳或目标网络。

2.4 数据抓包

在这里插入图片描述

（二）OSPF协议

1）OSPF协议概述

在这里插入图片描述

OSPF是一种链路状态路由协议，它基于SPF（Shortest Path First）算法来计算最短路径。
OSPF路由器之间首先建立邻居关系，然后彼此之间开始交互LSA（链路状态通告）。

在这里插入图片描述

每台路由器都会产生自己的LSA，并将接收到的LSA放进自己的LSDB（链路状态数据库）中。

在这里插入图片描述

通过LSDB，路由器掌握了全网的拓扑结构，并据此计算出优选路径加载进自己的路由表。

在这里插入图片描述
总结
在这里插入图片描述

2）OSPF协议工作原理

链路状态协议：
OSPF是一种链路状态协议，与距离矢量协议不同。每个路由器都会了解整个网络的拓扑结构，并根据这些信息计算出到达每个网络的最短路径。
SPF算法：
OSPF使用Dijkstra的最短路径优先（SPF）算法来计算最短路径树，以确定到达目标网络的最佳路径。
区域划分：
OSPF支持多区域设计，将网络划分为多个区域（Area）。这种设计有助于减少路由器的处理负担，提升网络的可扩展性。
骨干区域（Area 0）：所有其他区域必须连接到骨干区域，形成一个分层的网络结构。
链路状态广告（LSA）：
OSPF路由器通过链路状态广告（LSA）来交换路由信息。LSA包含关于网络拓扑的信息，并在整个区域内传播。
路由表更新：
OSPF路由器会根据接收到的LSA信息，更新其链路状态数据库（LSDB），并重新计算SPF树。
邻居关系：
OSPF路由器在同一链路上建立邻居关系，通过交换Hello包来维持邻居关系的活跃状态。
收敛速度快：
OSPF的收敛速度较快，因为每个路由器都维护完整的网络拓扑图，当网络发生变化时，能够迅速计算出新的最佳路径。

3) OSPF动态路由实验

一、实验目的

掌握OSPF动态路由的配置方法：
学习如何在路由器上配置动态路由，以实现不同网络之间的通信。

理解OSPF动态路由的工作原理：
了解OSPF动态路由在网络中的应用及其优缺点。

实践静态路由配置：
在不同的网络拓扑中配置OSPF动态路由，实现设备间的互通。

二、实验要求
设备准备
路由器（R1、R2、R3、R4、R5）
交换机（SW1、SW2、SW3、SW4）
计算机（PC1、PC2、PC3、PC4）
网络连线和其他必要的硬件工具

网络拓扑
设计一个网络拓扑，包括以下子网：
子网1（192.168.1.0/24）：连接PC1和R1
子网2（192.168.2.0/30）：连接R1和R2
子网3（192.168.3.0/30）：连接PC2和R2
子网4（192.168.4.0/24）：连接R2和R3
子网5（192.168.5.0/24）：连接PC3和R3
子网6（192.168.6.0/30）：连接R3和R4
子网7（192.168.7.0/30）：连接PC4和R4
确保每个路由器连接到不同的子网，并且不同子网之间的通信需要通过路由器实现。

网络拓扑：
设计一个包括多个路由器和交换机的网络拓扑，每个路由器

在这里插入图片描述
IP地址规划：
为每个子网和接口分配IP地址，确保没有地址冲突。

配置静态路由：
配置每个路由器上的静态路由，以确保所有PC能够互相通信。
验证连接性：四台PC之间可以互相通信

三、实验过程

1. 配置启用OSPF

在每台路由器上启用OSPF，并配置相应的网络和区域。
在Ley-R1上：
在这里插入图片描述
配置完R1的OSPF动态路由协议，我们可以抓包看看，
在Ley-R1上：抓包端口GE0/0/0，可以看到R
1在发送Hello报文

在这里插入图片描述

在Ley-R2上：
在这里插入图片描述

配置完R2后，再次抓包看看，可以看到
在Ley-R2上：抓包端口GE0/0/0，R1发送的报文有LS Update、Hello、LS Acknowledge
在这里插入图片描述

在Ley-R3上：
在这里插入图片描述

在Ley-R3上：抓包端口GE0/0/1
在这里插入图片描述

在Ley-R4上：
在这里插入图片描述

在Ley-R4上：抓包端口GE0/0/1
在这里插入图片描述

在Ley-R5上：
在这里插入图片描述

在Ley-R5上：抓包端口GE0/0/0
在这里插入图片描述

2. 查看路由表

在Ley-R1上：
在这里插入图片描述

在Ley-R2上：
在这里插入图片描述

在Ley-R3上：
在这里插入图片描述

在Ley-R4上：
在这里插入图片描述

在Ley-R5上：
在这里插入图片描述

3. PC1与PC4通信并抓包

在这里插入图片描述

在Ley-R1上：抓包端口GE0/0/0
在这里插入图片描述

在Ley-R2上：抓包端口GE0/0/0
在这里插入图片描述

在Ley-R3上：抓包端口GE0/0/1
在这里插入图片描述

在Ley-R4上：抓包端口GE0/0/1
在这里插入图片描述

在Ley-R5上：抓包端口GE0/0/1
在这里插入图片描述

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