路由协议

作用：用于路由设备学习非直连路由；

动态路由协议：使路由设备自动学习到非直连路由；

分类：

按照算法分类：

1、距离矢量路由协议；（RIP、BGP）

只交互路由信息，不交互拓扑信息，运行距离矢量路由协议的路由器，只关心目的网段如何到达，无法得知网络结构；

拓扑信息：用于描述网络结构的信息（如接口带宽、接口类型等）

路由信息：目的网段以及掩码；

2、链路状态路由协议；（ospf、isis）

既交互路由信息，也交互拓扑信息，运行链路状态路由协议的路由器，可以得出全网的网络结构，并且计算出去往目的网段的最优路由，进行访问；

按照工作范围分类：

1、IGP（内部网关协议）-ospf、isis；

工作在一个AS内的动态路由协议，实现AS内部的互通；

会周期更新路由（ospf 1800s/次，超时时间为3600s；isis 900s/次 超时时间1500s）

2、BGP（边界网关协议）

工作在AS之间，实现AS之间的互通；

不会周期更新路由，只会触发式更新；

AS（自治系统/路由域）

定义：运行相同路由协议，具有相同管理规则的区域（一般为一个企业网）；

按照传递路由时是否携带掩码分类：

1、有类路由协议

路由传递时，无需携带掩码，对端收到后，根据网段的类别，自动生成掩码；

2、无类路由协议（ospf、isis、BGP）

传递路由时，会携带掩码

——————————

ospf（开放式最短路径优先协议）

分类：链路状态路由协议、IGP、无类；

工作过程：

1、建立ospf邻居关系；

2、建立ospf邻接关系（同步LSDB）；

LSDB（链路状态数据库）：每台运行了ospf的路由器都会有一个LSDB，里面会携带自身的LSA；

LSA（链路状态通告信息）：携带自身的路由信息以及拓扑信息；

同步LSDB：邻居双方相互发送LSA，直至双方的LSDB完全一致，既包含自身的LSA，也包含对方的LSA；

3、每台ospf路由器都会根据同步完成的LSDB，进行spf计算，得出全网网络结构，算出去往每个目的网段的最优路由，放进路由表；

报文：

结构：ospf层——网络层——数据链路层

ospf工作在网络层，协议号为89；

报文发送方式：组播发送，组播地址224.0.0.5（所有ospf路由器均可以接收）、224.0.0.6（只有DR/BDR可以接收）

ospf层：ospf头部+报文详细信息；

其中ospf头部所有ospf报文都会携带，并且携带内容一致；

报文的详细信息：不同报文类型，携带不一致；

ospf头部详细信息：

1、版本：v2/v3，分别工作在ipv4/v6环境；

2、router id（发送端）

格式大小：跟ip地址完全一致；

作用：唯一标识一台ospf路由器（不能冲突）

获取方式：

（1）手工配置

[R1]ospf 1 router-id 1.1.1.1 //创建并且进入ospf进程1，并且指定router id为1.1.1.1

修改router id后，需要重启ospf进程才能使新的router id生效；

<R1>reset ospf process //重启ospf进程；

（2）如果没有手工指定，则会自动进行选举；

选举规则：先在loopback接口中，选择最大的一个作为router id；

如果没有配置loopback口，则在物理接口中选最大的一个作为router id；

在实际设备中，会选择最先启动的接口ip作为router id；

3、区域id（area id）

标识发送ospf报文的接口属于哪一个区域；

区域分类：骨干区域（area id=0）：必须要有

非骨干区域（area id=/=0）：可有可无

普通区域、特殊区域（stub、totally stub、nssa、totally nssa）；

区域划分：

基于接口进行划分；

划分规则：

（1）骨干区域必须要有，有且仅有一个；

（2）非骨干区域必须围绕着骨干区域建立，非骨干区域之间的互通，必须经过骨干区域；

4、认证信息：默认为空，如果配置了，两端需要认证通过才能建立ospf邻居；

分类：

1、hello报文

作用：用于发现、建立、维护ospf邻居（10s/次相互发送hello报文维持邻居），并且可以感知邻居的离开（超时时间为hello时间的4倍，默认为40s）；

携带内容：

（1）掩码：标识发送hello报文的端口的掩码；

（2）hello时间/超时时间

（3）DR优先级、DR与BDR的ip地址；

（4）活跃邻居列表：携带hello报文的发送者的邻居router id；

（5）option位：用于标识区域类型；

E=1 N=0 普通区域

E=0 N=1 NSSA、totally NSSA

E=0 N=0 STUB、totally STUB

2、DD（数据库描述报文）

作用：携带自身LSDB中所有LSA的摘要信息，用于告知邻居，自身的LSDB中包含哪些LSA；

携带内容：

（1）MTU：代表接口发送的最大的数据单元，默认位1500B；

（2）flags：

I：代表该DD报文，是否为本设备发送的第一份DD报文；

M：用于标识该设备后续是否还有DD报文需要发送；

MS：代表该DD报文的发送端，是否为主设备；

（3）序列号；

3、LSR（LSA请求报文）

作用：携带自身需要获取的LSA的摘要信息，用于在收到DD报文后，向邻居请求自身缺少的LSA；

4、LSU（LSA更新报文）

作用：携带LSA的详细信息，用于回应LSR的请求；

5、LSACK（LSA确认报文）

作用：携带LSA的摘要信息，用于在收到LSU报文后，进行回复，确认收到；

ospf邻居状态机（详细的工作过程）

1、down

ospf路由器刚运行的状态，在该状态下代表ospf路由器没有收到任何的ospf报文，但可以发送hello报文进行邻居发现；

2、init

ospf路由器收到hello报文，并且该hello报文的邻居列表不包含自身的router id，则进入该状态；

3、2-way

ospf路由器收到hello报文，并且该hello报文的邻居列表包含自身的router id，则进入该状态；

当双方都进入2-way状态，则ospf邻居关系建立完成；

会进行DR/BDR的选举，选举完成后进入下一个状态；

4、exstart

邻居双方会相互发送不携带lsa摘要信息的DD报文（空DD），用于确保后续同步LSDB过程的可靠性；

携带内容：MTU、m=1、i=1、ms=1、序列号（随机生成）

作用：1、用于选举主从路由器；

选举规则：router id大的为主；

2、协商MTU，如果不一致，则邻接关系无法建立，停留在exstart状态；

3、确定序列号，以主的序列号为准；

5、exchange

邻居双方相互发送携带自身LSA摘要信息的DD报文，用于告知对端自身的LSDB中含有哪些LSA；

过程：

（1）由从先发出DD报文，其中序列号，为主设备在exstart发送的DD报文的序列号；

（2）主设备收到从设备的DD报文后，自身需要发出的DD报文的序列号，为从设备发出的DD报文的序列号+1；

（3）从设备收到主设备发送的DD报文，自身需要发出的DD报文的序列号等于主设备发送的DD报文中的序列号

（4）双方发送的DD报文中的M位均为0时，代表双方的LSA摘要信息全部发送完成，进入下一个阶段；

6、loading

邻居双方相互发送LSR、LSU、LSACK报文进行LSDB的同步；

5s重传机制：如果ospf路由器发送LSR、LSU后，没有收到对应的回应，则会将该报文重新发送，5s/次；

当重传列表为空时，代表本设备没有需要请求的以及发送的LSA，则进入FULL状态；

7、full

进入该状态，说明邻接关系建立完成，开始计算路由；

DR/BDR

DR：指定路由器，一个网段中有且只有一个；

BDR：备份指定路由器，一个网段中有且只有一个；

DRother：一个网段中可以有0到多个；

作用：减少ospf邻接关系的数目，从而减少网络中报文交互的数目，从而节省链路资源；

原理：DR可以跟所有路由器建立邻接关系；

BDR可以跟所有路由器建立邻接关系；

DRother之间无法直接建立ospf邻接关系，它们之间会停留在邻居关系的状态，但可以通过DR/BDR完成LSDB的同步；

选举：

选举状态：2-way

选举报文：hello报文

选举规则：

（1）比较DR优先级，越大越优；（默认为1，可调范围0~255，其中0代表不参与选举）

（2）比较router id，越大越优；

特点：

1、不抢占：一旦网络中的DR/BDR确定，则除非它们故障，否则地位都不会改变；

2、有备份：BDR作为DR的备份，一旦DR故障，BDR马上成为DR；

选举时间：等待时间（wait time），默认为120s

等待时间选举过程：

1、当ospf路由器刚启动，就会开始计时，在等待时间计时结束前，该路由器不会参与DR/BDR选举，并且如果在此过程中收到hello中DR/BDR有携带ip地址，则直接承认它们的地位；

2、当等待时间计时结束后，才会开始进行选举，并且将自己的ip地址填充进hello报文的DR字段中进行发送；

优先级最大的ospf路由器，一定为DR——x

最先启动的ospf路由器，一定为DR——√

网络中必须有DR，但不一定有BDR；

interface GigabitEthernet0/0/0

ospf dr-priority 2 //修改接口的dr优先级为2

基础配置

1、创建并且进入ospf进程，指定router id

[R1]ospf 1 router-id 1.1.1.1 /只有第一次创建进程时，需要指定router id，后续再进入无需指定

2、进入区域视图（以区域0为例）

[R1-ospf-1]area 0

3、宣告网段

[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.1.12.0 0.0.0.255 //以网段的方式进行宣告，网段后需要接反掩码（255.255.255.255-掩码得出）；

network 10.1.12.2 0.0.0.0 //以接口ip的方式宣告（精确宣告）

**只能宣告自身的直连网段；

display ospf brief //查看ospf摘要信息，其中包含router id、hello时间、DR信息；

display ospf peer brief //查看ospf邻居

开销

ospf开销=接口参考带宽/实际带宽；

越小越优；

GE/E——1

点到点链路——48

interface GigabitEthernet0/0/0

ospf cost 2 //修改接口开销为2

网络类型

作用：用于使ospf适应不同的底层链路；

底层链路 是否选举DR/BDR hello时间/超时时间 报文发送方式

广播型网络（MA） 以太网链路 选 10s/40s 组播发送：hello报文、LSACK、LSU；单播发送：DD、LUR

P2P 点到点链路 不选举 10s/40s 所有报文均为组播

NBMA 帧中继网络 选 30s/120s 所有报文均为单播

P2MP 无（需要手动调整） 不选举 30s/120s 组播：hello，其余报文均为单播

P2P网络不选举DR/BDR的原因：

P2P网络一般只有两端的两台设备，如果选举的话，一台为DR、一台为BDR，都会建立邻接关系，因此在P2P网络中选举DR/BDR，无法减少邻接关系的数目，并且还需要消耗选举的时间以及开销，因此没有必要选举；

因此一般P2P网络ospf邻居的建立时间会快于广播型网络；

针对只有两台设备相连的以太网链路，可以将其ospf的网络类型修改为P2P，无需选举DR/BDR，加快邻居关系建立的速度；

interface GigabitEthernet0/0/1

ip address 10.1.24.2 255.255.255.0

ospf network-type p2p //修改接口的网络类型为P2P；

邻居关系：

1、广播型网络：能跟P2P建立、修改hello时间一致后可以跟P2MP建立邻居关系；

2、P2P：可以跟广播型网络建立，修改hello时间一致后可以跟P2MP建立邻居关系；

ospf认证

作用：提高ospf网络的安全性；

原理：只有认证通过才能建立ospf邻居关系；

认证通过：认证类型以及用户名、密码要一致；

认证方式：

接口认证：配置在接口下；

区域认证：配置在区域下；

认证类型：

明文认证（simple）

特点：配置时只需要指定密码；

抓包时可以看得见密码；

直接根据密码进行认证，密码一致则通过；

认证过程简单、节省报文空间，安全性差；

密文认证：（MD5、keychain）

特点：配置时需要指定key id以及密码；

抓包时可以看不见密码；

根据hash值（通过key id、密码以及加密序列号进行hash计算得出）进行认证，密码一致则通过；

认证过程复杂，安全性高；

配置参数：

plain：查看配置时可以看见密码；

cypher：查看配置时无法看见密码；

配置：

interface GigabitEthernet0/0/0

ospf authentication-mode simple plain huawei //接口下配置明文认证，密码为huawei

ospf 1 router-id 2.2.2.2

area 0.0.0.0

authentication-mode simple cipher huawei //区域下配置明文认证，密码为huawei

interface GigabitEthernet0/0/0

ospf authentication-mode md5 1 plain huawei //接口下配置密文认证，key id为1，密码为huawei

当一个区域下配置了认证，同时接口下也配置了认证，则该接口以接口配置的认证为准；

keychain认证：

定义：一个keychain由多个key id以及对应的密码组成，可以在不同的时间，使用不同的key id以及密码，提高网络的安全性；

配置

[R3]keychain 1 mode periodic daily //创建钥匙串，设置认证的模式为周期，周期为按天；

key-id 1 //创建key id 1

key-string plain huawei //设置密码为huawei

send-time daily 00:00 to 12:00 //在每天的0点到12点，使用key id 1，密码huawei进行认证；

receive-time daily 00:00 to 12:00

key-id 2

key-string plain huawei

send-time daily 12:01 to 23:59

receive-time daily 12:01 to 23:59

interface GigabitEthernet0/0/0

ospf authentication-mode keychain 1 //接口或者区域下调用；

LSA

LSA摘要信息：唯一标识一份lsa；

ls type：代表lsa的类型；

ls id；链路状态id，不同类型的lsa，代表含义不一样；

adv router：产生该lsa的设备的router id；

单区域：使用1、2类lsa；

在一个区域内，最终所有该区域的ospf路由器都会同步LSDB；

lsa-1

route lsa

所有的ospf路由器都会产生(仅产生一份)；

传递范围：一个区域内；

防环：SPF算法；

摘要：

ls id：产生该LSA的设备的router id；

adv router：产生该LSA的设备的router id；

ls type：route

详细信息：

1、当设备存在p2p网络类型的接口时，会产生，描述p2p网络的拓扑信息；

link-type：p2p

link id：本设备通过P2P链路连接的对端的设备的router id；

data：接口ip；

开销：接口开销；

2、当设备存在广播型网络的接口时，会产生，用于描述广播型网络的拓扑信息；

link-type：transnet

link id：DR的ip地址

data：本接口ip

开销：接口开销；

**DR产生的transnet的信息，其中link id与data会一致；

3、当设备存在p2p网络类型的接口，或者存在宣告进ospf的loopback时，会产生，用于描述P2P网络以及loopback接口的路由信息

link-type：stubnet

link id：目的网段

data：掩码

开销：本设备去往该网段的ospf开销

4、当设备配置了v-link会产生；

link-type：virtual

link id：虚链路对端的ip

data：自身接口ip

开销：本设备去往对端开销

lsa-2

network-lsa

只有DR会产生，用于描述广播型网络的路由信息以及部分拓扑信息；

传递范围：区域内传递；

防环：SPF算法；

摘要信息：

ls type：network lsa；

ls id：DR的ip地址

产生者：DR的router id；

详细信息：

掩码；

加入进该网段的设备的router id；

display ospf lsdb //查看设备的ospf lsdb中的lsa的摘要信息；

display ospf lsdb router x.x.x.x //查看一类lsa的详细信息，其中x.x.x.x为需要查看的ls id

display ospf lsdb network x.x.x.x //查看二类lsa的详细信息，其中x.x.x.x为需要查看的ls id

FULL-SPF算法：

在网络刚启动ospf时，会进行计算；

定义：每台路由器，会根据自身收集到的区域内的一二类lsa，进行计算，画出SPF树，得出最优路由；

计算方式：

1、每台路由器都会把自己当成树根，进行计算，先查看自身产生的一类lsa，查看其中的拓扑信息；

根据开销，选择最小的拓扑信息，新增节点，如果link-type为transnet，新增的为伪节点，通过p2p类型新增的为实节点；

2、再根据新增的节点，去查找相关联的lsa，其中实节点，查找1类lsa，伪节点查找2类lsa，再继续新增新节点，直至网络中没有新节点增加为止；

3、在每个节点上，挂上路由信息，计算出最优路由；

区域间通信：

ABR（区域边界路由器）

定义：在骨干区域以及非骨干区域同时存在FULL邻接关系的ospf路由器；

lsa-3

由ABR产生，只携带路由信息；

传递范围：区域间；（除产生区域外的其他相邻区域，特殊区域除外）

产生过程：ABR会将区域内1、2类lsa中的路由信息，转成3类lsa在其他相邻的区域内传递，其他区域的设备收到后，会累加自身到ABR的开销，得出去往目的网段的路由；

摘要：

ls type：summary-lsa

ls id：目的网段；

产生者：ABR的router id；

详细信息：

掩码；

开销：产生该三类lsa的abr到目的网段的开销；

透传：

当ABR收到三类LSA时，会进行透传操作：

将产生者变为自己，开销修改为自身到目的网段的开销，在其他相邻的区域内传递（特殊区域除外）；

防环：

1、水平分割规则：

当ABR从非骨干区域收到三类LSA时，执行只接收，不计算的、不透传的操作；

接收的原因：（1）用于备份路径；

（2）需要在区域内同步LSDB；

2、LSA-1、2优于LSA-3

当ABR同时收到描述相同路由的1、2类lsa以及3类lsa时，会优选1、2类lsa，同时不会将收到的3类lsa进行计算以及透传，作为备份路径使用；

vlink（虚链路）

定义：配置在边界设备上，配置后相当于在配置的两端另外单独建立了一个骨干区域（area 0）的邻接关系；

原理：vlink两端设备会以单播的形式同步area 0的数据库，另外也是通过单播发送hello报文维持邻接关系；

作用：解决因区域划分不规则导致的无法互访的问题；

配置：

ospf 1 router-id 2.2.2.2

area 0.0.0.2 //进入双方共处的区域

vlink-peer 4.4.4.4 //指定对端的router id

display ospf vlink //查看vlink邻接关系的建立情况

配置的注意事项：

1、vlink无法跨区域建立，因为需要通过1类lsa（virtual类型的link type）定位对端的位置，单播发送lsa；

2、骨干区域不可以配置；

3、特殊区域不能配置

危害：

1、增加网络的复杂度；

2、存在环路隐患；

路由引入：

将一个协议的路由以另一个协议路由的形式，在另一个协议中传递；

ospf外部路由：

通过其他协议引入进ospf的路由，优先级默认为150；

ASBR（自治系统边界路由器）

指进行了外部引入的ospf'设备；

LSA-5

用于描述外部路由，携带路由信息；

由ASBR产生；

传递范围：整个ospf域，特殊区域除外；

防环：根据1、2、3、4类lsa的防环规则防环；

摘要信息：

ls type：external

ls id：目的网段；

产生者：ASBR的router id；

详细信息：

掩码；

开销：外部开销；

外部开销：ASBR在进行路由引入时，指定的开销，默认为1；

内部开销：需要访问外部路由的设备到ASBR的开销；

type：代表开销计算方式，分为type 1以及type 2，默认为2；

type 2：直接比较外部开销，比不出来再比较内部开销，路由表上，只呈现外部开销；

type 1：直接比较内外开销之和，路由表上，呈现内部开销+外部开销之和；

为什么需要区分type 1以及type 2：可以在进行选路时，更加灵活控制流量走向；

tag：路由标记，用于匹配路由，默认为1

FA地址（转发地址）

默认为0.0.0.0

作用：解决次优以及环路的问题；

置位条件：

1、ASBR发送lsa-5的接口，跟它自身访问外部路由的出接口为同一接口；

2、上述接口宣告进ospf，并且没有静默；

满足置位条件后，FA会被置位为外部路由的下一跳；

原理：

1、当FA地址为0时，ospf设备通过4类lsa找到ASBR的位置去访问外部路由；

2、当FA地址不为0时，ospf设备直接通过1、2、3类lsa找到FA地址，从而访问外部路由

ospf 1 router-id 5.5.5.5

import-route static cost 2 //引入外部路由时，修改外部开销为2

import-route static cost 2 type 1 //修改开销计算类型

import-route static tag 10 //为引入的路由打上tag 10

display ospf lsdb ase 6.6.6.6 //查看5类lsa的详细信息；

LSA-4

作用：携带ASBR的router id（位置信息），其他ospf设备会根据该lsa找到ASBR，从而访问外部路由；

摘要：

ls type：asbr

ls id：ASBR的router id；

产生者：ABR的router id；

传递范围、防环规则、透传均跟lsa-3一致；

产生过程：

1、当一台ospf路由器引入了外部路由后，它产生的1类lsa中的option位asbr位置位为1；

2、同区域的ABR收到ABSR产生的1类lsa后，则会为该ASBR产生lsa-4，在其他相邻的ospf区域内传递（特殊区域出外）

特殊区域：

作用：保护性能较差的设备；

对性能要求：ASBR>ABR>骨干区域中间设备>普通区域中间设备>特殊区域中间设备；

1、stub区域

特点：不允许存在4、5、7类lsa；

当一个区域配置为stub区域时，该区域的ABR会下发一条描述默认路由的3类lsa，在stub区域内传递，该区域的设备就可以学习到默认路由，用于访问外部路由；

配置：

ospf 1 router-id 3.3.3.3

area 0.0.0.2

stub //把区域2，配置成stub区域，注意整个区域的所有设备均需要配置；

2、totally stub区域

特点：不允许存在4、5、7类以及明细的3类lsa；

当一个区域配置为totally stub区域时，该区域的ABR会下发一条描述默认路由的3类lsa，在totally stub区域内传递，该区域的设备就可以学习到默认路由，用于访问其他区域的路由以及外部路由；

配置：

ospf 1 router-id 3.3.3.3

area 0.0.0.2

stub no-summary //把区域2，配置成totally stub区域

缺陷：stub区域无法引入外部路由；

3、nssa区域

特点：不允许4、5lsa存在；

当一个区域配置为nssa区域时，该区域的ABR会下发一条描述默认路由的7类lsa，在nssa区域内传递，该区域的设备就可以学习到默认路由，用于访问其他区域引入外部路由；

nssa区域可以引入外部路由，引入的路由会以7类lsa的形式在nssa区域内传递；

当nssa区域的ABR在本区域收到7类lsa时，会进行7转5的操作：将类型修改为5类，产生者变为自己，在其余的ospf区域中传递（特殊区域除外），在其余区域的设备严重，该ABR为对应外部路由的ASBR；

当nssa区域中存在多台ABR时，只有router id大的可以进行7转5

lsa-7

用于描述在nssa区域内引入的外部路由，携带路由信息；

传递范围：nssa区域

摘要：

ls id：目的网段；

产生者：ASBR的router id；

type：nssa

详细信息：

掩码；

外部开销

开销计算类型

tag

FA地址（一般不为0）

选举规则：

（1）先看是否满足lsa-5的fa地址置位条件；

（2）在宣告进ospf中的loopback接口中选择最大的ip地址

（3）在宣告进ospf中的物理接口中选择最大的ip地址

作用：防止在nssa区域中存在多台ABR的情况下，只有一台进行7转5时，出现的次优路径问题；

配置：

ospf 1 router-id 3.3.3.3

area 0.0.0.2

nssa //把区域2，配置成nssa区域

4、totally nssa

特点：在nssa区域的基础上，进一步过滤了明细的三类lsa，ABR在下发一条描述默认路由的3类lsa，用于访问区域外的路由；

配置：

ospf 1 router-id 3.3.3.3

area 0.0.0.2

nssa no-summary //把区域2，配置成totally nssa区域

ospf路由汇总

作用：减少路由表/LSDB规模

分类：

1、在ABR上实现，针对lsa-3生效；

ospf 1 router-id 2.2.2.2

area 0.0.0.1 //进入产生3类lsa的区域；

abr-summary 1.1.1.0 255.255.255.0 //进行路由汇总，汇总的结果为1.1.1.0/24

可选参数：not-advertise（汇总不通告），将汇总后的路由进行抑制，起到过滤路由的效果；

2、针对引入路由，在ASBR上实现

ospf 1 router-id 3.3.3.3

asbr-summary 4.4.4.0 255.255.255.0 //进程下进行汇总，如果存在nssa区域，则可以选择在ASBR或者是NSSA区域中进行7转5的ABR上做

静默接口

作用：使接口不发送hello报文，但不影响该接口的网段通告出去；

应用：用于连接终端设备的接口；

配置

ospf 1 router-id 1.1.1.1

silent-interface GigabitEthernet0/0/1

影响ospf邻接关系建立因素

1、版本需要一致；

2、router id不能一致；

3、区域id要一致；

4、如果配置了认证，认证需要通过；

5、掩码要求一致（p2p网络不检查该项）

6、hello/超市时间一致；

7、option中的E以及N位要一致（区域类型要一致）

8、接口不能被静默

9、MTU要一致；

10、网络类型：广播型与p2p网络可以建立full的邻接关系，但是路由计算会出问题（用的lsa不一样，无法正常计算SPF树）；