0. 路由分類

1. 直連路由
2. 靜態路由：需要管理員手動配置的路由
3. 動態路由
   • IGP(internal Gateway Protocol)內部網關協議,運行在AS內部；主要協議有：RIP、OSPF、ISIS、EIGRP(思科)
   • EGP(External Gateway Protocol)外部網關協議，運行在AS之間

1. OSPF介紹

OSPF: Open Shortest Path First 開放最短路徑優先

1.1 概念

LSA: Link State Advertcment; 鏈路狀態通告，主要包含了網段信息。
LSDB：Link State DataBase, ospf路由器中來存儲鏈路狀態信息的數據庫。
RID: router ID, 在ospf網絡中唯一標識一臺路由器。

主要工作流程：

ospf路由器通過將LSA信息泛洪，獲得整個ospf網絡的鏈路狀態信息，進而形成各自的LSDB。根據形成了的LSDB,使用SPF算法生成一顆最短路徑樹；最終通過路由計算，比較路由表中的表項，添加到路由表中。

1.2 報文類型

1. hello報文
2. DD(Database Description)報文
3. LSR(Link State Request)報文
4. LSU(Link State Update)報文
5. LSACK(Link State Acknowledgment)報文

2. 鄰接關系的建立

在ospf網絡中，兩個路由器間要完成LSA信息的交互，首先就要先進行鄰接關系的建立。

鄰接關系的建立分為兩個階段：

1. 鄰居關系的建立
2. 鄰接關系的形成

2.1 鄰居關系的建立

鄰居關系的建立是通過hello 報文完成的。

1. 路由器A向路由器B發送Hello報文，報文中表明自己并沒有發現B。
2. 路由器B收到報文后意識到鄰居A的存在，在發往路由器A的報文中聲明這一點。路由器B的狀態由Down變為Init。
3. 路由器A收到路由器B的報文，自己意識到了鄰居的存在。在B發來的報文中B意識到A的存在。A直接進入2-way狀態。但A需要再發一個Hello報文, 在報文中聲明自己知道了B鄰居的存在。
4. 路由器B收到報文，知道路由器A了解到自己的存在。路由器B進入2-way狀態。

Hello報文除了負責鄰居關系的建立，還負責維護鄰居關系(保活)。
Hello報文10s發送一次(Hello Time), 如果在40s內沒有收到對端的Hello報文，則認為鄰居關系失效，變為Down狀態。

2.2 鄰接關系的形成

鄰接關系的形成分為兩個階段，第一階段主要是獲取LSDB的目錄，相互之間了解缺少對方的哪部分報文；第二階段進行真正的LSA鏈路數據表項之間的請求交換。

第一階段開始，會發送兩個空的DD報文進行主從選舉，RID大的成為主路由器。選舉完成之后，開始交互真正的DD報文，真正報文在交互過程中，從路由器的DD報文序列號使用主路由器發過來的序列號，主路由器的DD報文序列號使用從路由器的序列號加一。這樣一種確認的機制叫作隱式確認，它保證了DD報文之間交互的可靠性。

第二階段就是真正的鏈路信息交換了，這里用到的是顯示確認機制。

從路由器向主路由器發送LSR(鏈路信息請求)報文，主路由器發送帶有鏈路信息LSU(鏈路信息更新）報文給從路由器；最后從路由器收到LSU后再發給主路由器對于這一條鏈路信息的確認LSACK報文。

不斷重復上面的過程，直到從路由器跟主路由器的LSDB同步了。

2.3 ospf狀態機

3. DR與BDR

DR(Designated Router): 指定路由器
BDR(Backup Designated Router): 備份指定路由器
DR other: 非DR各BDR的其他路由器

3.1 為什么要有DR和BDR？

對于沒有DR和BDR的網絡中，要知道整個網絡的鏈路信息，兩兩路由器之間就需要形成鄰接關系。

如果網絡中有n臺路由器，在沒有DR和BDR的網絡中， 則需要建立n(n-1)/2對鄰接關系；而如果是在DR和BDR的網絡中，其他路由器只需要各DR和BDR之間建立鄰接關系，只需要建立2n-3對鄰接關系即可。

而建立鄰接關系的第二階段會進行LSDB的交換，這部分報文比較大會浪費鏈路帶寬；因此對DR other 之間的路由器只需建立鄰居關系而不交換路由信息，因此可以大大節省鏈路帶寬。

3.2 DR和BDR的選舉原則

如果DR由于某種故障而失效，則網絡中的路由器必須重新選舉DR，并與新的DR同步。這需要較長的時間，在這段時間內，路由的計算有可能是不正確的。

為了能夠縮短這個過程，OSPF提出了BDR（Backup Designated Router）的概念。BDR是對DR的一個備份，在選舉DR的同時也選舉出BDR，BDR也和本網段內的所有路由器建立鄰接關系并交換路由信息。當DR失效后，BDR會立即成為DR。由于不需要重新選舉，并且鄰接關系已建立，所以這個過程非常短暫，這時還需要再重新選舉出一個新的BDR，雖然一樣需要較長的時間，但并不會影響路由的計算。

DR和BDR的選舉原則：

1. 首先比較優先級，優先級范圍0~255， 優先級數值越大越優先。
2. 如果優先級相同，則比較RID, RID越大越優先。
3. 如果網絡中新增一臺優先級更高的路由器，其不會被選為新的DR路由器, DR不能被搶奪，我們稱之為DR的穩定性原則。
4. 如果一臺DR故障，則BDR直接成為新的DR, 然后在DR other中再選舉一個新的BDR。
5. 如果一臺路由器的優先級為0，則路由器不具備選舉權，它一定是DR other路由器。
6. DR和BDR基于接口選舉，基于網段選舉。

4. ospf的配置

ospf進程號，這里只使用進程1

ospf 1 route-id 1.1.1.1

ospf是分區域的，區域0是核心區域。

area 0

直連網段宣告

network 10.1.12.0 0.0.0.255
network 192.168.1.0 0.0.0.255

ospf在接口宣告了網段信息后就會向相應的直連網段發送Hello報文，開始鄰居關系的建立。

精確宣告

network 10.1.12.2 0.0.0.0

還可以在接口下進行宣告

ospf enable area 1

查看ospf鄰居信息

display ospf peer brief

查看ospf接口信息

display ospf interface g0/0/1

ospf的hello時間是能改的, 但一般不改。兩臺路由器之間hello時間不同無法建立鄰居關系。

ospf timer hello

修改優先級

ospf dr-priority 0

4.1 內部優先級

如上面的圖所示，如果路由器AR1與AR2之間有兩條路由；一條是ospf的路徑(10.1.12.0/24)，另外一條是靜態路由(10.1.21.0/24)。

如果我們將靜態路由的優先級設置為10，也就是與ospf的默認優先級一致。我們會發現最終路由表上的是ospf的這條路徑。

這是因為路由器在比較完前綴和外部優先級后，繼續比較內部優先級，

這所謂的內部優先級其實就是協認的默認優先級的大小。

ospf的默認優先值為10，靜態路由的默認優先值為60，因此ospf更優先，因此加入路由表的是ospf的路徑。

更加具體的在前面的路由器工作原理那里有提及，在這里實際解釋內外優先級。內部優先級就是協議默認優先級，外部優先級就是可以配置的優先級。

5. 問題

5.1 三層環路如何解決？

1. IP報文中有TTL字段，每次經過一個路由器都會減去一；TTL值為0的時候，路由器就會丟棄該包
2. 路由協議設計也會防止環路的產生。比如ospf會通過SPF算出到目標網段的路徑，另一方面ospf有區域劃分，非核心區域之間不直接相連也能阻止環的產生。

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