網絡運維學習筆記（DeepSeek優化版） 024 HCIP-Datacom OSPF域內路由計算

文章目錄

OSPF域內路由計算：單區域的路由計算
- 一、OSPF單區域路由計算原理
- 二、1類LSA詳解
- - 2.1 1類LSA的作用與結構
  - 2.2 1類LSA的四種鏈路類型
- 三、OSPF路由表生成驗證
- - 3.1 查看LSDB
  - 3.2 查看OSPF路由表
  - 3.3 查看全局路由表
- 四、2類LSA詳解
- - 4.1 2類LSA的作用與生成條件
  - 4.2 2類LSA的字段解析
  - 4.3 拓撲與路由信息的對應關系
- 五、OSPF關鍵操作命令
- - 5.1 常用查看命令
  - 5.2 路由表驗證示例
- 六、SPF算法與LSDB關系
- - 6.1 拓撲計算流程
- 七、核心機制總結
- - 7.1 OSPF鏈路狀態生成規則
  - 7.2 1類LSA鏈路類型解析
  - 7.3 2類LSA核心特性

OSPF域內路由計算：單區域的路由計算

一、OSPF單區域路由計算原理

當路由器運行OSPF進程并將接口宣告進OSPF后，接口會生成 LS（Link State，鏈路狀態） ，把LS封裝在LSA中，形成鏈路狀態通告信息。
鏈路狀態包含以下關鍵信息：

接口的IP地址和子網掩碼
鏈路開銷(Cost)
鄰居路由器的Router ID

每個路由器在直連的每個區域內都會生成 1類LSA(Router LSA) ，用于描述該區域內直連接口的鏈路狀態信息，且僅在本區域內泛洪。

二、1類LSA詳解

2.1 1類LSA的作用與結構

作用：描述路由器自身的直連鏈路狀態。
關鍵字段：

[R4]display ospf lsdb       
OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1Link State DatabaseArea:0.0.0.0
Type           LinkState ID         AdvRouter           Age     Len       Sequence        Metric
Router         1.1.1.1              1.1.1.1              4       36       80000001         1562

[R4]display ospf lsdb router 1.1.1.1       #查看1類lsa的詳細內容。router代表要查看1類LSA：Router LSA
OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1Area:0.0.0.0Link State Database
Type          : Router             #LS類型：1類LSA（Router LSA）
Ls id         : 1.1.1.1            #LSA的名字。1類LSA中為該路由器的router-id
Adv rtr       : 1.1.1.1            #通告者：1類LSA中為LSA的始發者的router-id
Ls age        : 312                #老化時間
Len           : 36                 #報文長度
Options       :  E                 #特殊區域標識
seq#          : 80000001           #序列號
chksum        : 0x20fc             #校驗和

2.2 1類LSA的四種鏈路類型

StubNet ：用于描述一條路由信息（葉子）

Link ID : 1.1.1.1             #用于描述這條路由信息的網絡號   
Data    : 255.255.255.255     #用于描述這條路由信息的網絡掩碼
Metric  : 0                   #用于描述該路由器到達這個目的網絡的開銷值

P-2-P ：用于描述直連鏈路上網絡類型為P2P或者P2MP的鄰居（樹干）

Link ID : 2.2.2.2             #用于描述該鄰居路由器的router-id  
Data    : 12.1.1.1            #用于描述本路由器鏈接該鄰居的接口IP地址 
Metric  : 1562                #用于描述本路由器到達該鄰居的開銷值

TransNet ：用于描述直連鏈路上網絡類型為廣播或者NBMA的鄰居

Link ID : 192.168.1.4         #用于描述偽節點信息，使用DR的接口IP地址來充當
Data    : 192.168.1.2         #用于描述自身直連的偽節點的接口IP地址
Metric  : 1                   #用于描述本路由器到達偽節點的開銷值

Virtual ：用來描述vlink虛鏈路上的鄰居信息

Link ID : 2.2.2.2             #用于描述該鄰居路由器的router-id
Data    : 34.1.1.4            #用于描述本路由器鏈接該鄰居的接口IP地址
Metric  : 2                   #用于描述本路由器到達該鄰居的開銷值

三、OSPF路由表生成驗證

3.1 查看LSDB

[R4]display ospf lsdb
OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1
Link State Database
Area:0.0.0.0
Type LinkState ID AdvRouter Age Len Sequence Metric
Router 1.1.1.1 1.1.1.1 4 36 80000001 1562

3.2 查看OSPF路由表

[R1]display ospf routing     #查看一下ospf的路由表信息，可以看到利用spf算法算出了3條路由OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1Routing Tables
Routing for Network
Destination         Cost     Type            Nexthop       AdvRouter             Area
1.1.1.1/32          0        Stub            1.1.1.1       1.1.1.1               0.0.0.0
12.1.1.0/24         1562     Stub            12.1.1.1      1.1.1.1               0.0.0.0
2.2.2.2/32          1562     Stub            12.1.1.2      2.2.2.2               0.0.0.0
Total  Nets : 3
Intra  Area : 3   Inter Area : 0          ASE : 0       NSSA : 0

[R1]display ip routing-table        #可是只有一條加表，因為另外兩條路由是直連勝出。
Route Flags : R  - relay , D – download to fib
--------------------------------------------------------------------------------------------------
Routing tables : PublicDestinations : 7                Routes : 7
Destination/Mask         Proto       Pre       Cost        Flags   Nexthop            Interface1.1.1.1/32            Direct      0         0            D      127.0.0.1          LoopBack02.2.2.2/32            OSPF        10        1562         D      12.1.1.2           Serial0/0/012.1.1.0/24            Direct      0         0            D      12.1.1.1           Serial0/0/012.1.1.1/32            Direct      0         0            D      127.0.0.1          Serial0/0/012.1.1.2/32            Direct      0         0            D      12.1.1.2           Serial0/0/0127.0.0.0/8            Direct      0         0            D      127.0.0.1          InLoopBack0127.0.0.1/32           Direct      0         0            D      127.0.0.1          InLoopBack0

3.3 查看全局路由表

[R1]display ip routing-table protocol ospf          
Route Flags : R  - relay , D – download to fib
------------------------------------------------------------------------------
Public routing table : OSPFDestinations : 1                Routes : 1
OSPF routing table status : <Active>Destinations : 1                Routes : 1
Destination/Mask         Proto       Pre       Cost        Flags   Nexthop            Interface2.2.2.2/32            OSPF        10        1562         D      12.1.1.2           Serial0/0/0
OSPF routing table status : <Inactive>Destinations : 0                Routes : 0

四、2類LSA詳解

4.1 2類LSA的作用與生成條件

作用：描述廣播網絡中 偽節點(DR) 的信息，包含網絡掩碼和連接的實節點（路由器）列表。
生成條件：僅在網絡類型為廣播/NBMA且存在DR的鏈路中生成。
核心特性：
- 偽節點到所有實節點的開銷值為 0。
- 同時包含 拓撲信息（樹干） 和 路由信息（葉子）。

4.2 2類LSA的字段解析

[R1]display ospf lsdb network 192.168.1.2
OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1Area:0.0.0.0Link State Database
Type          : Network             #LS類型：2類LSA（Network LSA）。用來描述偽節點的信息
Ls id         : 192.168.1.2         #LSA的名字。2類LSA中使用DR接口的IP地址充當
Adv rtr       : 2.2.2.2             #通告者：2類LSA中使用DR接口所在路由器的router-id充當
Ls age        : 263                 #老化時間
Len           : 36                  #報文長度
Options       :  E                  #特殊區域標識
seq#          : 80000003            #序列號
chksum        : 0x5c5f              #校驗和
Net mask      : 255.255.255.0       #網絡掩碼：2類LSA不僅描述鄰居信息（樹干），同時還描述一個路由信息（葉子）
Priority      : Low                 #優先級Attached Router    2.2.2.2Attached Router    3.3.3.3                   #用于描述該偽節點直連的鄰居信息（樹干）Attached Router    4.4.4.4

4.3 拓撲與路由信息的對應關系

信息類型	描述內容	實現方式
樹干信息	鄰居關系（拓撲）	`Attached Router`字段
葉子信息	網絡路由（子網）	`Net mask`字段與Ls id組合計算

五、OSPF關鍵操作命令

5.1 常用查看命令

<AR1>display ospf lsdb           #查看OSPF數據庫
<AR1>display ospf lsdb router 1.1.1.1       #查看1類LSA具體信息 
<AR1>display ospf lsdb network 192.168.1.2     #查看2類LSA具體信息
<AR1>display ospf routing   查看SPF算法計算出的最優路由，這個表中的最優路由會拿去經過加表原則選擇，加入全局路由表ip routing-table
<AR1>display ip routing-table   #這里面是所有經過加表原則pk后勝出的路由

5.2 路由表驗證示例

[R1]display ospf routing          #驗證SPF樹OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1Routing Tables
Routing for Network
Destination         Cost     Type            Nexthop       AdvRouter             Area
12.1.1.0/24         1        Transit        12.1.1.1      1.1.1.1               0.0.0.0
13.1.1.0/24         1562     Stub           13.1.1.1      1.1.1.1               0.0.0.0
23.1.1.0/24         2        Transit        12.1.1.2      5.5.5.5               0.0.0.0
24.1.1.0/24         1563     Stub           12.1.1.2      2.2.2.2               0.0.0.0
45.1.1.0/24         1564     Stub           12.1.1.2      5.5.5.5               0.0.0.0
Total  Nets : 5
Intra  Area : 5   Inter Area : 0          ASE : 0       NSSA : 0

[R1]display ip routing-table protocol ospf     #經過加表原則的選擇，只剩下3個路由能夠加表
Route Flags : R  - relay , D – download to fib
------------------------------------------------------------------------------
Public routing table : OSPFDestinations : 3                Routes : 3
OSPF routing table status : <Active>Destinations : 3                Routes : 3
Destination/Mask         Proto       Pre       Cost        Flags   Nexthop            Interface23.1.1.0/24           OSPF        10        2            D      12.1.1.2           GigabitEthernet0/0/024.1.1.0/24           OSPF        10        1563         D      12.1.1.2           GigabitEthernet0/0/045.1.1.0/24           OSPF        10        1564         D      12.1.1.2           GigabitEthernet0/0/0OSPF routing table status : <Inactive>Destinations : 0                Routes : 0

六、SPF算法與LSDB關系

6.1 拓撲計算流程

收集所有1類LSA（實節點信息）和2類LSA（偽節點信息）
構建網絡拓撲圖（樹干連接關系）
計算最短路徑樹（SPF樹）
生成葉子路由條目

嘗試使用SPF算法，根據LSDB，推演出最短路徑樹干以及葉子信息
這時需要用到一個表（具體使用方法略），就可以畫出SPF樹了

七、核心機制總結

1類LSA的泛洪范圍：僅在宣告接口所屬的區域內傳播。
SPF算法作用：根據LSDB中的拓撲信息，計算到達所有網絡的最短路徑樹。
路由表生成邏輯：通過整合1類LSA中的鏈路狀態信息，生成區域內精確的直連和鄰居路由條目。

7.1 OSPF鏈路狀態生成規則

接口狀態生成
- 當路由器接口啟用OSPF并宣告進進程后，自動生成 鏈路狀態(LS) ，包含：
  ? 接口IP地址/子網掩碼
  ? 鏈路開銷(Cost)
  ? 鄰居路由器Router ID
LSA生成邏輯
- 單區域：每臺路由器生成1個1類LSA，描述本區域直連接口狀態
- 多區域：每臺路由器在每個直連區域生成1個1類LSA，僅在該區域內泛洪

7.2 1類LSA鏈路類型解析

鏈路類型	應用場景	描述內容	關鍵字段示例
StubNet	直連網段	路由信息（葉子）	Link ID=網絡號，Metric=0
P-2-P	點對點/點對多點鏈路	直接鄰居拓撲（樹干）	Link ID=鄰居Router ID
TransNet	廣播/NBMA網絡	偽節點連接關系（樹干）	Link ID=DR接口IP
Virtual	虛鏈路(Vlink)	跨區域虛連接信息	Data=虛鏈路本地接口IP