内部网关路由协议--OSPF路由协议和RIP路由协议的详细讲解

1.OSPF的介绍

• ospf是一种链路状态路由协议，属于IP协议。协议号为89，OSPF的更新与带宽有关。

1.1 OSPF路由器的分类

• IR：区域内路由器—该类路由器的所有接口都属于同一个OSPF区域；
• BR：骨干路由器–该类路由器至少一个接口属于骨干区域。因此，所有的ABR和位于Area0的内部路由器都是骨干路由器；
• ABR：区域边界路由器—该类路由器可以同时属于两个以上的区域，但其中一个必须是骨干区域。ABR用来连接骨干区域和非骨干区域，可以是实际连接，也可以是虚连接；
• ASBR：自治系统边界路由器—与其他AS交换路由信息的路由器称为ASBR。 是连接多个自制系统的路由器，只要一台OSPF路由器引入了外部路由的信息，他就成为了ASBR，它有可能是ABR，区域路由器，不一定位于AS边界。

扩展：

OSPF的三种通信量：

• 域内通信量（IR-BR）；
• 域间通信量（ABR-BR）；
• 外部通信量（ASBR）

1.2 OSPF区域的分类

目的：

为了适应大型的网络，OSPF在AS内划分多个区域；
每个OSPF路由器只维护所在区域的完整链路状态信息。

1.2.1 OSPF区域的划分

OSPF的区域分为：骨干区域和非骨干区域

OSPF的特殊区域有：末梢，完全末梢，次末节，完全次末节。

• 末梢：阻止4、5类LSA传递进stub区域，会由ABR生成一条默认路由（3类）给stub区域；
• 完全末梢：阻止3、4、5类LSA传递进stub区域，会由ABR生成一条默认路由（3类）给stub区域；
• 次末节：阻止4、5类LSA传递进OSPF，将5类的LSA转变为7类LSA，由ABR将7类LSA再次转变为5类LSA；
• 完全次末节：阻止3、4、5类LSA传递进OSPF，会由ABR下发一条默认路由指向nssa区域。

注：LSA指链路状态通告，OSPF的LSA有七大类。

生成OSPF多区域的原因：

• 改善网络的可扩展性；快速收敛

1.2.2 虚链路的介绍

使用场合：

• 一个非骨干区域跨越一个非骨干区域时用；不能跨越stub区域

作用：

• 帮助这个非骨干区域获取lLSDB信息；LSDB是Link State DataBase的缩写，指链路状态数据库，通过路由器间的路由信息交换，自治系统内部可以达到信息同步，即LSDB（链路状态数据库）描述的网络拓扑同步。

注意事项：虚链路只能帮助一个非骨干区域跨越非骨干区域，虚链路属于区域0；

1.3 OSPF的LSA的类别

LSA的类别	名称及作用
第一类LSA	Router-LSA ,由每个路由器生成，描述了路由器的链路状态和花费，传递到整个区域
第二类LSA	Network-LSA，由指定路由器DR生成，描述了本网段的链路状态，传递到整个区域
第三类LSA	Net-Summary-LSA，由ABR生成，描述了区域内某一网段的路由，传递到相关区域
第四类LSA	ASBR summary LSA，由ABR产生，但是它是一条主机路由，指向ASBR路由器地址的路由
第五类LSA	自治系统外部LSA，由ASBR产生，告诉相同自治区的路由器通往外部自治区的路径。自治系统外部LSA是唯一不和具体的区域相关联的LLSA通告，将在整个自治系统中进行泛洪
第六类LSA	组成员LSA，目前不支持组播OSPF（MOSPF协议）
第七类LSA	NSSA外部LSA，由ASBR产生，几乎和第五类LSA通告是相同的，但NSSA外部LSA通告仅仅在始发这个NSSA外部LSA通告的非纯末梢区域内部进行泛洪

• 注：LSA: Link-State Advertisement （链路状态通告）
  LSA里面的信息：包括自己的RID，邻居的RID，我以及我的邻居到这条链路的带宽，路由条目，掩码等信息

1.4 ospf的包类型和网络类型

1.4.1ospf数据包

承载在IP数据包内，类型和作用如下：

数据包类型	作用
Hello	建立和维护邻居关系
DBR	交互数据库的描述信息
LSR	请求具体的LSA
LSU	回复具体LSA信息
LSACK	对LSU的确认

1.4.2 ospf的网络类型

• 点到点网络；
• 广播多路访问网络；
• 非广播多路访问网络；
• 点到多点网络。

1.5 OSPF的三张表以及形成路由表的过程

1.5.1 OSPF的三张表

• 分别为：邻居列表；链路状态数据表；路由表；

1.5.2 OSPF形成路由表的过程

• 建立邻接关系----链路状态数据库----最短路径树----路由表

1.6 OSPF的七个状态机以及形成邻居的九个条件

1.6.1 OSPF的七个状态机

（1）Down：邻居状态机的初始状态，是指在过去的Dead-Interval时间内没有收到对方的Hello报文；
（2）Init：本状态表示已经收到了邻居的Hello报文，但是该报文中列出的邻居中并没有包含我的Router ID（即对方没有收到我发的HEELO报文）；
（3）2-Way：本状态表示双方互相收到了对端发送的HEELO报文，建立了邻居关系。在广播和NBMA类型的网络中，两个接口状态时DROther的路由器之间将停留在此状态；
（4）ExStart：在此状态下，路由器和它的邻居之间通过互相交换DD报文（该报文并不包含实际的内容，只包含一些标志位）来决定发送时的主/从关系。建立主/从关系主要是为了保证在后续的DD报文交换中能够有序的发送；
（5）Exchange：在此状态下，路由器将本地的LSDB(链路状态数据库)用DD报文来描述，并发给邻居；
（6）Loading：在此状态下，路由器发送LSR报文向邻居请求对方的DD报文；
（7）Full：在此状态下，邻居路由器的LSDB中所有的LSA本路由器全都有了，即本路由器和邻居建立了邻接状态。

1.6.2 ospf建立邻居的条件

OSPF建立邻居有九个条件：

（1）ROUTER ID不能相同；
（2）HELLO时间必须一致；
（3）DEAD时间必须一致；
（4）区域ID必须相同；
（5）认证必须相同；
（6）STUB标志位必须相同（直连路由器特殊区域要求一致）；
（7）三层MTU不匹配无法形成邻接关系（一边时EXSTART，一边是EXCHANGE）；
（8）OSPF版本号不同（目前版本为2）；
（9）当OSPF网络类型是MA(多路访问网络)时，要求掩码一定一致（两个邻居）。因为会出现DR和LSA-2，无法描述网段。

1.7 清除ospf进程与修改一个ospf的接口优先级的命令

• 清除ospf进程的命令：reset ospf process（用户视图下敲）
• 修改ospf接口优先级命令：ospf dr-priority 0~255（系统视图下敲）

1.8 ospf的组播地址及对应的对象

OSPF的组播地址	对象
224.0.0.5	DRother
224.0.0.6	DR/BDR

2.RIP的介绍

• RIP指一种距离矢量路由协议，属于IGP协议。使用UDP协议进行路由信息的交互，端口号为520。
  RIP更新周期是30S；RIP更新路由是发送整个路由表信息与跳数有关，且最大跳数为15跳，16跳为不可达。

2.1RIP版本的分类

• 可分为：RIPv1和RIPv2，区别如下：

RIPv1	RIPv2
有类路由协议	无类路由协议
广播更新（255.255.255.255）	组播更新（224.0.0.9）
不支持VLSM	支持VLSM
自动路由汇总，不可关闭	自动汇总可关闭，可手工汇总
不支持不连续子网	支持不连续子网

VLSM(可变长子网掩码) ：

• 是为了有效的使用无类别域间路由（CIDR）和路由汇聚(route summary)来控制路由表的大小，它是网络管理员常用的IP寻址技术，可以对子网进行层次化编址，以便最有效的利用现有的地址空间

2.2 主类网络

概念：

• 接口下IP和它的默认子网掩码相乘得出来的网络号叫主类网络

跨越主类网络边界自动汇总:

• 若相邻两个主类网络段相同则不会自动汇总；
• 若相邻的两个主类网络段不相同就会自动汇总，又称为跨越主类网络边界的自动汇总。

2.3 RIP出现环路时使用的机制与实现的方法

• 执行水平分割可以阻止路由环路的发生

实现的方法如下：

• 从一个接口学习到路由信息，不再从这个接口发送出去；
• 减少路由更新信息占用的链路带宽资源。

3.Router-id的作用与选举的规则

作用：OSPF区域唯一标识路由器的IP地址；

选取规则：

（1）选取路由器Loopback接口上数值最高的IP;
（2）如果没有Loopback接口，在物理端口中选取IP地址最高的；
（3）也可以使用router-id命令指定Router ID。

4.DR/BDR选举的方法

①自动选举DR和BDR：

• 网段上Router ID最大的路由器将被选举为DR，第二大的将被选举为BDR；

②手工选择DR和BDR：

• 优先级范围是0~255,数值越大，优先级越高，默认为1；
• 如果优先级相同。则需要比较Router ID；
• 如果路由器的优先级被设置为0，它将不参与DR和BDR的选举。

5.OSPF和RIP的区别（全）

	OSPF	RIPv2	RIPv1
协议类型	链路状态	距离矢量	距离矢量
CIDR	支持	支持	不支持
VLSM	支持	支持	不支持
自动聚合	不支持	支持	支持
手动聚合	支持	支持	不支持
路由泛洪	组播更新	周期组播更新（30S）	周期广播
路径开销	带宽	跳数	跳数
路由收敛	快	慢	慢
跳数限制	无	15	15
邻居认证	支持	支持	不支持
分级网络	支持	不支持	不支持
更新	事件触发更新	路由表更新	路由表更新
路由计算	Dijkstra	Bellman-Ford	Bellman-Ford

CLDR：无类别域间汇总；VLSM：可变长子网掩码