ospf、lsa、域内、域间路由（IE培训时的笔记）
ospf
路由表的构成：
直连路由：（与设备直接相连的网络）
设备接口配置合法ip地址 设备的接口状态为UP
静态路由：由管理员手工配置的路由信息
一般用于网络规模较小，一般用于相对稳定的网络
优势：无需占用网络带宽，设备之间无需交互报文信息，可以节约CPU内存等硬件资源
动态路由：由路由器根据路由协议自动计算的路由信息
- 根据算法分类：
距离矢量路由协议：RIP
什么叫距离矢量路由协议？
链路状态路由协议：OSPF，IS-IS
什么叫链路状态路由协议？
- 根据使用范围进行分类：
IGP：内部网关路由协议
RIP OSPF IS-IS
运行于AS内部，主要用于路由信息的发现
EGP：外部网关协议
BGP
运行于AS之间，主要用于路由的最优选路控制，以及策略的部署
- 根据路由是否携带掩码：
- 有类路由协议
在传递路由时，不带子网掩码信息，不支持VLSM（可变长子网掩码？）和CIDR（无类别域间路由？）
RIPV1
- 无类路由协议
在传递路由时，携带子网掩码信息，支持VLSM和CIDR
RIPV2 OSPF IS-IS BGP
目前主流路由协议均为无类路由协议
RIP的缺点（淘汰的原因）：
- 收敛速度慢
- 以跳数作为度量值无法精确的描述网络带宽情况
- 最大跳数为15跳，限制了网络的规模
- 防环机制不完善，可能会出现环路风险
- 安全机制较差（RIPV1不支持认证）
- RIP不适用于大型网络
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面试：理论题 实验题（LAB中解法提问） 项目题
项目题：100台路由器进行企业网的组网，这些路由器性能不一，请选择一种IGP进行组网，说出你的理由？
思路：网络规模超级大
层次化的规划
IGP：RIP OSPF IS-IS
1.排除RIP，因为RIP的缺点。。。。。
2.用 OSPF和IS-IS都行。但是必须OSPF和IS-IS做对比
想用什么，猛夸什么
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OSPF（开放式最短路径优先协议）
OSPF协议特点：
- 无路由自环
区域内OSPF防环：
通过LSA的泛洪实现区域内LSDB的同步
通过SPF算法计算得到无环的树状结构
区域间防环：ABR不处理来自非骨干区域的LSA3
只有ABR可以在区域间传递路由信息
- 适用于大型规模的网络：
区域的划分
路由的分级管理（层次化部署）
- 收敛速度快：
- 支持等价负载均衡
- 以带宽作为度量值，可以更好的反应链路情况
- 支持路由协议认证
- 以组播的形式进行报文的发送
224.0.0.5（所有运行ospf协议的都监听） 224.0.0.6（DR和BDR监听）
8. 采用链路状态算法，是IETF开发的公有路由协议
区域号是一个32bit的整数，可以写作十进制数，也可以写作点分十进制
路由 area 0 area 1
area 0.0.0.0 area 0.0.0.1
骨干区域：区域编号固定为0
非骨干区域：区域编号非0
区域部署规则： 所有非骨干区域必须和骨干区域相连，骨干区域在网络中必须唯一，不能被分割。
OSPF路由器角色：
- IR（internal router）：区域内部路由器，所有接口都属于同一个OSPF区域的路由器
- BR（backbone router）：骨干路由器，至少有一个接口在驱赶区域内的路由器（可能为IR）
- ABR（area border router）：区域边界路由器，连接多个区域，且所连接的区域中包含骨干区域的路由器
- ASBR（AS boundary router）：AS边界路由器，用于连接OSPF网络和其他AS网络的路由器
RID：是一个32bit整数，是一台路由器在AS内的唯一标识，任何一个运行OSPF的设备都有一个唯一的RID
- 手工指定RID最优先
- 如果没有配置RID，则以环回口中最大的IP地址作为RID
- 如果没有环回口，则以物理接口中最大的IP地址作为RID
如果修改了RID则需要手工重启OSPF进程才生效
COST开销：是OSPF中唯一度量值，与接口带宽有关，带宽越大，开销越小，线路越优
COST=参考带宽/接口带宽
参考带宽：100Mb/s（10^8b/s）
只要接口带宽超过参考带宽，开销值均为1
OSPF的邻居建立：
邻居关系：能够互相交互OSPF hello报文的两台OSPF路由器，称为OSPF邻居关系
邻接关系：能够互相交互完整的LSBD的两台OSPF设备，称为OSPF邻接关系
所有的邻接关系一定是邻居关系
OSPF报文：
- hello：用于发现，建立，维持邻居关系
- DD：是LSDB的摘要信息（LSA的头部），用于摘要描述LSBD
- LSR：链路状态请求，用于请求特定的LSA信息
- LSU：链路状态更新，用于更新LSA信息（完整的LSA的信息）
- LSAck：链路状态确认，用于LSU报文的确认
OSPF DR选举：
- 为什么要选举DR？
- 在MA网络中，通过DR的选举，可以减少设备之间的连接关系数量
维护 n*（n-1）/2 数量的
- 减少重复的LSA交互
维护 n-1 数量的
- 怎么进行DR的选举？
DR的选举规则：
1. 网络如果已经存在DR，则默认现在DR（非抢占原则）
2. 优先级数值较大的设备为DR
取值范围0-255，缺省为1，数值越大越优先
3. 优先级相同时，RID较大的设备为DR
4. 如果优先级为0，则放弃选举
- 在什么情况下选？
在一个MA网络中进行选举，而不是一个区域内！！！
协议号
OSPF 89
ICMP 1
UDP 17
TCP 6
VRRP 112 虚拟路由冗余协议
OSPF报文字段：绿色字段是影响邻居关系建立的字段
Header：
- version：版本号，表示当前使用的OSPF协议版本，共8bit
- type：表示当前报文的类型，共8比特
- 报文长度：表示当前OSPF协议头加内容的总长度，单位为字节，共16比特
- RID：表示当前OSPF设备的RID，共32bit
RID必须不同，否则无法建立邻居关系
- AREA ID（区域号）：表示当前OSPF接口所属区域，32bit
区域编号必须一致，否则无法建立邻居关系
- 校验和：用于校验OPSF报文完整性，防止被篡改，16bit
- 认证类型：0（表示不启用认证）空认证 1表示启用OSPF明文认证 2表示启用MD5哈希认证（密文）认证 16bit
认证类型必须一致
- 认证数据：根据认证类型不同，内部字段不同，64bit（8字节）（1字节=8bit）
如果认证类型为0，则该字段均置位0
如果认证类型为1，则该字段为相关明文认证信息
如果认证类型为2，则该字段为MD5哈希相关信息
认证密钥必须一致
hello：
- 子网掩码： 表示发送该报文的接口掩码信息，32bit
除p2p网络外，子网掩码必须一致
- hello time：表示发送hello报文的间隔时间，16bit
计时器必须一致，否则无法建立邻居关系
网络类型 链路类型
P2P：10s PPP HDLC
P2MP：30s 没有任何一种链路类型与其对应，需要手工设置该网络类型
NBMA：30s FR ATM
brocast：10s 以太网
- options：可选项，包含OSPF特殊区域标识信息，8bit
DN：用于OSPF在MPLS VPN网络中防环，从MPLS骨干网收到LSA3、LSA5、LSA7,会将DN置位
O：该字段支持发出路由器支持OPAQUE LSA（LSA9、LSA10、LSA11）
DC：该位置位，表示OSPF设备支持按需链路功能
EA：当始发路由器具备接受和转发外部属性LSA的能力时，该字段置位
N：在hello报文中，N=1表示有能力处理LSA7,
P：在LSA中，P=1,表示该LSA需要进行7转5
MC：表示支持MOSPF
E：该bit置位，表示OSPF设备有能力处理LSA5
MT：表示OSPF设备支持多拓扑结构
特殊区域标识必须一致，否则无法建立邻居关系
- 路由优先级：用于OSPF DR选举 0-255
邻居关系建立不会影响
如果优先级均为0，则只会建立邻居关系，不会建立邻接关系
- dead time：表示OSPF邻居关系失效时间，缺省情况下是hello的4倍， 32bit
计时器必须一致，否则无法建立邻居关系
- DR：当前网络中已经选举的DR设备，写的是DR的IP地址 32bit
- BDR：当前网络中已经选举的BDR设备 32bit
- 已知邻居列表：包含已知的邻居设备RID
#display ospf error //显示ospf的错误信息
邻居关系状态机
down：是OSPF邻居初始状态，表示没有收到任何OSPF信息
init：表示收到了OSPF报文，但在邻居列表中没有自身的RID信息
2-way：表示双向通信已经建立，从邻居的hello报文中收到了自身的RID信息，此时将对方的状态标记为2-way
DR的选举发生于2-way状态
attempt：已经向邻居发送hello消息，但还没有都得到邻居的回应，只出现于OSPF的NBMA网络
帧中继基本配置：（建立ospf邻居）
接口下
#link-protocol fr //封装帧中继
#undo fr inarp // 关闭逆向arp
#fr map ip 123.1.1.2 102 （broadcast）（支持伪广播（三层看起来是组播，二层是单播））（不用下面的peer互指就可以起ospf的邻居，但是需要 #ospf network-type broadcast） //写映射
#fr map ip 123.1.1.3 103 （broadcast）
中间的配置
看图
NBMA网络中（不支持广播和组播），默认想要建立邻居关系，需要手工建立邻居，通过发送单播报文建立邻居。
peer 123.1.1.2 (以单播形式发送ospf的hello报文)
如果帧中继链路支持伪广播，则可以通过修改链路的OSPF网络类型，来实现自动发现邻居
如果在帧中继的HUB-SPOKE模型中进行OSPF组网，需要注意将HUB端设置为DR（SPOKE端优先级设置为0）
在HUB-SPOKE模型中，使用P2MP的网络，可以简化网络的配置结构，在新的spoke节点加入时，无需改变原始节点配置，只需要配置新节点的OSPF即可通信。
P2MP网络类型会自动生成一条32位主机路由，从而进行计算
EXSTART：是OSPF邻接关系建立的关键状态，在该状态下会进行主从的协商，协商过程主要通过DD报文来进行协商
RID较大的设备成为主设备，RID较小的设备成为从设备
主从的协商是在两台邻接关系的设备之间协商
DD报文字段：
- 接口MTU：共16个bit，表示当前接口的MTU，DD交互与MTU有关，会进行MTU检测（华为设备默认不开启MTU检测功能）
- options：类似于hello报文中的options字段，8bit
- 控制位：
I：表示初始化，进行主从选举的DD报文，I bit置位
M：表示MORE，M置位表示还有后续DD报文，该报文部署最后一个DD报文
MS：表示MASTER，MS置位表示该设备认为自身为MASTER角色
- DD序列号：用于DD报文的可靠性传输控制，32bit
- LSA headers：用于主从选举的DD中不包含任何LSA头
DD报文的交互采用单播的方式
#ospf mtu-enable //打开ospf mtu（最大传输单元）的检测（在接口下敲）
MTU值较小的设备会认为对方的DD报文非法，可以将MTU值较小那端关闭MTU检测功能，来形成邻接关系
MTU值不一致会导致DD无法正常交互，此时会停留于EXSTART状态
进入exchange状态后，从设备向主设备单播发送DD报文，在其包含自身的LSDB摘要（包含LSA的头部信息）
其中使用的序列号是主设备确认的序列号
主设备进入EXCHANGE标志：收到从设备发来的M bit置位0的DD报文。
主设备向从设备发送自身的LSDB摘要信息
从设备收到信息后会发送一个空的DD报文用于对主消息的确认
如果DD中所描述的LSA均以存在于LSDB，则直接从exchange状态过渡到full状态
如果DD中所描述的LSA于LSDB中的信息不同，则会从exchange状态变为loading状态
通过确认机制和重传机制，且报文有序化来确保DD交互的可靠，该过程也是LSDB同步的基础
LSR中包含LSA头部的三要素信息（LS TYPE,LSID,ADV ROUTER）,通过该信息可以唯一确定需要的LSA，LSR中没有完整的LSA头部信息
LSU中包含LSA的数量以及多份LSA信息
LSack：通过LSA的头部信息来对特定的LSA进行确认，一个ack中可以包含多个确认信息
p2p 组播 224.0.0.5
NBMA 单播
P2MP 单播
在链路状态路由协议中，每台设备会泛洪自身的LSA,在区域内LSA的集合（LSDB）是完全同步的，每台设备会以自身为根进行SPF计算，形成无环的树状拓扑，最终将最优路径记录到路由表中形成路由
LSA头部信息
- LS AGE ：16 bit，表示LSA已经存活的时间，单位是秒 取值范围0-3600s（一个小时）
每1800s进行一次LSA的泛洪，rip是30s进行一次周期性的更新
每条链路默认延迟时间为1s，LS AGE在传递过程中，每传递一次会增加1秒
LSA的删除，通过发送一个LS AGE为3600s的LSA信息，表示删除该LSA
数值越大，表示LSA越旧
- options：8 bit，功能与hello类似
- LS TYPE：8 bit，表示LSA的类型，常见的是123457
- LS ID：32 bit，一般用于LSA的标识信息，其中如果该LSA所描述的是节点信息，则LS ID为该节点的ID，如果该LSA所描述的是网络信息，则LS ID 为该网络的网络号
- ADV ROUTER：32 bit，表示该LSA始发设备的RID
LS 序列号：32 bit的有符号整数，第一个比特，不代表数值大小，而代表负号。数值越大，标识LSA越新，每次LSA更新时序列号会+1
初始值-2^31+1=0x80000001
0x7FFFFFFF
- LS 校验和：8 bit，用于校验LSA的完整性
- 长度：8 bit，用来表示LSA的总长度（包含LSA头）
LSA1（ router lsa ）： 每台OSPF路由器在每个区域内会生成一份LSA1来描述在该区域内的自身链路信息
每份信息通过link的形式显示，每个link中包含link ID， link Data ，Metric等关键信息
在LSA1中LS ID 为所描述的节点RID
stubnet link：表示OSPF设备所连接到某个网络
transit network link：表示OSPF设备连接到一个伪节点上
link id：表示伪节点ID（DR的IP地址）
link data：表示连接该节点的接口IP
在OSPF MA网络中会构建一个伪节点，MA网络中所有设备均与伪节点相连，设备到达伪节点的开销值为设备的接口开销，伪节点到达物理节点的开销为0
伪节点的节点ID为该MA网络中DR的接口IP地址
network-lsa二类lsa：是LSA1 transit link的补充信息，所描述的是该MA网络的掩码信息，以及该网络中所连接的所有节点信息。
（是由DR产生的）
只在所描述的区域内泛洪
p2p link：在OSPF 点到点网络类型中，会使用2个link来描述一个接口的信息，其中一个stubnet来描述串行链路多连接的网络信息，一个p2p link 来描述所连接的对端节点信息
p2p网络没有二类lsa（最多只能有两台设备）
因为ppp协商，就算两端网络不是一个子网，也可以通信（直连）
SPF计算：
OSPF根据LSDB进行最短路径树的计算，在计算过程中分为2个阶段
第一阶段：计算所有的transit节点（和p2p），同时忽略stub节点，生成一个最短路径树
第二阶段：计算stub节点，将其挂在对应的transit节点上
例：
候选列表：
SPF树：
1.1.1.1（0）
1.1.1.1 2.2.2.2(48)
1.1.1.1 2.2.2.2 10.3.1.1（48+1）
1.1.1.1 2.2.2.2 10.3.1.1 3.3.3.3（48+1+0）
1.1.1.1 2.2.2.2 10.3.1.1 4.4.4.4（48+1+0）
候选列表：
SPF树：
4.4.4.4（0）
4.4.4.4 10.3.1.1（1）
4.4.4.4 10.3.1.1 2.2.2.2 1.1.1.1（1+0+48）
4.4.4.4 10.3.1.1 3.3.3.3 1.1.1.1（1+0+48）
OSPF域间路由计算
LSA3（NetWork-Summary LSA）：用于描述区域间路由信息，由ABR设备生成，在所生成的区域内传递，一个LSA3描述的就是一个网络信息
描述了ABR到达其他区域的网络的metric
LSID为描述的网络的网络号
OSPF区域间防环规则：
ABR：连接多个区域，且其中包含骨干区域的路由器。
- 只有ABR可以在区域间传递路由信息
OSPF非骨干区域必须和骨干区域相连
- ABR不处理来自非骨干区的三类LSA
OSPF骨干区域不能被分割
3.每个ABR都会生成一份LSA3
区域1 区域0 区域1
路由是完整的
因为三类lsa不包含区域号
r1 ABR
2 ABR
3 ABCDEFG
4 BCDEFG
5 BCDEFG
6 BCDEFG
7 BCDEFGHIJ
8 FGHIJ
9 FGHIJ
10 FGHIJ
1 ABCDE
2 ABCDE
3 ABCDE
4 ABCDE
5 A-I
6 D-I
7 D-I
8 D-I
9 D-J
10 DEFGHIJ
不完整的ABR：连接了多个区域，但在骨干区域内，没有完整的邻接关系，该设备在接收处理三类LSA时，不按照ABR规则处理，可以接收并计算路由，同时该设备可以生成三类LSA，实现区域间路由传递
RFC1583
RFC2328
RFC3509
OSPF多区域的好处：
避免骨干区过大/避免单区域过大（避免路由变化带来的动荡、增强稳定性、减少层次化管理）
减小LSDB的大小
减小LSA的扩散
增强稳定性
加快收敛
减少带宽
减少路由表项层次化管理
减少SPT（最短路径树）的计算
避免路有变化带来的震荡
OSPF多区域部署的注意事项：
骨干区不能被分割（因为ABR不会处理来自非骨干区的LSA3；解决方法为“虚连接”）
非骨干区域必须连接骨干区域（会导致路由表不全，因为ABR不会处理来自非骨干区的LSA3）
