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🧑💻2 OSPF基础
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1.动态路由协议按照工作区域如何分类，按照工作机制和算法如何分类。
2.基于距离矢量的路由协议基于链路状态的路由协议有什么区别？
1. 信息通告方式：
- 距离矢量路由协议：
- 路由器周期性地向其邻居通告自己的整个路由表。每个路由器通过这些通告来更新自己的路由表，知道到达每个目的地的下一跳和距离。
- 这种方式的核心思想是“告诉邻居我能到达哪些网络，以及到达这些网络的距离有多远”。
- 链路状态路由协议：
- 路由器不通告整个路由表，而是通告链路状态信息（例如每个接口的开销、连接对象等）。这些信息被称为链路状态通告（LSA）。
- 通过泛洪的方式将这些LSA传递给网络中的所有路由器，使得每台路由器都可以构建完整的网络拓扑图。
2. 网络拓扑感知：
- 距离矢量路由协议：
- 路由器没有全局的网络拓扑图，只知道到达某个目的地的下一跳和距离，并不知道整个网络的具体布局。
- 链路状态路由协议：
- 每台路由器都通过收集LSA，构建出整个网络的拓扑图，基于这个全局拓扑图来计算出最短路径。
3. 路径计算方式：
- 距离矢量路由协议：
- 使用简单的算法，如Bellman-Ford算法，来根据邻居的通告更新路由表。每次更新仅基于与直接相邻路由器的信息。
- 链路状态路由协议：
- 使用Dijkstra的最短路径优先（SPF）算法来计算从自己出发到达每个目的地的最短路径。每次计算都是基于全局的网络拓扑图。
4. 收敛速度与稳定性：
- 距离矢量路由协议：
- 由于信息传播的方式较为简单，可能会导致收敛速度较慢，且容易产生路由环路问题（如计数到无穷大问题）。
- 链路状态路由协议：
- 由于每个路由器都有全局视图，收敛速度通常更快，且较少发生环路问题。
总的来说，链路状态路由协议（如OSPF）通常被认为更适合大型、复杂的网络，而距离矢量路由协议（如RIP）则更适合小型、简单的网络。
3.OSPF的中文全称是什么，其基于的协议类型和协议号分别是多少？
开放式最短路径优先
它基于内部网关路由协议类型。
在IP协议栈中，OSPF使用的协议号是89。
4.什么是Router-id，如何产生?
路由器标识符，用于在一个OSPF域中唯一地标识一台路由器。
可以通过手工配置的方式，或使用系统自动配置的方式。
5.OSPF协议的五种协议报文分别是什么，大致作用是什么？
报文类型 | 大致作用 |
Hello | 周期性发送，用来发现和维护OSPF邻居关系。 |
Database Description | 描述本地LSDB（链路状态数据库）的摘要信息，用于两台设备进行数据库同步。 |
Link State Request | 用于向对方请求所需要的LSA。设备只有在OSPF邻居双方成功交换DD报文后才会向对方发出LSR报文。 |
Link State Update | 用于向对方发送其所需要的LSA。 |
Link State ACK | 用于对收到的LSA进行确认。 |
这些报文各自承担着建立和维护OSPF网络结构的重要任务。
6.OSPF协议中的三张表是什么？
OSPF邻居表、LSDB表和OSPF路由表
7.OSPF接口的Cost值如何计算，一条OSPF路由的cost值如何计算？
Cost值的计算方法：
一条OSPF路由的Cost值可以理解为是从目的网段到本路由器沿途所有入接口的Cost值累加。
8.OSPF协议的状态机有几种，分别是什么？
七种，分别是Down、Init、Two-Way、ExStart、Exchange、Loading、Full
- Down：初始状态，此时OSPF没有与任何邻居建立连接。
- Init：收到邻居的Hello报文，但邻居未确认双方的通信。
- Two-way：双向通信建立，双方可以相互通信，并确认邻居关系。
- Exstart：协商主从关系（Master/Slave）以准备交换数据库描述（DBD）报文。
- Exchange：交换LSA的摘要信息，以同步链路状态数据库（LSDB）。
- Loading：请求缺少的LSA信息，进一步同步LSDB。
- Full：OSPF邻居关系达到最高状态，路由器的LSDB完全同步。
其中，Attempt状态仅适用于NBMA网络类型。
详细解释：
1. Down（初始状态）
- 描述：在此状态下，路由器没有收到任何邻居的Hello报文，也没有与任何邻居建立连接。
- 作用：等待接收来自邻居的Hello报文以开始邻居发现过程。
2. Init（初始化状态）
- 描述：路由器已经收到来自某个邻居的Hello报文，但尚未在该邻居的Hello报文中看到自己的Router ID。
- 作用：表明路由器已开始与邻居通信，但还未完全建立双向通信。
3. Two-Way（双向通信状态）
- 描述：路由器在收到邻居的Hello报文中看到了自己的Router ID，表明双方已经建立了双向通信。
- 作用：
- 这是OSPF的稳定状态之一。
- 在广播、多播网络中（如以太网），此时会选举DR（Designated Router，指定路由器）和BDR（Backup Designated Router，备份指定路由器）。
4. ExStart（交换开始状态）
- 描述：路由器开始与邻居交换数据库描述报文（DBD）。此状态用于协商主从关系，以决定谁先发送DBD报文。
- 作用：确定主从关系（Master/Slave），以便开始正式的数据库同步。
5. Exchange（交换状态）
- 描述：在此状态下，路由器与邻居开始交换完整的DBD报文，包含LSA的摘要信息。
- 作用：双方交换DBD报文，并标记需要进一步请求详细信息的LSA。
6. Loading（加载状态）
- 描述：路由器根据收到的DBD报文中的摘要信息，发送链路状态请求报文（LSR），请求尚未掌握的或较新的LSA，并等待对方发送链路状态更新报文（LSU）。
- 作用：完成LSA的获取和LSDB的同步，确保路由器获得最新的链路状态信息。
7. Full（完全邻居状态）
- 描述：这是OSPF邻居关系的最终状态，表明两台路由器的LSDB已经完全同步。
- 作用：路由器之间达成完全同步，进入稳定状态，可以正常交换路由信息。
总结
OSPF协议的状态机从Down状态开始，逐步通过Init、Two-Way、ExStart、Exchange、Loading，最终进入Full状态。每个状态都对应着邻居关系建立过程中不同的阶段，从最初的发现邻居到最终的数据库同步完成。Full状态是邻居关系的最终状态，表示路由器之间的链路状态数据库已完全同步。
9.请简单描述OSPF协议临接关系建立的大致过程及交互的报文
1. 建立双向邻居关系
过程：
- Down到Init状态的转变：OSPF 路由器启动后，路由器最初处于 Down 状态。当路由器接收到邻居的 Hello 报文，但报文中没有包含自己的 Router ID 时，状态从 Down 变为 Init，并且在邻居表中记录邻居的状态为init。此时，路由器开始与邻居通信，但由于报文中没有自己的信息，双向通信尚未建立。
- 建立邻居关系：当路由器接收到包含自己 Router ID 的 Hello 报文时，表明邻居已经识别出它。这时，路由器的状态从 Init 转变为 Two-Way，并且在邻居表中记录邻居的状态为 Two-Way。表示双方都认可了彼此的存在，建立了双向邻居关系。
状态变化：
- 从 Down 状态进入 Init 状态：当路由器接收到邻居的 Hello 报文且报文中没有自己的信息时发生。
- 从 Init 状态进入 Two-Way 状态：当路由器在接收到的 Hello 报文中看到自己的 Router ID 时发生。
2. 协商主/从（Master/Slave）关系
过程：
- 进入ExStart状态：在建立了双向邻居关系（Two-Way状态）后，路由器如果决定与对方建立更深入的邻接关系，它们会进入ExStart状态。在此阶段，路由器通过交换初步的DD（Database Description）报文来协商主从关系。路由器会协商决定哪一方是主设备（Master），通常是Router ID较大的路由器为Master。
- ExStart到Exchange状态的转变：主从关系一旦确定，路由器正式开始交换DD报文的内容，进入Exchange状态。在Exchange状态下，路由器开始详细描述各自的LSDB摘要信息。
状态变化：
- 路由器从Two-Way状态进入ExStart状态：在开始协商主从关系时发生。
- 路由器从ExStart状态进入Exchange状态：在主从关系确定后，并且开始正式交换DD报文时发生。
3. 相互描述各自的LSDB（摘要信息）
过程：
- 交换LSDB摘要信息：在Exchange状态中，路由器交换包含LSDB摘要信息的DD报文，这些信息用于让双方了解对方网络中已有的LSA。
- 进入Loading状态：在DD报文交换完成后，如果路由器发现自己缺少某些LSA，它将发送LSR（Link State Request）报文请求这些LSA，此时路由器进入Loading状态。收到请求的邻居路由器会通过LSU（Link State Update）报文发送所缺的LSA。
状态变化：
- 路由器从Exchange状态进入Loading状态：在完成DD报文的交换，并且某一方需要请求LSA时发生。
4. 更新LSA，同步双方LSDB
过程：
- LSA更新和确认：在Loading状态中，路由器根据接收到的LSU报文更新自己的LSDB，并通过LSAck报文确认接收的LSA。通过这个过程，双方的LSDB逐步达到一致。
- 完成同步：当所有LSA都已成功交换并确认后，路由器进入Full状态，表示邻接关系的建立已完成，LSDB完全同步。
状态变化：
- 路由器从Loading状态进入Full状态：在所有LSA同步完成并确认后发生。
10.OSPF协议支持的网络类型有哪些，哪些需要选举DR和BDR
- Broadcast Multiple Access(广播式多路访问, BMA)
- 这种类型的网络允许多台设备接入，并且支持广播。典型的例子是Ethernet（以太网）。
- 需要选举DR和BDR，因为多个路由器共享一个广播域。
- Non-Broadcast Multiple Access (非广播式多路访问, NBMA)
- 这种网络类型允许多台设备接入，但不支持广播。典型的例子是Frame Relay（帧中继）。
- 需要选举DR和BDR，因为它也是一种多路访问网络，尽管不支持广播。
- Point-to-Point (点对点, P2P)
- 在这种网络类型下，只有两台设备能够直接相连。典型的例子是PPP链路。
- 不需要选举DR和BDR，因为只有两个路由器互联，没有其他设备共享链路。
- Point-to-Multipoint (点到多点, P2MP)
- 这种网络类型相当于将多条点对点链路的一端进行捆绑。该类型必须手动配置，一般用于非全连通的NBMA网络。
- 不需要选举DR和BDR，因为每个点对点链接都是独立的 。
11.DR和BDR如何选举？
- 优先级比较：首先比较路由器接口的OSPF优先级（使用
ospf dr-priority命令设置）。优先级越高，路由器越有可能被选为DR。如果接口的优先级为0，则该接口不参与DR/BDR的选举。
- Router ID比较：如果优先级相同，则比较路由器的Router ID。Router ID较大的路由器被选为DR，次大的被选为BDR。
- 重新选举的条件：当现有的DR离线时，BDR会自动成为新的DR，然后在剩余的路由器中选举新的BDR。
该选举过程主要在多路访问（MA）网络类型中进行，如广播型多路访问网络（BMA）和非广播型多路访问网络（NBMA）。
12.为什么要划分区域？
- 减小LSA泛洪范围：通过将一个OSPF域划分为多个区域，OSPF可以限制链路状态广告（LSA）的传播范围，从而减少网络带宽的浪费和设备资源的消耗。这意味着拓扑变化时，LSA泛洪只会影响该区域内的路由器，不会波及整个网络。
- 减少路由计算复杂度：每个区域内的LSDB（链路状态数据库）同步在该区域内进行，避免了全网范围内的LSDB同步和计算，从而降低了路由计算的复杂度。
- 路由汇总与表规模缩减：在区域边界路由器（ABR）处可以进行路由汇总，这减少了路由表的规模，有助于优化网络性能和设备资源利用。
- 提高网络扩展性：通过区域划分，OSPF支持更大规模的网络部署，这对于大型企业或服务提供商的网络尤为重要。
13.OSPF路由器的角色有哪几种？
- 区域内路由器（Internal Router，IR）：这是位于同一OSPF区域内部的路由器。所有接口都在同一个区域中，负责维护区域内的链路状态数据库（LSDB）。
- 区域边界路由器（Area Border Router，ABR）：此类路由器连接两个或多个OSPF区域，通常包括连接骨干区域（Area 0）和其他区域的路由器。ABR会维护多个LSDB，并在区域之间汇总和传播路由信息。
- 骨干路由器（Backbone Router，BR）：这类路由器至少有一个接口连接到骨干区域（Area 0），负责在骨干区域中转发路由信息。
- 自治系统边界路由器（Autonomous System Boundary Router，ASBR）：此类路由器位于OSPF网络的边界，负责与外部自治系统（AS）交换路由信息，并将外部路由引入OSPF域内。
补充：
多区域的设计使得OSPF能够支持更大规模的网络
1. 降低路由表规模：
- 在单一区域的 OSPF 网络中，所有路由器都必须维护整个网络的路由信息，这会导致路由表变得非常庞大，尤其是在大型网络中。
- 多区域设计将网络划分为多个区域，每个区域只维护其内部的路由信息，而区域之间只交换必要的路由信息。
- 这样，每个路由器只需要维护其所在区域的路由信息，以及连接到其他区域的路由信息，从而显著降低了路由表的规模。
2. 减少路由更新的开销：
- 在单一区域的 OSPF 网络中，任何路由更新都会广播到整个网络，这会导致大量的网络流量。
- 多区域设计将路由更新限制在区域内部，只有区域边界路由器才会将路由更新传播到其他区域。
- 这样，路由更新的开销大大降低，提高了网络性能。
3. 提高网络安全性：
- 多区域设计可以将网络划分为不同的安全区域，例如，将敏感的内部网络与外部网络隔离开来。
- 这可以提高网络安全性，防止攻击者从一个区域传播到另一个区域。
4. 提高网络可扩展性：
- 多区域设计可以方便地扩展网络，而不会影响其他区域的运行。
- 当网络规模扩大时，可以添加新的区域，而不会影响现有区域的路由信息。
总结：
多区域设计通过将网络划分为多个区域，降低了路由表的规模，减少了路由更新的开销，提高了网络安全性，并提高了网络可扩展性，从而使得 OSPF 能够支持更大规模的网络。
举个例子：
假设一个大型企业网络，包含多个分支机构和数据中心。使用多区域设计，可以将每个分支机构和数据中心划分为一个区域，区域之间通过区域边界路由器连接。这样，每个区域只维护其内部的路由信息，而区域之间只交换必要的路由信息，从而降低了路由表的规模，减少了路由更新的开销，并提高了网络安全性。
LSA的基本信息
1. Type (类型):
- LSA 的类型，用于标识 LSA 的内容。
- 常见的 LSA 类型包括：
- Router LSA (类型 1): 用于描述路由器自身和连接到它的网络。
- Network LSA (类型 2): 用于描述广播网络。
- Summary LSA (类型 3、4、5): 用于汇总区域内的路由信息，用于区域边界路由器之间的路由。
- External LSA (类型 5): 用于描述连接到其他区域的路由信息。
- NSSA LSA (类型 7): 用于描述 NSSA 区域（Not So Stubby Area，非完全存根区域）的路由信息。
- Link LSA (类型 10): 用于描述点到点链路。
2. LinkState ID (链路状态标识符):
- LSA 的唯一标识符，用于区分不同的 LSA。
- 对于 Router LSA，LinkState ID 通常是路由器的 Router ID。
- 对于 Network LSA，LinkState ID 通常是网络的网络号。
3. AdvRouter (通告路由器):
- 发送 LSA 的路由器的 Router ID。
4. Age (年龄):
- LSA 的年龄，以秒为单位。
- 当 LSA 被发送到网络时，Age 字段被设置为 0。
- 每隔一段时间，路由器会更新 LSA 的 Age 字段，直到 Age 字段达到最大值（默认 3600 秒）。
- 当 Age 字段达到最大值时，LSA 将被删除。
5. Len (长度):
- LSA 的长度，以字节为单位。
6. Sequence (序列号):
- LSA 的序列号，用于跟踪 LSA 的更新。
- 当 LSA 被更新时，序列号会增加。
7. Metric (度量值):
- LSA 的度量值，用于计算路由路径的成本。
- OSPF 使用成本来确定最短路径。
- 常见的度量值包括：
- 带宽： 较高的带宽对应较低的成本。
- 延迟： 较低的延迟对应较低的成本。
- 负载： 较低的负载对应较低的成本。
Router-ID用于在一个OSPF域中唯一地标识一台路由器
1. 手动配置：
- 您可以在路由器的配置中手动指定 Router-ID。
- 这通常是最佳实践，因为它可以让您完全控制 Router-ID 的值，确保其唯一性，避免与其他路由器冲突。
- 手动配置 Router-ID 的方法通常是使用
router ospf <process-id>命令，然后使用router-id <router-id>命令指定 Router-ID。
2. 系统自动配置：
- 如果未手动配置 Router-ID，OSPF 路由器会尝试自动配置 Router-ID。
- 自动配置的 Router-ID 通常基于路由器的接口 IP 地址，具体算法取决于路由器厂商。
- 例如，一些路由器会选择最高优先级的接口 IP 地址作为 Router-ID；而另一些路由器则会选择第一个配置的接口 IP 地址作为 Router-ID。
两种方式的优缺点：
- 手动配置：
- 优点： 可以确保 Router-ID 的唯一性，避免冲突，并可以根据需要选择合适的 Router-ID。
- 缺点： 需要手动配置，可能需要额外的维护工作。
- 系统自动配置：
- 优点： 方便快捷，无需手动配置。
- 缺点： 可能导致 Router-ID 冲突，因为自动配置的 Router-ID 可能与其他路由器重复。
OSPF路由表和路由器路由表的区别：
1. OSPF 路由表：
- 作用： OSPF 路由表存储了 OSPF 协议根据链路状态数据库计算出的路由信息。它包含了所有已知网络的路由信息，包括到达这些网络的最佳路径、成本和下一跳路由器等信息。
- 内容： OSPF 路由表包含了 OSPF 协议计算出的路由信息，它主要用于 OSPF 协议内部的路由计算和决策。
- 范围： OSPF 路由表是 OSPF 协议内部的路由表，它只包含 OSPF 协议所了解的网络信息。
2. 路由器路由表：
- 作用： 路由器路由表存储了路由器用于转发数据包的路由信息。它包含了所有已知网络的路由信息，包括到达这些网络的下一跳路由器等信息。
- 内容： 路由器路由表包含了所有路由协议（包括 OSPF、RIP、BGP 等）计算出的路由信息，以及静态路由信息。
- 范围： 路由器路由表是路由器用于转发数据包的路由表，它包含了所有路由协议所了解的网络信息。
区别总结：
特征 | OSPF 路由表 | 路由器路由表 |
作用 | 用于 OSPF 协议内部的路由计算和决策 | 用于路由器转发数据包 |
内容 | OSPF 协议计算出的路由信息 | 所有路由协议计算出的路由信息，以及静态路由信息 |
范围 | OSPF 协议所了解的网络信息 | 所有路由协议所了解的网络信息 |
简单来说：
- OSPF 路由表是 OSPF 协议内部使用的路由表，它只包含 OSPF 协议所了解的网络信息。
- 路由器路由表是路由器用于转发数据包的路由表，它包含了所有路由协议所了解的网络信息。
OSPF路由表项：
1. Destination (目的网络):
- 表示路由表条目中所描述的目的地网络。
- 例如，
192.168.1.0/24表示到达 192.168.1.0 网络的路由信息。
2. Cost (成本):
- 表示到达目的网络的成本，用于 OSPF 协议计算最短路径。
- 成本通常基于链路的带宽、延迟、负载等因素。
3. Type (类型):
- 表示路由表条目中所描述的路由类型的标识符。
- 常见的路由类型包括：
- Intra-area (区域内): 表示到达同一区域内网络的路由。
- Inter-area (区域间): 表示到达不同区域内网络的路由。
- External (外部): 表示到达其他 AS（自治系统）的路由。
4. NextHop (下一跳路由器):
- 表示到达目的网络的下一跳路由器的 IP 地址。
- 路由器会将数据包转发到下一跳路由器，以最终到达目的地网络。
5. AdvRouter (通告路由器):
- 表示通告该路由信息的路由器的 Router ID。
- 当一个路由器学习到一个新的路由信息时，它会将该路由信息通告给其他路由器。
6. Area (区域):
- 表示该路由信息所属的 OSPF 区域。
- OSPF 协议将网络划分为不同的区域，以简化路由计算和管理。
邻居关系和邻接关系
1. 邻居关系 (Neighbor Relationship):
- 定义: 邻居关系是指两个 OSPF 路由器之间建立的一种连接状态，它们能够互相交换 OSPF 数据包，例如 Hello 包和 LSA（链路状态通告）包。
- 建立条件: 两个 OSPF 路由器必须满足以下条件才能建立邻居关系：
- 它们必须在同一个 OSPF 区域内。
- 它们必须使用相同的 OSPF 协议版本。
- 它们必须在相同的网络段上，并且能够互相发送和接收 OSPF 数据包。
- 作用: 邻居关系是 OSPF 协议建立邻接关系的基础。通过邻居关系，两个路由器可以互相交换链路状态信息，并最终建立邻接关系。
2. 邻接关系 (Adjacency Relationship):
- 定义: 邻接关系是指两个 OSPF 路由器之间建立的一种更紧密的连接状态，它们能够互相交换所有 OSPF 数据包，包括 LSA 包和数据库描述包。
- 建立条件: 两个 OSPF 路由器必须满足以下条件才能建立邻接关系：
- 它们必须已经建立邻居关系。
- 它们必须具有相同的邻居 ID。
- 它们必须具有相同的链路状态数据库。
- 作用: 邻接关系是 OSPF 协议正常运行的关键。通过邻接关系，两个路由器可以互相交换所有 OSPF 数据包，并最终构建完整的链路状态数据库，从而计算出最佳路由路径。
区别总结：
特征 | 邻居关系 | 邻接关系 |
连接状态 | 能够互相交换 OSPF 数据包 | 能够互相交换所有 OSPF 数据包 |
建立条件 | 在同一个 OSPF 区域内，使用相同的 OSPF 协议版本，能够互相发送和接收 OSPF 数据包 | 已经建立邻居关系，具有相同的邻居 ID，具有相同的链路状态数据库 |
作用 | 建立邻接关系的基础 | OSPF 协议正常运行的关键 |
简单来说：
- 邻居关系是 OSPF 路由器之间的一种基本连接状态，它们能够互相交换一些 OSPF 数据包。
- 邻接关系是 OSPF 路由器之间的一种更紧密的连接状态，它们能够互相交换所有 OSPF 数据包，并最终构建完整的链路状态数据库。
BR和ABR的关系
- ABR 是连接不同 OSPF 区域的路由器，负责在区域之间传递路由信息。
- BR 是连接到骨干区域 (Area 0) 的 ABR，它负责将来自其他区域的链路状态信息传递到骨干区域，并确保骨干区域的完整性。
所以，BR 是一个连接到骨干区域的特殊 ABR。它承担了 ABR 的所有功能，并额外负责维护骨干区域的完整性。
OSPF协议适用场景
网络规模
网络中的路由器在10台以上
中等或者大规模的网络
网络拓扑结构
网络的拓扑结构为网状，并且任意两台路由器之间都有互通的需求
其他特殊需求
要求路由变化时能够快速收敛，要求路由协议自身的网络开销尽量降低
路由器的要求
性能很低的路由器不建议使用OSPF协议
DR、BDR是通过hello报文选举的。
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Last update: 2024-08-09
