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0. 路由分类

1. 直连路由
2. 静态路由：需要管理员手动配置的路由
3. 动态路由
   • IGP(internal Gateway Protocol)内部网关协议,运行在AS内部；主要协议有：RIP、OSPF、ISIS、EIGRP(思科)
   • EGP(External Gateway Protocol)外部网关协议，运行在AS之间

1. OSPF介绍

OSPF: Open Shortest Path First 开放最短路径优先

1.1 概念

LSA: Link State Advertcment; 链路状态通告，主要包含了网段信息。
LSDB：Link State DataBase, ospf路由器中来存储链路状态信息的数据库。
RID: router ID, 在ospf网络中唯一标识一台路由器。

主要工作流程：

ospf路由器通过将LSA信息泛洪，获得整个ospf网络的链路状态信息，进而形成各自的LSDB。根据形成了的LSDB,使用SPF算法生成一颗最短路径树；最终通过路由计算，比较路由表中的表项，添加到路由表中。

1.2 报文类型

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

2. 邻接关系的建立

在ospf网络中，两个路由器间要完成LSA信息的交互，首先就要先进行邻接关系的建立。

邻接关系的建立分为两个阶段：

1. 邻居关系的建立
2. 邻接关系的形成

2.1 邻居关系的建立

邻居关系的建立是通过hello 报文完成的。

1. 路由器A向路由器B发送Hello报文，报文中表明自己并没有发现B。
2. 路由器B收到报文后意识到邻居A的存在，在发往路由器A的报文中声明这一点。路由器B的状态由Down变为Init。
3. 路由器A收到路由器B的报文，自己意识到了邻居的存在。在B发来的报文中B意识到A的存在。A直接进入2-way状态。但A需要再发一个Hello报文, 在报文中声明自己知道了B邻居的存在。
4. 路由器B收到报文，知道路由器A了解到自己的存在。路由器B进入2-way状态。

Hello报文除了负责邻居关系的建立，还负责维护邻居关系(保活)。
Hello报文10s发送一次(Hello Time), 如果在40s内没有收到对端的Hello报文，则认为邻居关系失效，变为Down状态。

2.2 邻接关系的形成

邻接关系的形成分为两个阶段，第一阶段主要是获取LSDB的目录，相互之间了解缺少对方的哪部分报文；第二阶段进行真正的LSA链路数据表项之间的请求交换。

第一阶段开始，会发送两个空的DD报文进行主从选举，RID大的成为主路由器。选举完成之后，开始交互真正的DD报文，真正报文在交互过程中，从路由器的DD报文序列号使用主路由器发过来的序列号，主路由器的DD报文序列号使用从路由器的序列号加一。这样一种确认的机制叫作隐式确认，它保证了DD报文之间交互的可靠性。

第二阶段就是真正的链路信息交换了，这里用到的是显示确认机制。

从路由器向主路由器发送LSR(链路信息请求)报文，主路由器发送带有链路信息LSU(链路信息更新）报文给从路由器；最后从路由器收到LSU后再发给主路由器对于这一条链路信息的确认LSACK报文。

不断重复上面的过程，直到从路由器跟主路由器的LSDB同步了。

2.3 ospf状态机

3. DR与BDR

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

3.1 为什么要有DR和BDR？

对于没有DR和BDR的网络中，要知道整个网络的链路信息，两两路由器之间就需要形成邻接关系。

如果网络中有n台路由器，在没有DR和BDR的网络中， 则需要建立n(n-1)/2对邻接关系；而如果是在DR和BDR的网络中，其他路由器只需要各DR和BDR之间建立邻接关系，只需要建立2n-3对邻接关系即可。

而建立邻接关系的第二阶段会进行LSDB的交换，这部分报文比较大会浪费链路带宽；因此对DR other 之间的路由器只需建立邻居关系而不交换路由信息，因此可以大大节省链路带宽。

3.2 DR和BDR的选举原则

如果DR由于某种故障而失效，则网络中的路由器必须重新选举DR，并与新的DR同步。这需要较长的时间，在这段时间内，路由的计算有可能是不正确的。

为了能够缩短这个过程，OSPF提出了BDR（Backup Designated Router）的概念。BDR是对DR的一个备份，在选举DR的同时也选举出BDR，BDR也和本网段内的所有路由器建立邻接关系并交换路由信息。当DR失效后，BDR会立即成为DR。由于不需要重新选举，并且邻接关系已建立，所以这个过程非常短暂，这时还需要再重新选举出一个新的BDR，虽然一样需要较长的时间，但并不会影响路由的计算。

DR和BDR的选举原则：

1. 首先比较优先级，优先级范围0~255， 优先级数值越大越优先。
2. 如果优先级相同，则比较RID, RID越大越优先。
3. 如果网络中新增一台优先级更高的路由器，其不会被选为新的DR路由器, DR不能被抢夺，我们称之为DR的稳定性原则。
4. 如果一台DR故障，则BDR直接成为新的DR, 然后在DR other中再选举一个新的BDR。
5. 如果一台路由器的优先级为0，则路由器不具备选举权，它一定是DR other路由器。
6. DR和BDR基于接口选举，基于网段选举。

4. ospf的配置

ospf进程号，这里只使用进程1

ospf 1 route-id 1.1.1.1

ospf是分区域的，区域0是核心区域。

area 0

直连网段宣告

network 10.1.12.0 0.0.0.255
network 192.168.1.0 0.0.0.255

ospf在接口宣告了网段信息后就会向相应的直连网段发送Hello报文，开始邻居关系的建立。

精确宣告

network 10.1.12.2 0.0.0.0

还可以在接口下进行宣告

ospf enable area 1

查看ospf邻居信息

display ospf peer brief

查看ospf接口信息

display ospf interface g0/0/1

ospf的hello时间是能改的, 但一般不改。两台路由器之间hello时间不同无法建立邻居关系。

ospf timer hello

修改优先级

ospf dr-priority 0

4.1 内部优先级

如上面的图所示，如果路由器AR1与AR2之间有两条路由；一条是ospf的路径(10.1.12.0/24)，另外一条是静态路由(10.1.21.0/24)。

如果我们将静态路由的优先级设置为10，也就是与ospf的默认优先级一致。我们会发现最终路由表上的是ospf的这条路径。

这是因为路由器在比较完前缀和外部优先级后，继续比较内部优先级，

这所谓的内部优先级其实就是协认的默认优先级的大小。

ospf的默认优先值为10，静态路由的默认优先值为60，因此ospf更优先，因此加入路由表的是ospf的路径。

更加具体的在前面的路由器工作原理那里有提及，在这里实际解释内外优先级。内部优先级就是协议默认优先级，外部优先级就是可以配置的优先级。

5. 问题

5.1 三层环路如何解决？

1. IP报文中有TTL字段，每次经过一个路由器都会减去一；TTL值为0的时候，路由器就会丢弃该包
2. 路由协议设计也会防止环路的产生。比如ospf会通过SPF算出到目标网段的路径，另一方面ospf有区域划分，非核心区域之间不直接相连也能阻止环的产生。

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