# RIP

**RIP（Routing Information Protocol）** 是一种基于距离向量（Distance Vector）的动态路由协议。

# RIPv1

距离向量协议。使用跳数作为度量标准，最大跳数为 15，达到 16 跳的报文自动抛弃。

RIPv1 具有以下限制：

1. 它不会在其更新中发送子网掩码信息：意味着必须用同样的子网掩码，不支持 VLSM 或无类域间路由（CIDR）。

2. 以 255.255.255.255 的广播形式发送更新：只能发给邻居，不能通过路由器转发。

3. 不支持身份验证

# RIP 配置

router rip # 选择 RIP 路由协议
network 1.0.0.0
network 2.0.0.0
凡是属于上面的网段的端口都运行 RIP 协议
这些网段必须做到直连该路由器

# RIPv2

新增了以下的功能：

1. 这是一种使用跳数指标的距离矢量协议。

2. 它使用抑制计时器来防止路由循环，默认值为 180 秒，6 倍于交换时间

3. 它使用水平分割（Split Horizon）来防止路由循环（Routing Loops）

4. 它使用 16 跳作为无限距离的度量。（15 跳及以内可达）

5. 支持子网掩码的信息传播，允许使用 VLSM 和 CIDR（无类域间路由）。

6. 路由更新通过多播地址（ 224.0.0.9 ）发送，仅发送给支持 RIP 的设备

7. 支持路由更新消息的认证

version 2 ：表示启动 RIPv2，直接使用 router rip 默认为 v1，一定要输入这个命令才能启动 RIPv2

# RIPv1 和 RIPv2 的对比

# 验证与故障排除

故障排除 RIPv2：

Router#debug ip rip #显示更新路由表的时候的更新
Router#undebug all #（或 no debug all）：停止 debug

debug ip rip 命令显示 RIP 路由更新的发送和接收。

# OSPF

** 开放最短路径优先（OSPF，Open Shortest Path First）** 是基于开放标准（即该标准可以再扩充）的链路状态路由协议。

与 RIPv1 和 RIPv2 相比，OSPF 正在成为首选的 IGP 协议（内部网关协议），因为它具有可伸缩性。

# OSPF 的核心特点

1. 链路状态路由协议
   OSPF 路由器通过生成 LSA（Link State Advertisement，链路状态通告）来共享自身的链路状态信息，最终构建出整个网络的拓扑图。

2. Dijkstra 算法
   OSPF 使用 SPF（Shortest Path First）算法计算最短路径，基于拓扑数据库选择最优路由。

3. 分层架构

   • 支持多区域设计（Area），以减少路由表规模和 SPF 计算量。

   • 区域 0 是主干区域（Backbone Area），其他区域必须通过主干区域互联。

4. 快速收敛
   网络拓扑发生变化时，OSPF 能够快速更新路由，减少收敛时间。

5. 支持 VLSM 和 CIDR
   OSPF 可以传播子网掩码信息，支持灵活的 IP 地址分配。

6. 认证机制
   支持明文和加密（MD5 或 SHA）认证，提供更高的安全性。

7. 多播传输
   OSPF 使用多播地址 224.0.0.5 （所有 OSPF 路由器）和 224.0.0.6 （所有 DR/BDR 路由器）发送路由更新，减少广播风暴。

# OSPF 与 RIP 差别

OSPF：用于大型网络，基于带宽，可以分层（将网络划分成 2 层），收敛更快，支持多路负载均衡

例如这张图，OSPF 走上（带宽大，计算出速度更快），RIP 走下（跳数更少）

# OSPF 术语

# Link 连接

# Link-State 链路状态

邻居（Neighbors）：相邻的路由器

物理链路的信息，包括路由器连接关系、通过什么接口、链路带宽、网络类型（点对点、多路复用）等，不同网络类型处理代价不同

两种网络类型：点对点，多路复用

• 点对点与多路复用的区别

# Cost 代价 / 费用

一般是固定值除以带宽，与带宽成反比

# Area 区域

具有相同区域 ID 的网络 / 路由器集合
。区域内的每个路由器都有相同的链路状态信息。

Area 是对端口的划分，即一个路由器的不同端口可以属于不同 area。

应该就是一个 Area 内互相传递 LSA？

# Autonomous System，AS 自治系统

多个 Area 形成一个自治系统

• Neighbours 必须在一个 Area 中，Neighbour 之间交换拓扑数据库（Topology Databases）当中存的是 link-state

• 一个 Area 中获得全部 Link-State 后计算 Tree，生成表

• 指定路由器（Designated Router，DR）：只有在多路复用的链路下使用，被选举出来

• 备用指定路由器（Backup Designated Router，BDR）：如果 DR 坏了，再次选举会出现问题，如果 DR 损坏，BDR 立即成为 DR，目的是提高交换效率

# OSPF 域

在多区域 OSPF 网络中，要求所有区域都连接到区域 0（主干）。

ABR（Area Border Router）：区域边界路由器，有一定的约束（一个路由器最多连接 3 个路由器）。

一个 Area 中不能有超过 50 台路由器，否则会导致 SPF 算法产生的计算量和内存过大。

# OSPF 行为

OSPF 操作包括五个步骤：

1. 建立邻接关系

2. 选择 DR 和 BDR（如果需要）：多路复用的时候才需要

3. 发现路线

4. 选择适当的路线

5. 维护路线信息

OSPF 具有七个状态，它们是：

1. 初始化（Init）

2. 双向操作（2Way）

3. 预先启动（Ex Start）

4. 交换（Exchange）

5. 加载（Loading）

6. 完成（Full）

# DR 与 BDR

OSPF 网络类型

1. 广播多路复用网络，例如以太网

2. 点对点网络

3. 非广播多路复用网络（NBMA，Non-broadcast multi-access）

多路复用时要选举 DR/BDR，减少连接量与交流量

• 每个路由器都会与 DR（指定路由器）和 BDR（备份指定路由器）建立邻接关系。

• DR 使用 224.0.0.5 的多播地址（适用于所有 OSPF 路由器）向同一网络段中的所有其他路由器发送链路状态信息。

• 为了确保 DR 和 BDR 能够接收到网络段上所有路由器发送的链路状态信息，使用 224.0.0.6 的多播地址（适用于所有 DR 和 BDR）。

224.0.0.5：OSPF 所有路由器的多播地址，于让网络段上的所有 OSPF 路由器接收消息。
224.0.0.6：专用于 DR 和 BDR 的多播地址，用于路由器发送消息给 DR 和 BDR。

# OSPF 报文

只有 5 个类型的报文

# Hello

保持心跳，确定还活着。Hello 几乎是空报文，给所有跑 OSPF 的路由器发送。

每 10 秒发送一次，数据包的地址为 224.0.0.5（多播）

Hello 报文的 Type 字段设置为 1

TTL（Time To Live，被路由器丢弃之前允许通过的最大网段数量） 是 1，所以不会跨路由器传播，收到即丢弃

# DR 选举

优先级为第一关键字，Router ID 为第二关键字，最大的是 DR，第二大的是 BDR。

优先级为零表示 “从不 DR”

# OSPF 操作

1. 建立邻接关系

2. 选择 DR 和 BDR（如果需要）：多路复用的时候才需要

3. 发现路线

4. 选择适当的路线

5. 维护路线信息

# 1. 建立路由器邻接

1. 路由器每隔一段时间发送一次 hello 数据包，Hello 报文的 TTL 是 1，表明不会跨路由传播

2. 如果邻居被发现了：将邻居添加到邻居数据库

3. 发现网络类型

   4. 如果是多路复用网络，进入 DR/BDR 选举过程，然后进入步骤 2

   5. 如果是点对点或点对多点网络，则不会举行 DR/BDR 选举过程，并跳过步骤 2

   6. 如果 hello 数据包标头中的 DR/BDR 字段已被占用（即 DR/BDR 对已经存在），则不会进行 DR/BDR 选举，并跳过步骤 2

如果对方的 DP/BDP 优于我的 DP/BDP，则接受对方的。

# 2. 选举 DR 和 BDR

按照选举规则进行选举。当 DR 无效时，BDR 成为新的 DR

注：

1. 如果新的 OSPF 路由器以更高的优先级或 Router ID 加入网络，则当前的 DR 和 BDR 不会更改

2. 仅当当前 DR 失败时，它才成为新的 BDR

# 3. 发现路线

交换 LSA，直到同步链路状态数据库

# 4. 选择适当路线

同步后，所有路由器进行 SPF 算法计算最短路径。

OSPF 然后在路由表中安装成本最低的路径

# 5. 维护路由信息

Hello 交换还用来判断邻居有没有死掉。

问候间隔一般是 10s，即每 10s 发送一次 Hello。

• 广播多路访问和点对点链接，速度为 T1（1.544 Mbps） 或更高的链接：每 10 秒

• 非广播多路访问链接，小于 T1 的链接：每 30 秒

死亡间隔是问候间隔的四倍。以 10s 为例，如果 40s 后还没有回应，那么邻居死了（不可达）。

# 链路状态变化出现

Router A tells all OSPF DRs on 224.0.0.6（组播地址），使用 LSU（linkState update）

DR tells others on 224.0.0.5，通过 LSU 告知所有的路由器

# 基本的 OSPF 配置

1. 在路由器上启动 OSPF

   2. Router（config）## router ospf process-id

   3. 进程号：process-id

      4. 取值： 1 ~ 65535

      5. 在一台路由器上识别多个 OSPF 进程

      6. 通常在整个 AS（自治系统）中保持相同的进程 ID

2. 在路由器上识别 IP 网络

   8. Router（config-router） ## network address wildcardmask area area-id wildcardmask 和 subnet mask 相反（如子网 255.255.255.0，那么 wild 就是 0.0.0.255）

   9. 网络地址可以是整个网络，子网或接口的地址。

   10. 若只有一个 Area，则为 area0

   11. 写 IP 和写网段最后都是一样的。（IP 地址是单个设备具体地址，网段地址是主机号全为 0，表示一个范围的地址）

# 配置回路（Loop）地址

Router(config)#interface loopback number
Router(config-if)#ip address address subnet-mask

1. 必须在 OSPF 进程开始之前配置回环接口：会涉及到主从关系确定和 DR 的选举

2. 配置环回地址时，请使用 /32 掩码以避免潜在的路由问题

3. I 建议您在基于 OSPF 的网络中的所有关键路由器上使用环回地址（专用或公用地址）。

4. 一旦配置立刻生效，不需要 no shutdown 的命令即可。

# 修改 OSPF 接口优先级

Router（config-if） ## ip ospf priority number

优先级：越大越高

1. 值：0-255, 默认为 1

2. 优先级 0 表示接口不能被选为 DR 或 BDR

查看 OSPF 的端口的优先级： Router ## show ip ospf [interface type number]

# 修改接口成本

直接修改成本： ip ospf cost number（1-65535）

配置带宽： bandwidth number（单位Kbps） 改变接口带宽（但是实际物理带宽不会改变）

不是改变参考带宽！即改变除数。

# 设置计时器

Router(config-if)## ip ospf hello-interval seconds
Router(config-if)## ip ospf dead-interval seconds

改变问候间隔与死亡间隔

若只改变问候间隔，则死亡间隔自动变为四倍。