网络运维学习笔记（DeepSeek优化版）010网工初级（HCIA-Datacom与CCNA-EI）距离矢量路由协议RIP与链路状态路由协议OSPF

RIP（Routing Information Protocol，路由信息协议）基于距离矢量的路由协议

RIPv2核心特性

• 路由更新机制：周期性泛洪路由表（30秒/次），通过UDP 520端口通信
• 拓扑认知局限：仅维护邻居关系，无全局拓扑感知能力
• 矢量方向特性：遵循"收表→加表→发表"的传播模式
• 跳数限制：最大有效跳数15，16跳标识不可达
• 组播地址：使用224.0.0.9进行路由更新

环路解决方案

机制名称	实现原理
水平分割	禁止反向通告从接收接口学到的路由信息
毒性反转	故障路由标记为16跳并主动通告
触发更新	网络变化时立即发送更新，无需等待周期
抑制计时器	路由失效后启动冻结期，防止异常路由传播

华为设备配置

[R1]rip
[R1-rip-1]version 2           #如果用rip，一般都用ripv2
[R1-rip-1]network 12.0.0.0     #rip只能宣告主类ip地址，像12.1.1.0是不能宣告的
[R1]display ip routing-table protocol rip   #查看rip路由表

关键参数说明

协议	管理距离/优先级	默认Cost计算	进程号范围
RIP	120	固定跳数	单进程

OSPF（Open Shortest Path First，开放式最短路径优先协议）协议详解

协议号89，基于链路状态的路由协议，工作在网络层（三层）之上

一、核心工作机制

工作流程四阶段

1. 邻居建立
   • 通过Hello报文建立邻居关系（10s/次，40s超时）
   • 要求TTL=1（仅限直连邻居通信）
2. LSA泛洪
   • 交换 LSA（Link State Advertise，链路状态通告）
   • 同步 LSDB（Link State Database，链路状态数据库）
3. SPF计算
   • 以自身为根节点生成 最短路径树（Shortest Path First Tree）
   • 使用**SPF算法（Shortest Path First，最短路径优先）**计算最优路径
4. 路由加载
   • 将计算结果存入 RIB（路由信息库）
   • 支持IPv4(OSPFv2)和IPv6(OSPFv3)
   • 无环路，收敛快，扩展性好，支持认证

二、路由计算参数

Cost = 参考带宽（默认100）/ 实际接口带宽

结果为数值越小越优。默认情况下。百兆千兆均为1，算出为0.1也算作1。
示例：千兆接口Cost=100/1000=0.1（实际取1）
路径总Cost=沿途所有入接口Cost累加

三、OSPF配置流程

3.1 创建OSPF进程

router ospf <进程号>  ! 进程号取值范围1-65535（仅在本地有效）

3.2 配置Router-ID

router-id <X.X.X.X>  ! 必须全网唯一，取值范围同IPv4地址

• 建议手动配置：和环回口IP地址相同即可
• 注意事项：
  • 格式要求：32位（同IPv4地址）
  • 系统默认选择第一个UP状态的接口IP作为Router-ID
  • 当存在多个同时UP的接口时，选择IP地址最大的作为Router-ID
  • 一旦确定后不会自动改变
  • 生成优先级：手动配置 > 最大环回地址 > 最大物理接口IP
  • 修改Router-ID后需要重启OSPF进程生效

3.3 区域配置

network <网段地址> <反掩码> area <区域号>

3.4 区域类型

区域类型	区域号范围	特殊要求
骨干区域	area 0	必须存在且唯一
常规区域	area 1-4294967295	必须与骨干区域物理/逻辑相连

3.5 区域特性

• 接口划分区域
• 相同区域内的设备才能建立邻居关系
• 每个区域维护独立的LSDB（链路状态数据库）
• 常规区域必须通过ABR（区域边界路由器）连接骨干区域
• 多区域提高了网络扩展性，可以支撑更大规模组网，减小泛洪范围，减小路由表规模。
• OSPF路由器分为四种：
  • BR（Backbone Router，骨干路由器）；
  • IR（Internal Router，区域内路由器）；
  • ABR（area border router，区域边界路由器）：同协议两个区域之间的路由器；
  • ASBR（Autonomous System Boundary Router，自治系统边界路由器）：不同协议间的路由器。
• 宣告内容：
  • 邻居
  • 身后的路由条目。
• 首先发送空DD，根据Router-ID选举Master之后开始发送报文

四、协议报文与状态机

4.1 五种报文类型

类型	名称	功能说明
Hello	邻居发现	建立/维持邻居关系
DD	数据库描述	描述LSDB中LSA头部摘要信息
LSR	链路状态请求	请求完整LSA
LSU	链路状态更新	携带一条或多条LSA
LSACK	链路状态确认	对LSA进行确认，确保LSA可靠传输

4.2 两个阶段：

邻居关系
邻接关系

4.3 七种状态详解

 Down（未启动） → Init（初始） → 2-Way（双向通信） → ExStart（确认主从） → Exchange（信息交换） → Loading（信息更新） → Full（完全连接）

1. Down
   • 初始状态，未收到任何Hello报文
   • 接口激活后开始发送Hello
2. Init
   • 收到对端Hello（不包含本端Router-ID）
   • 持续周期：10秒（Hello间隔）
3. 2-Way
   • 收到包含本端Router-ID的Hello
   • 建立基本邻居关系
4. ExStart
   • 主从协商阶段（Master/Slave）
   • 确定DD报文序列号
5. Exchange
   • 交换LSA摘要信息
   • 比较LSDB差异
6. Loading
   • 请求缺失的LSA详情
   • 使用LSR/LSU报文交互
7. Full
   • 完成LSDB同步
   • 生成最终路由表

4.4 关键转换触发条件表

状态转换	触发条件
Down → Init	接口UP，发送第一个Hello报文
Init → 2-Way	收到包含自身Router-ID的Hello
2-Way → ExStart	邻居参数匹配（MTU/区域ID/认证等）
ExStart → Exchange	完成主从角色选举
Exchange → Loading	发现本地LSDB缺失条目
Loading → Full	收到所有请求的LSA并确认

4.5 故障排查要点

1. 长期卡在ExStart状态：
   • 检查接口MTU值是否一致
   • 验证认证配置匹配
2. Loading状态持续：
   • 检查网络是否丢包
   • 确认LSACK确认机制正常
3. 无法达到Full状态：
   • 对比两端区域ID设置
   • 检查Router-ID冲突情况

注：ospf建立成功后还可以连接某台路由器的环回地址用来远程管理

五、DR/BDR选举机制

• OSPF会选举出：
  • DR（路由器）
  • BDR（备份指定路由器）
  • DROthers（其他路由器）
  • DR/BDR是指接口，每个广播域选一套DR/BDR。
    

5.1 选举规则

• 优先级比较（默认1，范围0-255，越大越优， 0为放弃，一个广播域内都改为0便不会选举DR和BDR了）
• Router-ID决胜（数值大者胜出）
• 非抢占模式（需重启进程触发重新选举）

5.2 选举过程

• 接口进入Waiting状态（40s）
• 收集所有邻居Hello报文
• 生成候选列表并排序
• 确定DR/BDR角色

5.3 DR/BDR的组播地址：

• 224.0.0.5：成员为所有人在侦听
• 224.0.0.6：成员为DR、BDR在侦听

六、网络类型对照表

类型	描述	典型应用场景
Broadcast	以太网广播环境	企业局域网
P2P	专线直连	运营商专线
P2MP	多点连接（需手动配置）	特殊组网需求
NBMA	非广播多路访问（已淘汰）	传统帧中继网络

七、设备三表体系

邻居表
记录邻居状态和参数

show ip ospf neighbor           # 思科
display ospf peer (brief)       # 华为

LSDB表
存储所有LSA信息

show ip ospf database          # 思科
display ospf lsdb              # 华为

路由表
记录通过OSPF学习的最佳路径

show ip route ospf            # 思科
display ospf routing          # 华为

八、关键参数说明

协议	管理距离/优先级	默认Cost计算	进程号范围
OSPF（思科）	110	参考带宽/接口带宽	1-65535
OSPF（华为）	10（内） 150（外）	参考带宽/接口带宽	1-65535

注：华为设备修改Router-ID需重启OSPF进程生效，思科设备支持热更新

九、设备配置实例

9.1 思科设备配置

router ospf 110                         # 创建并运行ospf进程
router-id 1.1.1.1                       # 进入进程并命名router-id为1.1.1.1
network 1.1.1.254 0.0.0.0 area 0 宣告接口并加入区域
ip ospf 110 area 0                      # 接口下宣告 （需要先保证OSPF进程已经创建，不需要提前创建区域）
show ip ospf interface (brief)          # 查看ospf宣告的接口
show ip route ospf                      # 查看ospf路由表
clear ip ospf process                   # 重置所有本地OSPF进程，之后y
no ip cef                               # 交换机都取消快速转发，否则可能会有路由表但是不通

9.2 华为设备配置

ospf 10 router-id 2.2.2.2                     # 创建并运行ospf进程并命名router-id为2.2.2.2
area 0                                        # 创建并运行区域0
network 2.2.2.254 0.0.0.0                     # 宣告连接主机的接口
ospf enable 10 area 0                         # 接口下宣告 （需要先保证OSPF进程和该区域已经创建）
display ospf interface (brief)                # 查看ospf宣告的接口
display ip routing-table protocol ospf        # 查看ospf路由表
ospf dr-priority ？                           # [0-255]接口视图下，手动修改ospf DR优先级，越大越优，Tips：改255永远为DR，改254永远为BDR
reset ospf process                            # 重置所有本地OSPF进程，之后y

十、实验

配置IP地址略

运行OSPF

思科

R1：

router ospf 110
router-id 1.1.1.1
network 12.1.1.1 0.0.0.0 area 0 
network 1.1.1.254 0.0.0.0 area 0

R2：

router ospf 110
router-id 2.2.2.2
network 12.1.1.2 0.0.0.0 area 0
network 2.2.2.254 0.0.0.0 area 0

华为

R1:

ospf 10 router-id 1.1.1.1
area 0
network 12.1.1.1 0.0.0.0
network 1.1.1.254 0.0.0.0

R2:

ospf 10 router-id 2.2.2.2
area 0
network 12.1.1.2 0.0.0.0
network 2.2.2.254 0.0.0.0

宣告完成后看到提示已建立邻居，ospf运行完成，可以查看三大表了,主机互ping已通

区域内如果有交换机

思科

router ospf 110                             # 需要把交换机创建ospf进程
router-id 5.5.5.5                           # 并命名id，每台设备id不能相同
interface vlan 8                            # 进入vlan接口（有IP地址的接口）
ip ospf 110 area 1                          # 并宣告该接口

华为

ospf 10 router-id 5.5.5.5             # 需要把交换机创建ospf进程并命名id，每台设备id不能相同
area 0                                # 创建区域
interface vlanif 8                    # 进入vlanif接口（有IP地址的接口）
ospf enable 10 area 0                 # 并宣告该接口

network 1.1.1.1 0.0.0.0                                 # 如果有环回口也要宣告
[R1-g0/0/0] ospf cost 70                                # 更改接口开销值的方法
bandwidth-reference 100                                 # 设置ospf带宽参考值（不常用）
[R1-g0/0/1] ospf network-type ?                         # 进入接口，更改接口的ospf网络类型(Broadcast/NBMA/P2MP/P2P)。
[AR1] display ospf interface GigabitEthernet 0/0/0      # 查看ospf的第四张表：ospf接口表
[AR1-g0/0/0] ospf authentication-mode md5 1 xxxxxxx     # 在接口下配置第一个秘钥，密码为xxxxxxx