08 IGRP和OSPF
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8.1 EIGRP介绍
8.1.1 EIGRP的特征
Cisco私有的高级距离矢量路由协议。是IGRP的增强型版本(Enhanced Interior Gateway Routing Protocol ,增强型内部网关路由协议 )
8.1.2 EIGRP表
1 邻居表（Neighbors Table）：
运行EIGRP路由协议并与这个路由器建立邻接（Adjacency）关系的直连路由器列表。存储用哪个接口连接的下一跳路由器。
2 拓扑表（Topology Table）：
从每个EIGRP邻居学习到的所有路由列表。存储的通过每个邻居到达目标网络的FD和AD值。
FD（Feasible Distance，可行距离）：从自己通过某个邻居到达目标网络的度量值总和。
AD（Advertised Distance，通告距离）：邻居通告的从自己到达目标网络的度量值总和。
3 路由表（Routing Table）：
从EIGRP拓扑表或其他路由进程中得到的最佳路由列表。存储最佳路由。
8.1.3 EIGRP包类型
Hello包
建立邻居关系（Establish neighbor relationships）；
Update包
发送路由更新（Send routing updates）；
Query包
向邻居询问相关路由信息（Ask neighbors about routing information）；
Reply包
回复对查询的相关路由信息（Respond to query about routing information）；
ACK包
确认一个可靠的数据包（Acknowledge a reliable packet）
8.1.4 EIGRP的度量值
1 EIGRP度量值的计算参数：默认使用带宽（Bandwidth）、延迟（Delay）。还可以使用可靠性、负载、MTU。
2 EIGRP Metric=（107/链路最低带宽（单位为Kbps）+链路的总延迟/10）*256
8.1.5 EIGRP的关键技术
8.1.6 邻居的发现和恢复
1 EIGRP的Hello包：
Hello包的目标地址为224.0.0.10，Hello包中的K值和AS号不匹配将不能成为邻居。认证也必须要匹配。
8.1.7 EIGRP的Hello计时器
在大于等于1.544Mbps的链路上，默认Hello Time=5s；Holdtime（保持时间）=15s。
在小于1.544Mbps的链路上，默认Hello Time=60s；Holdtime（保持时间）=180s。
8.1.8 EIGRP建立邻接(Adjacency)的条件
Hello包必须通过接口的主地址（Primary Address）来传输；
Hello包中的AS号和K值必须匹配才能成为邻接；
认证的口令必须要匹配；
8.1.9 EIGRP可靠传输协议（Reliable Transport Protocol，RTP）
1 EIGRP的可靠性
2 EIGRP的重传策略（Retransmission Policy）
RTO（Retransmission Timeout，重传超时）=SRTT（平均往返时间）*6；RTO<200ms，则RTO使用200ms；RTO>5000ms，则RTO使用5000ms。
3 EIGRP的传输机制
EIGRP传输的Window=1，（Stop and wait，停等机制）
4 EIGRP邻居的重置
8.1.10 DUAL有限状态机制（Finite-State Machine，FSM）
1 DUAL术语
DUAL：弥散更新算法。用于在EIGRP拓扑表中计算最佳路由的路由算法。
2 DUAL有限状态机制的处理过程
3 EIGRP的Successor
在所有通过邻居的路径中选择FD值最小的路径。
4 EIGRP的FS
在所有非SUCCESSOR路径中选择AD值小于SUCCESSOR路径FD值的路径作为FS。
8.1.11 DUAL实例
8.1.12 协议依赖模块（PDM）
8.1.13 配置和检查EIGRP
8.1.14 配置EIGRP
Router(config)#router eigrp [AS号(1-65535)] (保证每个路由器上AS号相同)
Router(config-router)#network [网络号] [通配符掩码]
通配符掩码(Wildcard Mask)：也称为反掩码。用0表示检查与之对应的地址位的值；用1表示忽略与之对应的地址位的值。
Route(config-router)#passive-interface [接口]
如果在RIP路由进程中使用此命令，此接口将不发送也不接收RIP信息；如果在EIGRP进程中使用，此接口将不发送EIGRP信息，但可以接收EIGRP信息。
8.1.15 EIGRP检查命令
1 #show ip eigrp neighbors （查看EIGRP的邻居表）
2 #show ip route eigrp (D)
3 #show ip protocols
4 #show ip eigrp interface （查看路由器上哪些接口运行了EIGRP进程）
5 #show ip eigrp topology （查看路由器的拓扑表）
6 #show ip eigrp traffic （查看EIGRP的流量）
7 #debup eigrp packet （时事查看EIGRP数据包传递过程）
8.1.16 8.3.3 EIGRP的默认路由
1 先创建一个静态默认路由到ISP；
2 把连接到ISP的网络地址通过EIGRP通告到其他路由器；
3 Router(config)#ip default-network [连接ISP的主网的网络地址]
8.1.17 8.3.4 EIGRP的路由汇总
1 自动汇总 router）#auto-summary （默认打开）
2 手工汇总：
If)#ip summary-address eigrp [AS号] [汇总的网络地址] [子网掩码]
8.1.18 EIGRP的认证
l 在全局模式下定义一个keychain：
RouterX(config)#key chain [链名称]
l 指定一个Key-id：
RouterX(config-keychain)#key [key-id]
l 指定认证口令：
RouterX(config-keychain-key)#key-string [口令]
l 在接口指定认证方式：
RouterX(config-if)#ip authentication mode eigrp [autonomous-system] md5
l 在接口指定认证的keychain：
RouterX(config-if)#ip authentication key-chain eigrp [AS号] [key chain名称]
8.2 OSPF介绍
1 链路状态路由协议：OSPF（Open Shortest Path First，开放的最短路径优先）协议是一个开放标准的，支持多厂商网络环境的链路状态路由协议。
链路状态路由协议的工作过程：
1） 每个运行链路状态路由协议的路由器学习关于自己的每个直连网络；
2） 每个路由器互送Hello包给直连网络上的邻居；
3） 每个路由器使用LSA（Link State Advertised，链路状态通告）建立每个直连链路的状态；
4） 每个路由器将自己创建的LSA泛洪（Flood）给所有的邻居，邻居把收到的LSA存储到链路状态数据库（Link State DataBase，LSDB）；
5） 每个路由器使用LSDB来获得一个完整的拓扑图，并计算到达每个目标网络的最佳路径。
链路状态特点：
1） 链路状态路由协议能够比距离矢量路由协议识别到更多的网络信息；
2） 链路状态路由协议创建一个完整的拓扑图；所以能够精确匹配路由；
3） 对CPU和内存的需求高。
2 链路和链路状态：
链路(Link)：参与OSPF进程的路由器接口
链路状态(Link State, LS)：运行OSPF路由协议的路由器接口的状态信息，包括网络地址、IP地址、网络类型、链路的成本、邻居信息。
链路状态通告（Link State Advertised，LSA）：发送链路状态的数据；
链路状态数据库（Link State DataBase，LSDB）：接收到所有链路状态通告（LSA）的集合；也被称为拓扑数据库；
最短路径优先算法（Shortest Path First，SPF算法）：在LSDB中计算最佳路径的算法；
3 链路状态的数据结构
1） 邻居表：也叫邻接数据库（Adjacency Database）
2） 拓扑表：也叫拓扑数据库；也叫链路状态数据库（Link-state Database，LSDB）
3） 路由表：也叫转发数据库（Forward Database）。
4 链路状态路由协议的网络分层
1）区域的等级：
主干区域（Backbone Area），还叫传输区域（Transit Area）
标准区域：也叫非主干区域。
在区域内的路由器与路由器交换LSA，形成相同的LSDB；在区域之间交换路由信息，所以所有其他非主干区域必须通过物理链路或者逻辑链路（Virtual Link，虚链路）来连接到主干区域。
2）OSPF区域的设计原则：
A、所有非主干区域必须直接连接到主干区域（Area 0）
B、OSPF区域的分界在路由器上，即同一物理链路必须属于同一区域。
3）OSPF区域化设计的优点：
A、最小化路由条目。因为区域与区域之间交换路由信息，所以非主干区域可以创建到主干区域的默认路由来最小化路由条目；可以通过将非主干区域配置为末节区域（Stub Area）实现到主干区域的默认路由。
B、区域内链路状态的改变只影响本地区域的路由器。区域内链路状态的改变是通过泛洪（Flood）LSA来影响本地区域的路由器，区域内链路状态改变的LSA不会泛洪到其他区域，不会影响到其他区域的路由器。
4）区域的术语
主干路由器：在区域0中的路由器；
内部路由器：在标准区域中的路由器；
区域边界路由器（Area Border Router，ABR）：负责将标准区域连接到主干区域的路由器。
自治系统边界路由器（Autonomous System Border Router，ASBR）：将OSPF管理域连接到其他自治系统的路由器。
5 OSPF的邻接
（1） 在点到点的WAN链路上：两个邻居完全邻接（Full Adjacency）
（2） 多路访问（Multiaccess）网络：邻居只与DR和BDR建立完全邻接。
DR（Designated Router，指定路由器）：负责在多路访问网络中与其他路由器建立邻接关系的路由器；
BDR（Backup designated Router，备份指定路由器）：对DR的备份。
DRother（其他路由器）：除DR和BDR之外的其他路由器，DRother和DRother之间不能形成邻接关系，形成是的邻居关系。
6 OSPF计算
SPF算法：
7 LSA的操作
LSA（Link-state Advertise，链路状态通告）
8 OSPF的包类型
类型1：Hello包
类型2：DBD/DDP包（Database Description 数据库描述包）：LSDB汇总摘要信息。
类型3：LSR包（Link-state Request，链路状态请求包）：
类型4：LSU包（Link-state Update，链路状态更新包）：
类型5：LSAck：链路状态确认包。
9 OSPF数据包的头部格式：
Hello包头部格式：
1） 版本：OSPFv2
2） 包类型：Type 1
3） 包总长度：
4） Router ID（RID）：表示发出数据包的路由器，使用所有逻辑接口的最高IP地址组成，如果没有逻辑接口则使用物理接口最高IP地址；
5） Area ID：区域ID，指出发出数据包的接口所在的区域；
6） Checksum：校验
7） Authentication Type：认证类型，用0x0000表示不使用认证；用0x0001表示使用明文的认证；用0x0002表示使用MD5的认证；
8） Authentication：认证的口令
2 邻居关系——Hello包
Hello包的目标地址为224.0.0.5
Hello包的大小为50byte。
默认为：Hello Time=10s Dead Interval Time（死亡间隔时间）=40s。
OSPF建立邻居关系的条件：
1）Area ID必须一致；2）Hello Time和Dead Interval Time必须一致；3）认证的方式和口令必须一致；4）Stub Flag（末节区标志必须一致）；5）连接两台路由器的接口的OSPF网络类型必须一致。（以太网接口默认的OSPF网络类型为Broadcast；串行接口并采用默认封装的OSPF网络类型为Point to Point）
3 建立双向通信（一阶段）
经过三个状态：
1） Down state （失效状态）
2） Init State （初始状态）
3） 2-way state （双向状态）
4 发现网络路由（二阶段）
4）Exstart state （预启动状态）：选择主（Master）/从(Slave)路由器的状态，接口RID较大的作为Master路由器先发送DBD包；接口RID较小的作为Slave路由器后发送DBD包。
5）Exchange state （交换状态）：互送DBD包的过程。
5 增加链路状态的条目（三阶段）
6）Loading state （加载状态）：
7）Full state （完全邻接状态）：LSDB完全同步的状态。
6 维护路由信息
1）网络发生变化的时候，发生变化的路由器通过LSU用地址224.0.0.6发送DR和BDR；DR再将此LSU用224.0.0.5发送给所有与自己建立了邻接关系的路由器。
2）网络没有发生变化的时候，由产生LSA的源路由器每30分钟洪泛（Flood）到所有与自己建立了邻接关系的路由器。
8.6 配置OSPF路由协议
8.6.1 OSPF的基本配置
Router(config)#router ospf [process ID，进程号，1-65535]
Process Identifier（进程ID）：本地有意义，和其他路由器的进程ID可以不一致；用于标识唯一一个OSPF数据库。
Router(config-router)#network [网络号/地址] [通配符掩码] area [0-232]
通配符掩码的使用：
用0表示检查与之匹配的地址位的值；用1来表示忽略与之匹配的地址的值。
10 检查OSPF的配置
1 #show ip protocols
2 #show ip route ospf (O)
OSPF不支持自动汇总，只支持手工汇总。
OSPF的度量值是用成本（COST）来表示的。Cisco IOS下，COST=108/带宽（单位为bps）
3 #show ip ospf interface [接口] （查看接口运行OSPF的情况）
4 #show ip ospf （查看路由器上OSPF的运行情况）
5 #show ip ospf neighbors （查看OSPF的邻居信息）
6 #show ip ospf database （查看OSPF的LSDB）
11 LSA的类型：共11种
1）、Type 1 LSA：路由器LSA（Router LSA），由区域内所有路由器发出；
2）、Type 2 LSA：网络LSA（Network LSA），由DR路由器发出；
3）、Type 3 LSA：汇总网络LSA（Summary Network LSA）：由ABR（区域边界路由器）发出；
7 #debug ip ospf packets （时事查看OSPF包的运行情况）
8 #debug ip ospf events (时事查看OSPF的事件信息)
8.7 OSPF的网络类型
8.7.1 点到点网络（Point to point）
不选举DR和BDR。
8.7.2 广播多路访问网络（Broadcast Multiaccess）
需要选择DR和BDR。
使用接口的优先级最高的路由器作为该网段的DR，运行OSPF进程的接口优先级默认为1，可以手动调整接口的优先级：
-if)#ip ospf priority [0~255]
优先级最高的路由器成为DR，次高的为BDR，其他路由器为DRother。优先级为0则永远不能当选为DR或BDR。
重启OSPF的路由进程：#clear ip ospf process
如果优先级完全一致，则选择RID最大的路由器作为DR，次大的为BDR，其他路由器为DRother。
RID（Router ID）：由路由器逻辑接口的最高IP地址组成，如果没有逻辑接口则使用物理接口最高IP地址组成。
8.7.3 NBMA（Non-Broadcast Multiacess，非广播多路访问）
手工指定邻居、手工指定DR和BDR
NBMA网络中的五种模式
8.8 OSPF的配置选项
8.8.1 指定OSPF的RID
Router(config-rouer)#router-id [RID地址]
8.8.2 配置OSPF的默认路由
Router(config-router)#default-information originate [always] [metric值]
