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]

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