路由交换技术（微课版） 教案 ch08-搭建中型企业网络

扬州工业职业技术学院教案序号17周次授课形式讲练结合授课章节名称项目8搭建中型企业网络（一）教学目的1.了解OSPF的基本概念教学重点1.理解OSPF的协议类型。教学难点1.掌握DR与BDR的选举机制。使用教具计算机、ppt、eNSP、触摸白板课外作业复习本节，预习下节课后体会同学们对本堂课的掌握情况良好授课主要内容本项目知识图谱7.1距离矢量型与链路状态型路由协议距离矢量型路由协议（如RIP协议）与链路状态型路由协议（如OSPF协议）的区别主要体现在5个方面。一是信息传递，距离矢量型传递路由条目，而链路状态型传递路由信息和拓扑信息；二是路由计算，距离矢量型基于邻居计算，而链路状态型基于自身拓扑数据库计算；三是更新方式，距离矢量型发送周期性完整更新，而链路状态型发送非周期性部分更新；四是环路问题，距离矢量型可能形成环路，而链路状态型则通过算法避免环路；五是资源消耗，链路状态型消耗更多内存和CPU，但收敛速度更快。1距离矢量路由协议运行距离矢量路由协议（如RIP协议）的路由器会接收来自其他同样运行该协议的路由器的路由信息，基于这些信息，路由器评估到达某个特定网络的最佳路径，判断依据为距离和方向。这里的距离指的是从源节点到目的节点所经过的跳数，它代表了数据包在网络中需要经过多少路由器才能到达目的地。而方向则指的是数据包应该通过哪个接口或发送到哪个下一跳地址来沿着这条最佳路径前进。这里以RIP协议为例。初始状态，各台路由器只有自己的直连路由，图8-3为各台路由器的初始状态的路由信息。图8-3初始状态的路由信息接下来，相邻的路由器会互相分享自己的路由信息，每台路由器会从自己相邻的路由器学习到自己没有的路由条目，以及Cost值更高的路由条目，表示自己去往相同的目的地通过相邻的路由器到达。比如R1与R2互相交换路由信息，R1从R2学习到10.1.23.0/24，Cost值增加1，下一跳为10.1.12.2。R2从R1学习到1.1.1.1/32，Cost值增加1，下一跳为10.1.12.1。R2与R3互相交换路由信息，学习过程与R1和R2类似。第一轮互相交换路由信息后，每台路由器的路由表如图8-4所示。图8-4第一轮交换路由信息后各路由器的路由信息第R2与R3互相交换路由信息，R3从R2学习到1.1.1.1/32，Cost值增加1，下一跳为10.1.23.2。第二轮互相交换路由信息后，所有路由器的路由表收敛，每台路由器最终的路由表信息如图8-5所示。图8-5第二轮交换路由信息后各路由器的路由信息2链路状态型路由协议当运行链路状态路由协议（如OSPF协议）的路由器启动时，它会主动与其他同样运行该协议的路由器建立邻接关系。在这个过程中，路由器并不会交换整个路由表，而是相互同步链路状态信息。这些信息描述了网络的拓扑结构、链路成本以及其他相关属性。一旦接收到邻居路由器发送的链路状是一个全面的网络拓扑数据库，它包含了路由器所知道的所有链路状态信息。接下来，路由器会基于其LSDB运行Dijkstra算法。这个算法的目的是计算出一个以自己为根节点的无环最短路径树。这个树形结构代表了从该路由器到达其他所有网络的最短路径。在计算出最短路径树之后，路由器会基于这个树形结构来确定到达各个网络的最优路径，并将这些最优路径作为路由条目添加到自己的路由表中。这样，当路由器需要转发数据包时，它会查找路由表，选择最优的路径来转发数据包。7.2OSPF网络类型

O如何与路由器建立邻接关系以及如何进行通信。以下是OSPF所支持的主要网络类型。1点到点类型（Point-to-Point，P2P）在默认配置下，当链路层协议为PPP、HDLC或LAPB时，OSPF将网络类型识别为P2P。在这种网络环境中，OSPF协议报文（包括Hello、数据库描述DD、链路状态请求LSR、链路状态更新LSU及链路状态确认LSAck报文）均采用组播地址224.0.0.5进行传输，如图8-6所示。图8-6点到点类型2广播类型（Broadcast）这种网络允许多个设备同时发送数据，并且有一个广播地址。例如，以太网就是一个典型的广播多路访问网络，如图8-7所示。图8-7广播类型3非广播多路访问类型（Non-BroadcastMulti-Access，NBMA）当链路层协议选择为帧中继或X.25时，OSPF协议默认会将网络类型视为NBMA。在这种网络环境中，OSPF通过单播方式传输其协议报文，具体包括Hello报文、数据库描述（DD）报文、链路状态请求（LSR）报文、链路状态更新（LSU）报文以及链路状态确认（LSAck）报文，如图8-8所示。图8-8非广播多路访问类型4点到多点类型（Point-to-MultiPoint）链路层协议本身并不默认被视为点到多点类型。相反，点到多点网络类型的配置通常需要通过其他网络类型强制更改，该类型以组播形式（224.0.0.5）发送Hello报文，以单播形式发送其他协议报文（DD报文、LSR报文、LSU报文、LSAck报文），如图8-9所示。图8-9点到多点类型7.3DR与BDR

在广播网络（Broadcast）和非广播多路访问网络（NBMA）中，存在着指定路由器（DesignatedRouter，DR）和备份指定路由器（BackupDesignatedRouter，BDR）的选举机制。这两种网络类型因为它们的通信特性，需要DR和BDR来协助进行OSPF的运行和邻接关系的建立。相对而言，在点到点网络和点到多点网络中，由于连接方式的特殊性，不存在广播或多路访问的问题，因此不需要选举DR和BDR。这些网络中，每对相邻路由器之间都可以直接通信，并且可以直接建立OSPF邻接关系。一个拥有n个节点的网络（物理拓扑图如图8-10所示），假如节点两两之间需要建立邻接关系，则需要个邻接关系，而如果选举出DR与BDR后，只需要DROther（既不是DR也不是BDR）分别与DR和BDR建立邻接关系，邻接关系只需要个，大大减少了通信开销。如图8-11所示，左边对图8-10建立所有节点之间的完全邻接关系，也就是不选举DR/BDR，任意节点之间建立邻接关系，邻接关系的数量需要10个。图8-11右边是选举出BR/BDR的网络，建立完全邻接关系的数量只需要7个。图8-10网络物理拓扑图LINKWord.Document.8"E:\\马金凤\\邮电\\A20241242路由与交换技术（初级）\\ZW.doc""OLE_LINK3"\a\r图8-11DR/BDR减少邻接关系数量DR的主要职责是代表整个网络与其他OSPF路由器进行交互，从而减少不必要的通信开销。它负责收集网络链路状态信息，运行Dijkstra算法计算最短路径，并将结果分发给网络内的其他路由器。此外，DR还负责与其他DR之间建立邻接关系，以同步链路状态信息。BDR是DR的备份路由器，它在DR失效时接替DR的角色，确保网络的连续性和稳定性。BDR同样与网络内的其他路由器建立邻接关系，并同步链路状态信息。这样，当DR出现故障时，BDR可以迅速接管其职责，无需重新进行选举和邻接关系建立过程，从而减少了网络中断的时间。在OSPF中，DR和BDR的选举是基于路由器的优先级和RouterID进行的。RouterID是一个用于在自治系统（AS）中唯一标识一台运行OSPF路由器的32位二进制数。RouterID可以通过手动配置来设置，如果未进行手动配置，首选的是配置在路由器上的最高Loopback接口地址，如果未配置Loopback接口，则会选择最高的活动物理接口地址作为RouterID。优先级是可以通过配置进行设置的，而RouterID则是每台路由器的唯一标识。具有最高优先级的路由器将被选为DR，如果优先级相同，则具有最高RouterID的路由器将成为DR。BDR的选举过程类似，是除DR外优先级最高的路由器。需要注意的是，DR虽然中文名叫指定路由器，但是DR确是路由器的接口属性。例如图8-12所示，R4的G0/0/0连接着广播型网络1，G0/0/1连接着广播型网络2，在广播型网络1中，R4的G0/0/0被选举为DR，而在广播型网络2中，R4的G0/0/1被选举为DR。所以，DR是路由器接口属性，而不是整个路由器。图8-12DR是路由器接口属性【作业】（1）OSPF将网络划分为哪几种类型？（2）简述距离矢量型与链路状态型路由协议的区别？扬州工业职业技术学院教案序号18周次授课形式讲练结合授课章节名称项目8搭建中型企业网络（二）教学目的1.了解OSPF的基本概念2.理解OSPF协议原理教学重点1.掌握OSPF协议邻接关系建立过程。教学难点1.理解OSPF的三张表。使用教具计算机、ppt、eNSP、触摸白板课外作业复习本节，预习下节课后体会同学们对本堂课的掌握情况良好授课主要内容本项目知识图谱7.4OSPF的区域

在OSPF网络中，可以通过划分多个区域来实现网络架构的灵活性和可扩展性。如果整个OSPF网络只包括一个区域，那么该网络被称为单区域OSPF网络。在这种情况下，所有的OSPF路由器都属于同一个区域，并且共享相同的链路状态数据库。然而，当OSPF网络扩展到包含多个区域时，这种网络就被称为多区域OSPF网络。多区域配置允许将网络划分为不同的逻辑部分，每个部分作为一个独立的区域运行OSPF协议。这种划分有助于减少网络中的路由信息交换量，提高路由计算的效率，并增强网络的稳定性。每个区域维护自己的链路状态数据库，在OSPF网络中，每个区域都有一个唯一的标识符，称为Area-ID。这个Area-ID是一个32位的二进制数，在实际应用中，它通常被表示为十进制数。在OSPF的多区域配置中，Area-ID为0的区域称为为骨干区域（BackboneArea），而其他区域则被称为非骨干区域。对于单区域OSPF网络，它仅包含一个区域，这个区域必须是骨干区域，因为骨干区域是OSPF网络中的核心，负责连接所有其他区域。在多区域OSPF网络中，除了一个骨干区域外，还存在多个非骨干区域。每个非骨干区域都需要直接或间接地与骨干区域相连。直接相连意味着非骨干区域和骨干区域之间有物理连接。间接相连则通过虚链路（VirtualLink）技术实现，即使非骨干区域在物理上并不直接与骨干区域相连，但在逻辑上仍被视为与骨干区域直接相连。重要的是，非骨干区域之间不允许直接进行通信。如果两个非骨干区域需要通信，它们必须通过骨干区域进行路由中转。这种设计确保了OSPF网络的层次性和稳定性，因为所有的路由信息最终都会汇聚到骨干区域进行处理和分发。如图8-13所示，OSPF的区域属性是基于接口的，R3与R4之间的接口属于Area0，是骨干区域，R1与R3之间的接口属于Area1，是非骨干区域，R2与R3之间的接口属于Area2，是非骨干区域。非骨干区域必须与骨干区域相连。图8-13OSPF的区域7.5OSPF路由器的角色

OSPF路由器根据其位置或功能不同，有以下几种类型。1．区域内路由器（InternalRouter，IR）该类路由器的所有接口都属于同一个OSPF区域。2．区域边界路由器（AreaBorderRouter，ABR）该类路由器的接口同时属于两个以上的区域，但至少有一个接口属于骨干区域。3．骨干路由器（BackboneRouter，BR）该类路由器至少有一个接口属于骨干区域。4．自治系统边界路由器（AutonomousSystemBoundaryRouter，ASBR）该类路由器与其他AS交换路由信息，只要一台OSPF路由器引入了外部路由信息，它就成为ASBR。如图8-14所示，区域内路由器有R1、R2、R4、R5、R6和R8。区域边界路由器有R3和R7，因为这两台路由器的第一接口连接着骨干区域，另一个接口连接其他非骨干区域。骨干路由器有R3、R4、R5、R6和R7，因为这几台路由器的至少一个接口属于骨干区域。自治系统边界路由器为R9，因为其连接其他自治系统。R10和R11为其他AS设备。图8-14OSPF路由器的角色7.6OSPF报文类型OSPF的报文是直接封装在IP报文中，IP报文头部的协议字段值为89。在OSPF中，路由器之间交换的信息被组织成不同的报文类型，如图8-15所示，这些报文类型有5种，分别是Hello报文，用于发现和维持邻居关系。DD（DatabaseDescription，数据库描述）报文，用于描述本地链路状态数据库的内容。LSR（LinkStateRequest，链路状态请求）报文，用于列出需要请求的所有LSA的头部信息。LSU（LinkStateUpdate，链路状态更新）报文，用于将新的或更新的LSA传播到OSPF区域内的其他路由器。LSAck报文，用于确认已经成功接收到LSU报文。图8-15OSPF报文类型7.7邻居与邻接当路由器A的某个接口与路由器B的某个接口处于相同二层网络中时，我们称A与B“相邻”，对于这种“相邻”关系的不同程度，在OSPF中用邻居（Neighbor）和邻接（Adjacency）来描述。当报文。如果两台相邻的路由器相互发送的Hello报文内容完全匹配，那么它们将建立邻居关系。特别要注意报文内容完全一致。这种一致性确保了双方都能理解对方的Hello报文，从而建立起稳定的邻居关系。因此，在OSPF中，相邻关系并不自动等同于邻居关系，只有当Hello报文内容一致时，相邻的路由器才会形成邻居关系。当时，它们会启动链路状态数据库（LSDB）同步过程。成功完成LSDB同步后，这两台路由器的邻接关系建立成功。当两台路由器形成邻居关系，并且它们之间的二层网络类型是广播（Broadcast）或非广播多路访问（NBMA）时，会先进行DR和BDR的选举，如果碰巧这两台路由器中至少有一台路由器是DR或BDR，那么这两台路由器会启动LSDB的同步，成功完成LSDB同步后，这两台路由器的邻接关系建立成功。如果这两台路由器都不是DR或BDR，则它们不会进行LSDB同步，因此无法形成邻接关系。这一规则确保了广播和非广播多路访问网络中的路由器能够有序地交换链路状态信息，避免不必要的通信开销。LSDB同步是通过交换OSPF的DD报文、LSR报文和LSU报文来实现的。通过这些报文的交互，路由器能够识别彼此LSDB中的差异，并交换缺失或过时的链路状态信息，直到双方的LSDB完全一致。7.8邻接关系建立过程

OSPF路由器会先与其他同样运行OSPF的路由器建立邻居关系，一旦邻居关系确立，这些路由器就会开始交换链路状态通告（LSA），并利用这些通告来更新各自的链路状态数据库（LSDB）。接着，每个路由器都会对其LSDB运行最短路径优先SPF算法。这个算法的目的是以该路由器为起点，计算出到达所有其他网络的最短路径，计算的结果会被存入路由器的路由表中，从而指导数据包的转发。在点到点网络中建立OSPF邻接关系的状态图，如图8-16所示。图8-16邻接关系建立过程图8-17为邻接关系建立过程中的抓包。图8-17邻接关系建立过程中抓包1．邻居关系（1）报文1默认在P2P网络上两台路由器的接口激活了OSPF协议，Down状态是邻居的初始状态，表示没有从邻居收到任何信息。R1向R2发送Hello报文，目的地址为组播地址224.0.0.5，报文中包含了自己的RouterID（RouterID:1.1.1.1），还未识别到任何相邻路由器（Neighbor:null）。R2收到后将状态置为Init，此时为单向确认。Init状态表示路由器已经从邻居收到了Hello报文，但是自己的RouterID不在所收到的Hello报文的邻居列表中。（2）报文2R2向R1发送Hello报文，目的地址为组播地址224.0.0.5，报文中包含了自己的RouterID（RouterID:2.2.2.2），还未识别到任何相邻路由器（Neighbor:null）。R1收到后将状态置为Init。（3）报文3R1在向R2发送Hello报文，目的地址为组播地址224.0.0.5，报文中包含了自己的RouterID（RouterID:1.1.1.1），识别到相邻路由器（Neighbor:2.2.2.2）。R2收到后将状态置为2-way。2-way状态表示路由器发现自己的RouterID存在于收到的Hello报文的邻居列表中，表示双向确认。双向确认包含两层含义，一是R2发的第2个Hello报文R1确认收到了，因为该报文中包含了R2的RouterID（Neighbor:2.2.2.2）；二是R2确认收到了R1的Hello报文。至此，双方的邻居关系建立成功，虽然此时R1还是Init状态，但是实际上双方的邻居关系已经建立成功。2．主从关系协商、DD报文交换（4）报文4此时R1和R2已建立了邻居关系，R2同时进入Exstart状态，下面会通过2个DD报文选举主从设备。R2首先发送一个DD报文（Seq:Y,I:1,M:1,MS:1），为了协商主从关系，规定序列号（Seq:Y），这是R2的第一个DD报文（I:1），后面还有DD报文（M:1），宣称自己是主设备Master（MS:1），此报文不含摘要。为了提高发送的效率，R1和R2首先了解对端数据库中哪些LSA是需要更新的，如果某一条LSA在LSDB中已经存在，就不再需要请求更新了。为了达到这个目的，R1和R2先发送DD报文，DD报文中包含了对LSDB中LSA的摘要描述（每一条摘要可以惟一标识一条LSA）。为了保证在传输的过程中报文传输的可靠性，在DD报文的发送过程中需要确定双方的主从关系，作为Master的一方定义一个序列号Seq，每发送一个新的DD报文将Seq加一，作为Slave的一方，每次发送DD报文时使用接收到的上一个Master的DD报文中的Seq。（5）报文5R1收到DD报文（报文4）后，跳过2-way状态，直接进入Exstart状态。同时R1也会发送一个DD报文（Seq:X,I:1,M:1,MS:1），也是为了协商主从关系。规定序列号（Seq:X），这是R1的第一个DD报文（I:1），后面还有DD报文（M=1），也宣称自己是主设备Master（MS:1），此报文不含摘要。（6）报文6双方都达成共识，由于R2的RouterID较大，所以R2将成为真正的Master。此时，R1将邻居状态从ExStart变为Exchange，并发送一个新的DD报文（Seq:Y,I:0,M:0,MS:0,摘要），序列号设置为R2在第4个报文中使用的序列号Y，此报文不是第一个DD报文（I:0），后面没有DD报文了（M=0），宣称自己是Slave（MS:0），此报文中包含了LSDB的摘要信息。（7）报文7R2收到报文后将邻居状态改为Exchange，并发现R1的LSDB中有一些LSA是自己没有的，将自己邻居状态改为Loading，进入到LSDB同步状态。R2向R1发送LSR（LSType:Router,LsID:1.1.1.1,adv:1.1.1.1）请求更新，要求R1给出这些链路状态的详细信息。这里的LSType、LsID和adv唯一表示一条LSA。（8）报文8R2回应一个带有摘要的DD报文（Seq:Y+1,I:0,M:0,MS:1,摘要），此时R2将报文的序列号Seq改为Y+1。R1收到报文后发现R2的数据库中有一些LSA是自己没有的，将自己邻居状态改为Loading，进入到LSDB同步状态。3．LSDB同步（9）报文9R1用LSU来回应R2的LSR（报文7），LSU报文中包含了那些被请求的链路状态的详细信息。R2在完成LSU报文的接收之后，且没有其他待请求的LSA后，会将邻居状态从Loading变为Full。（10）报文10R1收到R2发来的带有摘要DD报文（报文8），并发现R2的LSDB中有一些LSA是自己没有的，于是向R2发送LSR请求更新，要求R2给出这些链路状态的详细信息。（11）报文11因为从设备必须要对主设备发送的DD报文（报文8）作确认，并且序列号要用主设备指定的序列号，所以R1发送一个确认DD报文（Seq:Y+1,I:0,M:0,MS:0,确认），用主设备R2发来的报文8的序列号Y+1。（12）报文12R2用LSU来回应R1的LSR（报文10），LSU报文中包含了R1请求的链路状态的详细信息。R1在完成LSU报文的接收之后，且没有其他待请求的LSA后，会将邻居状态从Loading变为Full。（13）报文13R2在收到R1的LSU后更新了自己的LSDB，所以R2再次发送一个全新的LSU给R1。（14）报文14R1在收到R2的LSU后也更新了自己的LSDB，所以R1也再次发送一个全新的LSU给R2。（15）报文15R2向R1发送LSAck报文，作为对R1发来的LSU报文的确认。（16）报文16R1向R2发送LSAck报文，作为对R2发来的LSU报文的确认。至此两台路由器的邻接关系建立完毕。要完成这个实验，需要按照图8-16搭建拓扑，以下为R1与R2的配置。注意在抓包的时候一定注意要快速，不然邻接关系建立过程稍纵即逝。或者可以在两台路由器中间加两台Hub，保存配置后，关闭所有设备，先同时开两台Hub，在Hub之间的接口开启抓包软件，然后再同时开启两台路由器，这样才能重现以上实验场景。[R1]interfaceGigabitEthernet0/0/0[R1-GigabitEthernet0/0/0]ipaddress10.1.12.124[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospfnetwork-typep2p[R1-GigabitEthernet0/0/0]quit[R1]ospf1router-id1.1.1.1[R1-ospf-1]area0[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network10.1.12.00.0.0.255[R2]interfaceGigabitEthernet0/0/0[R2-GigabitEthernet0/0/0]ipaddress10.1.12.224[R2-GigabitEthernet0/0/0]ospfnetwork-typep2p[R2-GigabitEthernet0/0/0]quit[R2]ospf1router-id2.2.2.2[R2-ospf-1]area0[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network10.1.12.00.0.0.2557.9OSPF的Cost

OSPF协议以Cost（开销）作为主要路由度量标准。当某个接口激活了OSPF后，它会保持一个特定的接口Cost值。如果未特别设置，接口的Cost值将默认为100Mbit/s除以接口的实际带宽。其中，100Mbit/s是OSPF的默认参考带宽，但这个值是可以根据需要进行调整的。简而言之，一条OSPF路由的总Cost值，可以理解为从目标网络段到当前路由器所经过的所有入接口Cost值的累加和。如图8-18所示，R1到达网络8.8.8.0/24的Cost为40+30+20=90。图8-18OSPF的Cost7.10OSPF的三张表

OSPF有三张重要的表项，OSPF邻居表、LSDB表和OSPF路由表。1．OSPF邻居表OSPF邻居表的主要功能在于记录OSPF路由器与其各个邻居设备之间的状态信息。这些信息包括邻居设备是通过哪个接口被发现的、邻居设备的Router-ID、当前的邻居状态、在同步DD报文时确定的主从设备身份、邻居设备的DR优先级、邻居设备所在二层网络的DR和BDR的接口IP地址，以及邻居设备接口的MTU（MaximumTransmissionUnit，最大传输单元）值等。这些信息对于网络管理员来说至关重要，可以帮助他们更好地了解网络的状态并进行故障排除。OSPF邻居表使用displayospfpeer查看。<R1>displayospfpeer OSPFProcess1withRouterID1.1.1.1 NeighborsArea0.0.0.0interface10.1.12.1(GigabitEthernet0/0/0)'sneighborsRouterID:2.2.2.2Address:10.1.12.2State:FullMode:NbrisMasterPriority:1DR:10.1.12.2BDR:10.1.12.1MTU:0Deadtimerduein30secRetranstimerinterval:5Neighborisupfor00:04:12AuthenticationSequence:[0]2．OSPF链路状态数据库表LSDB表，即链路状态数据库表，是OSPF路由器用于存储链路状态信息的关键组件。该数据库不仅保存了路由器自身生成的链路状态通告（LSA），还存储了从其他OSPF邻居路由器接收到的LSA。每一条存储在LSDB表中的LSA都会明确标注其类型以及发送该LSA的路由器的唯一标识RouterID，以确保信息的准确性和可追溯性。LSDB表使用displayospflsdb查看。<R1>displayospflsdb OSPFProcess1withRouterID1.1.1.1 LinkStateDatabase Area:0.0.0.0TypeLinkStateIDAdvRouterAgeLenSequenceMetricRouter2.2.2.22.2.2.238336800000041Router1.1.1.11.1.1.138236800000031Network10.1.12.22.2.2.2383328000000103．OSPF路由表OSPF路由表是一个汇集了各种路由信息的表格。它是基于OSPF路由器的视角，对链路状态数据库中的链路状态信息运行最短路径优先（SPF）算法后得出的，包含了到达各个目的网络的最优路径信息。在OSPF路由表中，每条路由记录都包含了目的网络地址、到达该目的网络的开销值、下一跳地址、通告这条路由信息的路由器标识以及该路由所属的区域等重要信息。这些信息共同构成了OSPF路由表，为路由器提供了转发报文的决策依据。OSPF路由表使用displayiprouting-table查看。<R1>displayiprouting-tableRouteFlags:R-relay,D-downloadtofib------------------------------------------------------------------------------RoutingTables:PublicDestinations:7Routes:7Destination/MaskProtoPreCostFlagsNextHopInterface10.1.12.0/24Direct00D10.1.12.1GigabitEthernet0/0/010.1.12.1/32Direct00D127.0.0.1GigabitEthernet0/0/010.1.12.255/32Direct00D127.0.0.1GigabitEthernet0/0/0【作业】（1）路由表中包含哪些信息？（2）请简述两台路由设备建立邻接关系的全过程。扬州工业职业技术学院教案序号18周次授课形式讲练结合授课章节名称项目8搭建中型企业网络（二）教学目的1.掌握OSPF区域的划分方法2.掌握OSPF的配置教学重点1.掌握OSPF协议多区域数据配置。教学难点1.掌握使用OSPF的三张表进行排错的方法。使用教具计算机、ppt、eNSP、触摸白板课外作业复习本节，预习下节课后体会同学们对本堂课的掌握情况良好授课主要内容本项目知识图谱7.11OSPF基本配置1.创建并运行OSPF进程[Huawei]ospf[process-id|router-idrouter-id]OSPF进程通过唯一的进程ID（process-id）进行识别，默认情况下，该ID被设置为1。OSPF具备多进程能力，允许在同一设备上并行运行多个独立的OSPF进程，这些进程之间不会相互干扰。此外，设备ID（router-id）可以通过手动配置来指定。若未进行手动设置，系统会自动从当前活动接口的IP地址中选择一个作为设备的ID，这样的设计确保了OSPF配置的灵活性和独立性。2.创建并进入OSPF区域[Huawei-ospf-1]areaarea-idarea命令被用于在OSPF配置中创建新的区域，并能引导用户进入该区域的配置界面。area-id作为区域标识符，可以接受两种格式：十进制整数或点分十进制。其中，十进制整数的范围广泛，从0至4294967295。这提供灵活的OSPF区域配置选项。3.指定运行OSPF的接口[Huawei-ospf-1-area-0.0.0.0]networknetwork-addresswildcard-masknetwork命令用于配置运行OSPF协议的接口及其所属区域。其中，network-address代表接口所在的网络地址，而wildcard-mask是一个特殊的掩码，通过将IP地址的标准掩码进行位反转（0变为1，1变为0）来生成。4.配置OSPF接口开销[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ospfcostcostospfcost命令用于设定接口在OSPF协议下的开销值。默认情况下，OSPF会根据接口的带宽自动计算出一个开销值，这个值介于1到65535之间。5.设置OSPF带宽参考值[Huawei-ospf-1]bandwidth-referencevaluebandwidth-reference命令允许用户设定一个带宽参考值，该值用于通过特定公式计算接口的开销。这个参考值的范围是从1到2147483648，单位为Mbit/s，并且默认设置为100Mbit/s。6.设置接口在选举DR时的优先级[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ospfdr-prioritypriorityospfdr-priority命令用于配置接口在OSPF指定路由器（DR）选举过程中的优先级。该命令接受的priority值范围从0到255，数值越大意味着优先级越高。【项目实施】任务7.1公司内网运行OSPF协议1．任务描述S3和S4为公司内网核心交换机，负责内网数据的高速转发，R1和R2作为双出口网关负责连接运营商，双出口形成设备冗余，增加网络的可靠性。将内网路由10.1.1.0/24、20.1.1.0/24、30.1.1.0/24加入OSPF进程中，并将VLANIF10、VLANIF20、VLANIF30设为静默接口所示。各设备接口IP地址如表8-1所示。表8-1总部与分支设备IP地址分配表设备接口IP地址R1G0/0/0101.1.1.2/24G0/0/110.1.12.1/24R2G0/0/0102.1.1.2/24G0/0/110.1.12.2/24S3VLANIF1010.1.1.100/24VLANIF2020.1.1.100/24VLANIF3030.1.1.100/24VLANIF100100.1.1.100/24VLANIF101101.1.1.254/24S4VLANIF1010.1.1.200/24VLANIF2020.1.1.200/24VLANIF3030.1.1.200/24VLANIF100100.1.1.2/24VLANIF102102.1.1.254/24PC1E0/0/110.1.1.1/24，网关：10.1.1.254PC2E0/0/120.1.1.2/24，网关：20.1.1.254PC3E0/0/130.1.1.3/24，网关：30.1.1.254PC4E0/0/110.1.1.4/24，网关：10.1.1.254PC5E0/0/120.1.1.5/24，网关：20.1.1.254PC6E0/0/130.1.1.6/24，网关：30.1.1.2542．实施步骤注意本项目是基于上一个项目的项目实施上的，但需要将RIP协议删除掉。[R1]undorip1Warning:TheRIPprocesswillbedeleted.Continue?[Y/N]yR1上的OSPF配置。[R1]ospf1router-id1.1.1.1#R1的OSPF进程1，routerid为1.1.1.1[R1-ospf-1]area0#进入area0[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network10.1.12.00.0.0.255[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network101.1.1.00.0.0.255R2上的OSPF配置。[R2]ospf1router-id2.2.2.2#R2的OSPF进程1，routerid为2.2.2.2[R2-ospf-1]area0#进入area0[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network10.1.12.00.0.0.255[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network102.1.1.00.0.0.255（5）S3、S4的OSPF配置。在S3上将各自连接的网段宣告进OSPF进程中。[S3]ospf1router-id3.3.3.3[S3-ospf-1]area0[S3-ospf-1-area-0.0.0.0]network101.1.1.00.0.0.255[S3-ospf-1-area-0.0.0.0]network100.1.1.00.0.0.255[S3-ospf-1-area-0.0.0.0]network10.1.1.00.0.0.255[S3-ospf-1-area-0.0.0.0]network20.1.1.00.0.0.255[S3-ospf-1-area-0.0.0.0]network30.1.1.00.0.0.255在S4上将各自连接的网段宣告进OSPF进程中。[S4]ospf1router-id4.4.4.4[S4-ospf-1]area0[S4-ospf-1-area-0.0.0.0]network102.1.1.00.0.0.255[S4-ospf-1-area-0.0.0.0]network100.1.1.00.0.0.255[S4-ospf-1-area-0.0.0.0]network10.1.1.00.0.0.255[S4-ospf-1-area-0.0.0.0]network20.1.1.00.0.0.255[S4-ospf-1-area-0.0.0.0]network30.1.1.00.0.0.2553．测试分析（1）OSPF邻居表通过以上配置，各路由设备之间应都能建立起邻接关系，通过displayospfpeer可以查看S3的OSPF邻居表。通过表格可以看出S3的OSPF邻居有4.4.4.4和1.1.1.1，AreaId表示区域号，Interface表示通过自身的哪个接口与对端建立邻居关系，Neighborid表示邻居的Routerid，State表示与邻居的OSPF状态处于哪个阶段，这里的Full表示处于邻接状态。（2）OSPF链路状态数据库表在OSPF中，每台路由器都会建立并维护自己的LSDB。当路由器通过交互OSPF协议报文（如Hello报文、DD报文、LSR报文、LSU报文和LSAck报文）与邻居路由器建立邻接关系后，它们会相互交换链路状态信息。这些信息以LSA的形式存在，并被存储在LSDB中。OSPF链路状态数据库表（以下简称LSDB表）按区域号进行展示，LSDB表中的每一行就是一条LSA。Type、LinkStateID和AdvRouter构成了一条LSA的三要素，唯一标识一条LSA。Type表示本LSA的类型，比如Router表示1类LSA，Network表示2类LSA，Sum-Net表示3类LSA。LinkStateID表示链路状态ID，相当于LSA的名字，比如在1类LSA中，LinkStateID可以由路由器自身的RouterID充当，如在2类LSA中，LinkStateID可以由DR接口的IP地址充当。AdvRouter描述了产生该LSA的路由器的RouterID。Age字段，当LSA被始发时，该字段为0，随着LSA在网络中被泛洪，该时间逐渐累加，当到达MaxAge（缺省值为3600s）时，LSA不再用于路由计算。Len是一个包含LSA头部在内的LSA的总长度值。Sequence用于判断LSA的新旧或是否存在重复的实例。Metric表示这条链路的开销。R1的LSDB表如下。因为4台路由设备（S3、S4、R1和R2）都是在同一个区域（Area0），所以4台设备LSDB表保持一致。具体的信息描述如表8-2所示。表8-2displayospflsdbrouter命令输出信息描述表项目描述LsidLSA报头中的链路状态IDAdvrtr发布或产生LSA的路由器LsageLSA的老化时间OptionsLSA选项E：允许泛洪AS-External-LSA。MC：转发IP组播报文。N/P：处理Type7LSA。DC：处理按需链路。seq#序列号，用于检查LSA顺序ChksumLSA校验和Linkcount链路数量*LinkID（RouterLSA）链路ID（按链路类型分类）链路类型是P2P时，LinkID表示邻居的RouterID。链路类型是TransNet时，LinkID表示DR的IP地址。链路类型是Stub时，LinkID表示IP地址。链路类型是VirtualLink时，LinkID表示邻居的RouterID。Data（RouterLSA）链路数据链路类型是P2P、TransNet、VirtualLink时，Data表示IP地址。链路类型是Stub时，Data表示IP地址的掩码。LinkType（RouterLSA）链路类型：P-2-P/TransNet/StubNet/VirtualMetric（RouterLSA）链路度量值Priorityospf收敛的优先级LSDB表中最后一个LSA（Type：Network，LinkStateID：100.1.1.2，AdvRouter：4.4.4.4）。这个LSA的Type为Network，表明是2类LSA，由DR产生，在产生的区域内泛洪。LinkStateID由DR接口的IP地址充当，AdvRouter表示DR的RouterID。使用displayospflsdbnetwork100.1.1.2命令来看这张LSDB表中最后一个LSA的详细信息。Netmask描述这个网络子网掩码。AttachedRouter描述与网络连接的路由器。（3）OSPF路由表华为的OSPF路由表是在华为路由器上运行OSPF协议时，根据OSPF算法计算得出的到达各个目的网络的最优路径的集合。这个路由表是基于OSPF的链路状态数据库（LSDB）计算得出的，包含了到达各个目的网络的目的地址、下一跳地址、开销以及其他相关信息。在华为设备上可以使用displayospfrouting命令来查看OSPF路由表的信息。通过建立成的邻接关系，各路由器都能学习到整个网络的拓扑信息，并形成OSPF链路状态数据库表；通过OSPF链路状态数据库表，结合Dijkstra算法，各台路由设备都能得出到全网其他节点的最短路径。现在测试网络中各个节点能否互相通信，PC1能够ping通PC3，读者可以自行尝试其他节点之间的通信情况。任务7.2配置OSPF多区域1．任务描述为了减少OSPF骨干区域Area0的负担，将10.1.1.0/24、20.1.1.0/24、30.1.1.0/24划分到非骨干区域Area1，Area0中只保留100.1.1.0/24、101.1.1.0/24、102.1.1.0/24和10.1.12.0/24这4个网段，以减小Area0中SPF树的规模，降低网络的复杂性，提高网络的可靠性和性能。2．实施步骤在S3和S4的OSPF进程1中，删除Area0中的4个网段，即10.1.1.0/24、20.1.1.0/24、30.1.1.0/24。创建非骨干区域Area1，将10.1.1.0/24、20.1.1.0/24、30.1.1.0/24划分到Area1中。（1）S3上的配置。[S3]ospf[S3-ospf-1]area0[S3-ospf-1-area-0.0.0.0]undonetwork10.1.1.00.0.0.255[S3-ospf-1-area-0.0.0.0]undonetwork20.1.1.00.0.0.255[S3-ospf-1-area-0.0.0.0]undonetwork30.1.1.00.0.0.255[S3-ospf-1-area-0.0.0.0]undonetwork40.1.1.00.0.0.255[S3-ospf-1-area-0.0.0.0]quit[S3-ospf-1]area1[S3-ospf-1-area-0.0.0.1]network10.1.1.00.0.0.255[S3-ospf-1-area-0.0.0.1]network20.1.1.00.0.0.255[S3-ospf-1-area-0.0.0.1]network30.1.1.00.0.0.255[S3-ospf-1-area-0.0.0.1]network40.1.1.00.0.0.255（2）S4上的配置。[S4]ospf[S4-ospf-1]area0[S4-ospf-1-area-0.0.0.0]undonetwork10.1.1.00.0.0.255[S4-ospf-1-area-0.0.0.0]undonetwork20.1.1.00.0.0.255[S4-ospf-1-area-0.0.0.0]undonetwork3