华为HCIA-Routing & Switching之路－5
实验-9-OSPF基础
动态路由的基本知识
前面在路由基础知识里我们说到了直连路由、静态路由和动态路由，我们在实验中也使用静态路由使不同网段下的IP地址能通信，一切看起来很OK。
但是，在配置的时候我们都难免会觉得很麻烦，而且前面的拓扑也比较简单，只有三个路由器，那假如有七八个或者更多个路由器的拓扑，我们都是用静态路由来配置的话，工作的效率可就太低了。
当然，这只是就配置工作量这一方面来说，静态路由还有其它的弊端也使得它的应用场景只适用于拓扑结构简单并且稳定的小型网络。
这时，动态路由就闪亮登场了。那么动态路由协议为啥称为动态路由协议呢？这就需要我们了解两个路由协议概念
- 距离矢量路由协议（不是重点，可百度了解）
- 链路状态路由协议
链路状态路由协议基本知识
- 与距离矢量路由协议不同,链路状态路由协议通告的的是链路状态而不是路由表。
- 运行链路状态路由协议的路由器之间首先会建立一个协议的邻居关系。
- 然后彼此之间开始交互链路状态通告信息。这一步称为LSA(Link State Advertisement)泛洪。
- LSA会描述路由器接口的开销、连接的对象等状态信息。
- 拓扑里的每一台路由器都会产生LSA信息,路由器将接收到的LSA信息放入自己的LSDB(Link State DataBase,链路状态数据库)。路由器通过LSDB从而掌握全网的拓扑结构。
- 链路状态数据库(LSDB) 里汇总了网络中路由器对于自己接口的描述，也包含了全网拓扑的描述。这一步称为LSDB组建。
- 拓扑里的每一台路由器都基于LSDB,使用SPF(Shortest Path First,最短路径优先)算法进行计算，算出一棵以自己为根的、无环的、拥有最短路径的“树”，拓扑里的每一台路由器通过这棵树就能知道到达网络各个角落的优选路径，这一步称为SPF计算。
- 最后,路由器将计算出来的优选路径,加载进自己的路由表，进而转发报文。
- 可以理解为，一群路由器就是一群吵吵闹闹的邻居，他们之间不断的互相交流告诉别人自己的接口、连接对象，什么网段怎么走等诸多信息，一边交流着还一边学习，把别人的信息都记下来，再自己想办法去哪个网段怎么走最快，把想出来的方法记在小本本上，等报文来了就根据小本本上的记录去转发报文。
- 注意，上面说“他们之间不断的互相交流”是有含义的，即假如有邻居嗝屁了或者离开了之类的，各个路由器也能在LSA泛洪时知晓，从而重新学习，重新记录小本本，这样，路由拓扑即使改变，也不需要我们人工去一个一个路由器的重新配置，只需要配置涉及线路改变的路由器即可。其它的路由器能通过协议自己学习到。这就是动态路由的好处。
OSPF路由协议基本知识
- OSPF路由协议就是典型的链路状态路由协议,是目前业内使用非常广泛的IGP协议之一；
- 目前针对IPv4协议使用的是OSPF Version 2版本(在RFC2328文件中说明)，针对IPv6协议使用OSPF Version 3版本(在RFC2740文件中说明)。
- RFC文件可以理解为由一群大佬专家牵头和业界一起商讨制定的互联网行业技术标准，每出一个标准就会有一个文件代号，文件可以百度搜索查看。
OSPF术语：
| 术语 | 解释 |
|---|---|
| 区域(OSPF Area) | OSPF Area用于标识一个OSPF的区域 （就像生活在不同小区里的一群邻居，因为疫情不准跨小区交流，OSPF的区域就是作为不同的小区起到不同区域隔断功能） |
| Router-ID | Router-ID用于在一个OSPF域中唯一地标识一台路由器，参数可以通过手工配置,也可以使用系统自动配置的参数，一般自己手动配置 |
OSPF路由协议协议报文类型（重要）
| 报文名称 | 报文作用 |
|---|---|
| Hello | 周期性发送,用来发现和维护OSPF邻居关系 |
| Database Description | 描述本地LSDB的摘要信息,用于两台设备进行数据库同步 |
| Link State Request | 用于向对方请求所需要的LSA，设备只有在OSPF邻居双方成功交换DD报文后才会向对方发出LSR报文 |
| Link State Update | 用于向对方发送其所需要的LSA |
| Link State ACK | 用来对收到的LSA进行确认 |
在实验时我们如果不使用undo ter mo命令，在配置OSPF协议时，能在提示信息里观察到OSPF协议的运作过程。（会有很长很长一串提示信息）
OSPF路由协议三大表项
-
邻居表
OSPF在传递链路状态信息之前,需通过Hello报文先建立OSPF邻居关系（打招呼）；
OSPF邻居表显示了OSPF路由器之间的邻居状态,使用display ospf peer命令查看； -
LSDB表
LSDB会保存自己产生的及从邻居收到的LSA信息；
路由器中系统视图下使用命令display ospf lsdb可以查看LSDB表；
Type标识LSA的类型,AdvRouter标识发送LSA的路由器； -
OSPF路由表
要注意OSPF路由表和路由器路由表是两张不同的表；
路由器中系统视图下使用命令display ospf routing可以查看OSPF路由表；
OSPF路由表包含Destination、Cost和NextHop等指导转发的信息。
实验
-
实验拓扑需求图
要求使用ospf协议使PC3能Ping通PC2或者使PC2能Ping通PC3 -
配置
PC3和PC2配置只需右键启动后双击打开，找到IPv4这一栏下选择静态，按照格式配置即可。
R1配置
<Huawei>undo ter mo
Info: Current terminal monitor is off.
<Huawei>sys
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sysname R1
[R1]int g0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip add 10.0.12.1 24
[R1-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/2
[R1-GigabitEthernet0/0/2]ip add 192.168.1.254 24 //观察拓扑图得知，g0/0/2接口直连PC3，所以此接口地址应该是PC3的网关地址，这样PC3的数据报文才能转发出去。
[R1-GigabitEthernet0/0/2]q
[R1]router id 1.1.1.1 //标识此路由器在网络拓扑中的ID为1.1.1.1
[R1]ospf 100 //OSPf 进程号
[R1-ospf-100]area 0 //进入OSPF Area 0区域
[R1-ospf-100-area-0.0.0.0]network 10.0.12.0 0.0.0.255 //配置一下右边的网段信息，即路由器能到10.0.12.0网段，只有配置了他才能和别的路由器说我能到10.0.12.0网段
[R1-ospf-100-area-0.0.0.0]network 192.168.1.0 0.0.0.255 配置一下左边的网段信息，即路由器能到192.168.1.0网段，只有配置了他才能和别的路由器说我能到192.168.1.0网段
[R1-ospf-100-area-0.0.0.0] //Ctrl+z快捷键
<R1>save
R2配置
<Huawei>undo ter mo
Info: Current terminal monitor is off.
<Huawei>sys
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sysname R2
[R2]int g0/0/0
[R2-GigabitEthernet0/0/0]ip add 10.0.12.2 24
[R2-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[R2-GigabitEthernet0/0/1]ip add 10.0.23.2 24
[R2-GigabitEthernet0/0/1]q
[R2]router id 2.2.2.2 //标识此路由器在网络拓扑中的ID为2.2.2.2
[R2]ospf 100 //OSPf 进程号
[R2-ospf-100]area 0 //进入OSPF Area 0区域
[R2-ospf-100-area-0.0.0.0]network 10.0.12.0 0.0.0.255 //配置一下左边的网段信息，即路由器能到10.0.12.0网段，只有配置了他才能和别的路由器说我能到10.0.12.0网段
[R2-ospf-100-area-0.0.0.0]network 10.0.23.0 0.0.0.255 //配置一下右边的网段信息，即路由器能到10.0.23.0网段，只有配置了他才能和别的路由器说我能到10.0.23.0网段
[R2-ospf-100-area-0.0.0.0] //Ctrl+z快捷键
<R2>save
R3配置
<Huawei>undo ter mo
Info: Current terminal monitor is off.
<Huawei>sys
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sysname R3
[R3]int g0/0/1
[R3-GigabitEthernet0/0/1]ip add 10.0.23.3 24
[R3-GigabitEthernet0/0/1]int g0/0/2
[R3-GigabitEthernet0/0/2]ip add 192.168.2.254 24 //观察拓扑图得知，g0/0/2接口直连PC2，所以此接口地址应该是PC2的网关地址，这样PC2的数据报文才能转发出去。
[R3-GigabitEthernet0/0/2]q
[R3]router id 3.3.3.3 //标识此路由器在网络拓扑中的ID为3.3.3.3
[R3]ospf 100 //OSPf 进程号
[R3-ospf-100]area 0 //进入OSPF Area 0区域
[R3-ospf-100-area-0.0.0.0]network 10.0.23.0 0.0.0.255 //配置一下左边的网段信息，即路由器能到10.0.23.0网段，只有配置了他才能和别的路由器说我能到10.0.23.0网段
[R3-ospf-100-area-0.0.0.0]network 192.168.2.0 0.0.0.255 //配置一下右边的网段信息，即路由器能到192.168.2.0网段，只有配置了他才能和别的路由器说我能到192.168.2.0网段
[R3-ospf-100-area-0.0.0.0]
<R3>save
成功结果图：
此处使用PC3去pingPC2的地址，反过来ping也可以。
本实验注意事项
-
network 10.0.23.0 0.0.0.255这条命令中0.0.0.255就是掩码24反过来来做这里网段的掩码。
和之前配置静态路由一样，后面的掩码起到的是精度匹配作用，比如我要配置的不是10.0.23.0/24网段而是10.1.0.0/16网段，那么此处的掩码就写成0.0.255.255，而在静态路由里就写10.1.0.0 16即可。
如果我们写成了255.255.255.255，或者在静态路由里写的是10.1.0.0 32(32在含义上等于255.255.255.255)，那么我们匹配的就不是10.1.0.0这个网段，而是精确到了一个地址。 -
通过观察配置得知，在配置OSPF协议的时候，我们给每个路由器在Area 0 里配置地址，只需要配置本路由器可达网段（直连网段）即可，不需要像静态路由一样需要配置路由器不直连的网段信息（配置跨了一个路由器的网段）。这就是动态路由的好处所在。
-
当我们只配置R1的OSPF路由时，OSPF协议此时还未真正运作起来，当我们配置R2或者R3完成后，他们又在同一个Area下，OSPF协议会立刻运作起来，交流信息，写LSDB，算SPF，最后记录OSPF路由表。如果开始没有使用
undo ter mo命令，在配置完任两两路由器后，两个路由器会立刻出现OSPF协议运作的详细信息。（很长很长很长）