【25软考网工】第五章（8）路由协议RIP、OSPF

一、路由协议--RIP

1. RIP协议

定义: RIP(Routing Information Protocol,路由信息协议)是一种内部网关协议IGP，属于距离矢量路由协议。 优先级: 在华为设备上，RIP的路由优先级为100。 跳数计算: RIP通过计算跳数来确定路由开销，最大支持15跳，16跳表示网络不可达，因此一般用于小型网络。 几个时钟/定时器:

• 更新定时器(Update Timer): 30秒，周期性更新路由表。
• 无效/老化定时器(Age Timer): 180秒，若未收到更新，则将路由开销设置为16，表示路由不可达。
• 垃圾收集定时器(Garbage-collect Timer): 120秒，若路由开销为16且在此时间内未收到更新，则从路由表中删除该路由。

特性: 支持等价负载均衡和链路冗余，使用UDP 520端口进行路由更新。 路由表更新时间: RIP路由表的总更新时间为300秒（180秒+120秒），即5分钟。 封装: RIP是基于UDP协议进行封装的。

1）RIPv1与RIPv2对比

认证:

• RIPv1: 不提供认证功能。
• RIPv2: 提供明文和MD5认证，因此更安全。

自动汇总:

• RIPv1: 不能关闭自动汇总。
• RIPv2: 可以关闭自动汇总，且支持在主类网络边界进行自动汇总auto summary。

路由更新:

• RIPv1: 有类路由协议，路由更新不携带子网掩码。
• RIPv2: 无类路由协议，路由更新携带子网掩码，支持VLSM和CIDR。
• 共同点：都宣告/配置主类网络号

更新方式:

• RIPv1: 使用广播更新。
• RIPv2: 使用组播更新，组播地址为224.0.0.9。

更新机制:

• RIPv1: 周期性更新，每30秒更新一次。
• RIPv2: 触发式更新，路由变化时立即更新。

2. 距离矢量路由协议

特点: 使用距离矢量/向量路由协议的路由器不了解网络拓扑，只知道自身与目的网络之间的距离以及转发数据包的方向。

1）距离矢量路由协议特点

周期性更新: 距离矢量路由协议会周期性地广播整张路由表。

• 距离Distance---多远
• 矢量Vector---哪个方向

2）RIP路由的度量值

度量标准: RIP以跳数作为度量值，虽然简单但有时不科学。例如，可能选择带宽较低的链路而非带宽较高的链路。

例题:查看RIP路由度量值

查看方法: 通过命令display ip routing-table查看路由表，其中Cost列显示RIP路由的度量值。

3）路由优先级

优先级定义: 不同路由协议具有不同的优先级，例如OSPF的优先级为10，RIP的优先级为100，优先级越小越优先，因此OSPF进入路由表。 路由协议优先级DIRECT0OSPF10IS-IS15STATIC60RIP100OSPF AS E150OSPF NSSA150IBGP255EBGP255

4）RIP防环机制

最大跳数: 路由条目发送出去后自动加1跳，最大跳数为15跳，16跳表示不可达。 水平分割: 一条路由信息不会发送给信息的来源，避免环路。如路由信息由R2发给R1，那么R1就不会把这条路由发送给R2。（不往回发） 反向毒化的水平分割: 将从邻居学到的路由信息设为16跳再发送给该邻居，相当于发送无效路由。（发无效路由） 抑制定时器和触发更新: 也可以用于防止环路。

3. 应用案例

1）例题:RIPv1与RIPv2区别

• 选项分析:
  • A选项: 错误，RIPv1和RIPv2的最大跳数均为15跳。
  • B选项: 正确，RIPv1是有类别的，RIPv2是无类别的。
  • C选项: 错误，RIPv1和RIPv2均使用跳数作为度量值。
  • D选项: 错误，RIPv1周期性发送路由更新，RIPv2为触发更新。
• 答案: B

2）例题:水平分割法说法

• 选项分析:
  • A选项: 正确，水平分割是有选择地发送路由信息。
  • B选项: 正确，一条路由信息不会被发送给该信息的来源。
  • C选项: 正确，水平分割是为了解决路由环路问题。
  • D选项: 错误，水平分割不是发送路由信息到整个网络，而是有选择地发送，不会发送给收到该路由的方向。
• 答案: D（错误的说法）

3）例题:RIP协议最大度量值和防环路机制

• 第一空: RIP协议默认的最大度量值是15跳。
• 第二空: 除了设置最大度量值外，还可以采用水平分割和路由毒化（设置为16跳）来防止路由环路。
• 答案: A和B

3）例题:基于跳数计算的路由算法

• 分析: 基于跳数计算的路由算法是RIP协议的特点。
• 答案: C（RIP）

4.知识小结

二、路由协议--OSPF

1. OSPF简介

协议名称：Open Shortest Path First，开放式最短路径优先协议 协议地位: 目前应用最广泛的路由协议，考试占比约20分 协议类型:

• 内部网关协议(IGP)
• 链路状态路由协议代表(与ISIS并列)

核心特性:

• 支持VLSM(变长子网掩码)
• 通过带宽计算Cost值作为路径开销
• 采用Dijkstra算法(SPF最短路径算法)

优先级机制:

• Internal优先级: 10(通过network宣告的网络，内部学习到的)
• External优先级: 150(通过import-route引入的路由)

路由汇总:

• 支持手工汇总(仅限ABR/ASBR即区域边界路由器/自治系统边界路由器)
• 链路状态相关协议不支持自动汇总
• 对比：RIP和BGP支持自动汇总(距离矢量特性)

2. OSPF特点

1.采用触发式更新、分层路由,支持大型网络。允许网络被划分成区域来管理,链路状态数据库仅需和区域内其他路由器保持一致。 划分区域的作用：

• 减小对路由器内存和CPU的消耗。
• 同时区域间传送的路由信息减小，降低网络带宽占用。
• 减少路由震荡，让路由更加稳定

2.骨干区域采用Area 0.0.0.0或者Area 0来表示,区域1不是骨干区域，区域0才是骨干区域。 3. OSPF通过hello报文发现邻居，维护邻居关系。在点对点和广播网络（如以太网）中每10秒发送一次hello,在NBMA网络中每30秒发送一次hello，Deadtime为hello时间的4倍，如果四个hello时间未收到邻居的恢复，则可以认为邻居失效。 4.OSPF路由器间通过LSA(Link State Advertisement,链路状态公告)交换网络拓扑信息,每台运行OSPF协议的路由器通过收到的拓扑信息构建拓扑数据库LSDB,再以此为基础计算路由。路由器之间交互的是链路状态信息,而不是直接交互路由。 5.OSPF系统内几个特殊组播地址:

• 224.0.0.1:在本地子网的所有主机
• 224.0.0.2:在本地子网的所有路由器
• 224.0.0.5:运行OSPF协议的路由器
• 224.0.0.6:OSPF指定/备用指定路由器DR/BDR

6.每个MA网段选取一个DR和BDR,作为代表与其他路由器Dother建立邻居关系。 7.router-id在整个OSPF区域内唯一标识一台路由器的IP地址,整个OSPF域内不能设置为相同。 8.OSPF的router-id选举规则如下:

• 1)优选手工配置的router-id。
  • 1.OSPF进程手工配置的router-id具有最高优先级。
  • 2.在全局模式下配置的公用router-id的优先级仅次于直接给OSPF进程手工配置router-id,即它具有第二优先级。
• 2)在没有手工配置的前提下,优选loopback接口地址中最大的地址作为router-id。
• 3)在没有配置loopback接口地址的前提下,优选普通接口的IP地址中选择最大的地址作为router-id(不考虑接口的Up/Down状态)。

上述特点分点具体描述如下：

1）分层路由设计

区域划分优势:

• 减少内存/CPU消耗(链路状态数据库仅需区域同步)
• 降低带宽占用(区域间只传必要路由信息)
• 增强路由稳定性(配合ABR路由汇总)

2）骨干区域规范:

必须使用Area 0或Area 0.0.0.0 区域1不是骨干区域(易错点)，区域0才是骨干区域

3）邻居维护机制

Hello报文:

• 发现和维护邻居关系
• 定时器设置：
  • P2P/广播网络：10秒Hello，40秒Dead
  • NBMA网络：30秒Hello，120秒Dead，帧中奖继FR，不支持组播，手动指定OSPF邻居
  • P2MP网络：30秒Hello，120秒Dead，手动配置为该类型

网络类型注意事项:

• 默认类型：以太网(广播)、PPP/HDLC(P2P)
• 修改规则：P2P和Broadcast的Hello/Dead时间一致可建立邻居关系，但网络类型不一致会导致路由传递失败（需将两端类型修改一直）
• 网络类型可以在接口上手动修改

4）LSA交互机制

LSA交互特点:

• 交换拓扑信息而非直接路由
• 每台路由器独立构建链路状态数据库LSDB并以此为基础计算路由

交互的是链路状态信息，而不是直接交换路由（注意：距离矢量协议直接交换路由信息）。 五种报文功能:

• Hello：周期性发送，维护邻居关系
• DD(DBD)：链路数据库描述，描述本地LSDB的摘要信息，进行数据库同步，发送LSDB摘要(类似目录)
• LSR：链路状态请求，请求所需要的特定LSA(明确需求)。成功交换DD报文后才会向对方发出LSR报文。
• LSU：携带实际LSA内容(传递完整信息)
• LSAck：确认收到的LSA

交互流程类比：武功秘籍目录(D)→缺页请求(R)→内容更新(U)→确认回执(Ack)

5）组播地址

特殊地址:

• 224.0.0.1：在本地子网的所有主机
• 224.0.0.2：在本地子网的所有路由器
• 224.0.0.5：所有运行OSPF路由器
• 224.0.0.6：OSPF指定/备用指定路由器DR/BDR专用

6）Router ID特性

唯一标识性: 在OSPF区域内用于唯一标识一台路由器，采用IP地址形式表示，整个OSPF域内不能设置相同。 全局唯一要求: 不同区域的Router ID也必须保持不同，禁止在整个OSPF域内出现重复设置。 Router ID的选举规则 1.手工配置优先:

• 最高优先级: OSPF进程下手工配置的Router ID
• 第二（次高）优先级: 全局模式下配置的公用Router ID

2.自动选举:

• 第一备选: 未手工配置时，选择loopback接口中最大的IP地址
• 最后选择: 无loopback接口时，选择物理接口中最大的IP地址（不考虑接口状态）

4. DR与BDR的作用

1）MA网络问题与解决方案

全互联问题: 在MA网络中，n×(n−1)/2n个邻接关系导致管理复杂和资源浪费。 代表机制:

• DR(指定路由器): 负责在MA网络建立维护邻接关系并同步LSA，与其他所有路由器形成邻接关系
• BDR(备份路由器): 作为DR的备份，在DR失效时快速接管工作
• Dother: 只需与DR/BDR建立邻居关系，彼此间不直接交换链路状态信息

工作机制优势

• 资源优化: 大幅减少邻居关系数量（五台设备时从10个减少到4个）
• 状态简化: Dother间无需维护邻居状态，仅需与DR/BDR交互
• 故障冗余: BDR设计规避了DR单点故障风险
• 规模适应性: 特别适合大规模网络环境，有效降低资源消耗

5. DR与BDR的选举规则

1）DR/BDR选举的非抢占式特性

非抢占机制：选举结果确定后，即使新加入设备优先级更高（如R4优先级200），也不会取代现有DR/BDR，必须等待DR故障后由BDR接替 继承顺序：当DR故障时，BDR自动晋升为DR，然后重新选举新的BDR，形成"论资排辈"的更新机制 2）优先级为零的特殊情况 特殊含义：优先级0表示该路由器不参与DR/BDR选举（如示例中R3） 取值范围：有效优先级范围为1−255，默认值为1 选举排除：优先级为零的设备永远作为DRother存在 3）优先级相等时的选举规则 次选条件：当优先级相同时，比较Router ID大小，数值更大的路由器胜出 比较规则：Router ID比较采用数值比较原则（如10.0.1.1 > 10.0.0.1） 4）新增路由器对DR/BDR的影响 初始网络：示例中R1(优先级100)为DR，R3(优先级95)为BDR，R2(优先级0)为DRother 新增设备：R4加入时优先级200虽最高，但因非抢占特性仍保持原有DR/BDR配置 5）优先级全部为零时OSPF的工作状态 完全失效：当所有路由器优先级均为0时，无法选举DR导致OSPF邻居关系不能进入FULL状态 部分可行：若至少一台设备优先级非零（如四台中三台为0），仍可正常选举DR并建立邻居关系 6）MA网络的典型类型 主要类型：以太网(Ethernet)是当前最典型的MA（多路访问）网络 历史类型：FDDI、令牌环等传统MA网络已淘汰，现代网络主要关注以太网环境

6. OSPF DR/BDR优先级

配置命令：在接口视图下使用ospf dr-priority命令设置 取值范围：0−255，其中0表示不参与选举，默认值为1 角色关系：

• DR：与所有邻居建立FULL邻接关系
• BDR：监控DR状态并在其故障时接替
• DRother：仅与DR/BDR建立FULL关系

7. 不同网络类型中DR与BDR的选举操作

广播/NBMA网络：

• 选举要求：必须选举DR/BDR
• 关系建立：
  • DR与BDR、DRother建立FULL邻接关系
  • BDR与DR、DRother建立FULL邻接关系
  • DRother之间仅建立2-way邻居关系

P2P/P2MP网络：

• 选举特性：不进行DR/BDR选举
• 关系建立：直接建立FULL邻接关系

混合网络特殊情况：

• 广播与P2P混接时可建立FULL状态但无法传递路由
• 因Hello时间和Dead时间参数一致允许建立基础连接

8. OSPF LSA

LSA作用: OSPF使用LSA传递链路状态信息，需要描述邻接路由器信息、直连链路信息和跨区域信息 分类体系:

• 区域内传递：1类(路由器LSA)和2类(网络LSA)
• 区域间传递：3类(网络汇总LSA)
• 外部路由传递：4类(ASBR汇总LSA)和5类(AS外部LSA)
• 特殊区域：7类(NSSA LSA)

产生设备:

• 1类：所有运行OSPF的设备都会产生
• 2类：仅由DR产生
• 3/4类：由ABR产生，3类用于区域间路由的传递，4类用于定位ASBR设备
• 5类：由ASBR产生，用于描述到OSPF域外的路由
• 7类：由NSSA区域的ASBR产生

泛洪范围:

• 1/2类：仅在所属区域内泛洪
• 7类：仅在始发NSSA内泛洪，需由ABR转换为5类才能进入Area0

1）例题:BDR选择判断(网工2022年11月)

• 选举规则:
  • 优先级为0不参与选举
  • 优先级高的成为DR(本题Router A)
  • 优先级相同比较Router ID，大的成为BDR
• 解题步骤:
  • 排除Router D(优先级0)
  • Router A成为DR(优先级最高)
  • Router B和C优先级相同(均为1)，比较Router ID
  • 192.168.3.1 > 192.168.2.1，故Router C成为BDR
• 答案: C

2）例题:DR/BDR选择判断(网工2024年11月)

• 选举规则应用:
  • R1/R2优先级为0，不参与选举
  • R4优先级101 > R3优先级100，成为DR
  • R3自动成为BDR
• 邻居状态:
  • 非DR/BDR设备(R1/R2)之间建立2-way状态
  • 与DR/BDR建立Full状态
• 答案:
  • (11) DR路由器：C(R4)
  • (12) 邻居状态：C(2-way)

9. OSPF cost

计算公式:

• 接口cost =100M/接口带宽
• 参考带宽默认100M，可通过命令修改
• 计算结果不足1时取1
• 每一个激活OSPF的接口都有一个cost值

路由cost计算:

• 等于路由从起源到本地所有入接口cost值的总和
• 示例中1.1.1.0/24路由cost=1(R1)+48(Serial)+1(R3)=50

方向规则:

• 计算路由cost看"入方向"
• 流量转发看"出方向"
• 两者方向相反但数值对应

记忆要点:

• 千兆接口(1000M)cost=0.1→取1
• 百兆接口(100M)cost=1
• 串行链路(2M)cost=48

10. OSPF区域

1）区域连接规则

骨干区域要求: 所有非骨干区域必须与骨干区域（Area 0）直连。如图中Area 1和Area 2正确连接，Area 3错误连接。 虚连接应用: 当区域未与Area 0相连时（如Area 3），可通过虚连接临时解决，但只能横穿一个非骨干区域（图中以Area 2作为传输网络）。 配置示例: 在R4上配置[R4-ospf-1] area 2和[R4-ospf-1-area-0.0.0.2] vlink-peer 3.3.3.3建立虚连接，相当于在区域0和区域3间建立隧道。

11. OSPF路由器角色

1）角色分类与定义

内部路由器(IR): 所有接口均在同一区域的路由器，如仅属于Area 1或Area 0的路由器。区域 区域边界路由器(ABR): 连接多个区域的路由器，如同时有接口在Area 0和Area 1的设备，具有路由汇总功能。 骨干路由器(BR): 至少有一个接口在Area 0的路由器，角色可与ABR重叠（如图中R2/R3既是ABR又是BR）。 AS边界路由器(ASBR): 连接其他AS或执行路由引入的路由器，如连接RIP域或配置import route的设备。

2）角色多重性

角色叠加: 单个路由器可同时具备多个角色，例如：

• ABR+BR：连接骨干区域与其他区域的路由器
• ASBR+IR：仅在一个区域但引入外部路由的设备

判断要点: 需根据接口分布（是否跨区域）和路由操作（是否引入外部路由）综合判定角色。

12. 应用案例

1）例题:OSPF协议描述判断

• 关键点：OSPF使用Hello报文而非LSA维持邻居关系
• 选项分析：
  • A正确：OSPF确实是链路状态协议
  • B正确：OSPF支持配置多个路由进程
  • C正确：区域0表示主干网是标准定义
  • D错误：LSA用于描述链路状态，Hello报文才用于维护邻居关系
• 答案：D
• 记忆点："LSA描述状态，Hello维持邻居"口诀

2）例题:Hello报文作用

• 时间间隔：
  • 广播/点对点网络默认10秒
  • NBMA网络30秒
• 报文作用：
  • 包含：发现邻居、选举DR/BDR、建立双向通信
  • 不包含：数据库同步（使用LSU报文）
• 特殊注意：以太网环境默认按10秒处理
• 答案：(25)A (26)D

3）例题:路由器类型判断

• 分类标准：
  • 主干路由器：至少一个接口在区域0
  • ABR：连接多个区域的路由器
  • ASBR：连接其他AS的路由器
  • 内部路由器：所有接口在同一区域
• 图示分析：
  • 主干路由器：R5（完全在区域0）
  • ABR：R7（连接区域0和区域2）
  • ASBR：R6（连接外部AS）
• 答案：(23)C (24)B (25)C

4）例题:OSPF路由器类型判断

• 关键区别：
  • ABR vs ASBR：区域边界 vs 自治系统边界
  • 主干路由器必须连接区域0
• 选项验证：
  • R1未连接区域0，非主干路由器
  • R6是ASBR非ABR
  • R7是ABR非ASBR
  • R3完全在区域1，是标准内部路由器
• 答案：D

5）例题:OSPF路由聚合描述判断

• 聚合规则：
  • 必须手动配置，不会自动聚合
  • ABR和ASBR均可配置聚合
  • ASBR只能聚合自己引入的外部路由
• 特殊注意：
  • 同时作为ABR和ASBR时，两种聚合功能独立
  • 不能聚合非活跃路由（如被优选路由覆盖的路由）
• 答案：B

6）例题:OSPF特性叙述判断

• LSDB一致性：
  • 纯区域0内部路由器LSDB相同
  • ABR会包含多个区域的LSDB
• 典型错误：
  • 忽略ABR的特殊情况
  • 认为所有区域0路由器LSDB必然相同
• 答案：D

7）例题:OSPF进程Router ID判断

• 选举优先级：
  • 进程下手工配置（最高优先级）
  • 全局router-id配置
  • 最大环回口IP
  • 最大物理接口IP
• 配置分析：
  • 进程下已配置1.1.1.1
  • 忽略其他所有候选ID
• 答案：A

8）例题:OSPF请求链路状态信息报文

• 报文功能对照：
  • Hello：邻居发现与维护
  • DD：数据库摘要交换
  • LSR：链路状态请求
  • LSU：链路状态更新
  • LSAck：确认
• 关键记忆：
  • 请求使用LSR，更新使用LSU
  • 需要先完成DD报文交换才能发LSR
• 答案：D

13.知识小结