路由交換技術(shù)（微課版）課件 ch07-中型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)；ch08-企業(yè)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)地址分配

項目7中型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)目錄01學(xué)習(xí)目標(biāo)02項目概述03思維導(dǎo)圖04知識準(zhǔn)備05項目實施06項目小結(jié)07拓展知識08知識鞏固知識目標(biāo)1．學(xué)習(xí)開放最短路徑優(yōu)先（OpenShortestPathFirst，OSPF）協(xié)議的基本概念。2．學(xué)習(xí)OSPF協(xié)議鄰接關(guān)系建立過程。3．學(xué)習(xí)OSPF協(xié)議的基本配置方法。技能目標(biāo)1．掌握OSPF單區(qū)域與多區(qū)域的配置方法。2．具備中型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的配置能力。3．掌握使用OSPF的三張表進(jìn)行排錯的方法。素養(yǎng)目標(biāo)1．通過共同完成網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計、實施和維護(hù)等任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的集體意識和團(tuán)隊精神。2．通過獨立分析和解決路由與交換網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的各種問題，培養(yǎng)學(xué)生具有熟練運(yùn)用各種工具和技術(shù)進(jìn)行故障排除和問題解決的能力。1學(xué)習(xí)目標(biāo)2項目概述藍(lán)箭公司由于業(yè)務(wù)拓展，公司規(guī)模不斷擴(kuò)大，除了總部外，還增加了兩個分支機(jī)構(gòu)，后續(xù)預(yù)計公司規(guī)模還將繼續(xù)擴(kuò)大，因此原有的RIP協(xié)議不能滿足公司日后的發(fā)展要求。例如，RIP協(xié)議不允許一條路徑包含超過15個路由器，這限制了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模。此外，RIP協(xié)議使用UDP報文進(jìn)行路由信息的交換，這意味著它是一個不可靠的路由協(xié)議。因此，在更復(fù)雜的環(huán)境和大型網(wǎng)絡(luò)中，一般不使用RIP協(xié)議?；赗IP協(xié)議的局限性，考慮到藍(lán)箭公司的發(fā)展需要，使用OSPF協(xié)議是一個更合適的選擇。OSPF是一種先進(jìn)的、基于鏈路狀態(tài)的路由協(xié)議，它克服了RIP協(xié)議的一些限制，為大型和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)提供了更好的路由解決方案。OSPF協(xié)議的主要優(yōu)勢包括：無跳數(shù)限制、更快的收斂速度、支持多級層次結(jié)構(gòu)、更好的安全性、豐富的度量值。綜上所述，考慮到藍(lán)箭公司的發(fā)展需要和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，使用OSPF協(xié)議是一個更加合適和先進(jìn)的選擇。它將為藍(lán)箭公司提供更可靠、高效和可擴(kuò)展的路由解決方案，以滿足其不斷增長的業(yè)務(wù)需求。圖7-1藍(lán)箭公司網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?思維導(dǎo)圖本項目主要學(xué)習(xí)OSPF協(xié)議，其所含知識點如圖所示。圖7-2OSPF協(xié)議知識點4知識準(zhǔn)備隨著時代的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模會越來越大。靜態(tài)路由的配置和管理確實會遇到很多挑戰(zhàn)，如配置復(fù)雜性增加、網(wǎng)絡(luò)變更頻繁、錯誤配置的風(fēng)險、網(wǎng)絡(luò)排錯困難、擴(kuò)展性問題等。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)達(dá)到一定規(guī)模時，通常會采用動態(tài)路由協(xié)議來管理路由。動態(tài)路由協(xié)議可以自動學(xué)習(xí)并傳播路由信息，從而減少了手動配置的需求，降低了配置錯誤的風(fēng)險，并提高了網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性。本項目主要介紹OSPF協(xié)議來對藍(lán)箭公司進(jìn)行升級改造，主要介紹OSPF協(xié)議的基本概念，包括：距離矢量路由協(xié)議與鏈路狀態(tài)路由協(xié)議、OSPF網(wǎng)絡(luò)類型、RouterID、DR與BDR、OSPF的區(qū)域、OSPF路由器的角色、OSPF報文類型、鄰居與鄰接、鄰接關(guān)系建立過程、OSPF的Cost和OSPF的三張表等。OSPF協(xié)議是由IETF（InternetEngineeringTaskForce）的OSPF工作組提出的，其源于EdsgerW.Dijkstra提出的最短路徑優(yōu)先算法（ShortestPathFirst，SPF）?？偟膩碚f，OSPF作為一種高效可靠的路由協(xié)議，在當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)中扮演著重要的角色，無論是在大型互聯(lián)網(wǎng)還是企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，都能提供靈活、高效的路由解決方案，為用戶提供良好的網(wǎng)絡(luò)體驗。4知識準(zhǔn)備距離矢量型路由協(xié)議（如RIP協(xié)議）與鏈路狀態(tài)型路由協(xié)議（如OSPF協(xié)議）的區(qū)別主要體現(xiàn)在以下個方面：一是信息傳遞，距離矢量型傳遞路由條目，而鏈路狀態(tài)型傳遞路由信息和拓?fù)湫畔?；二是路由計算，距離矢量型基于鄰居計算，而鏈路狀態(tài)型基于自身拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫計算；三是更新方式，距離矢量型發(fā)送周期性完整更新，而鏈路狀態(tài)型發(fā)送非周期性部分更新；四是環(huán)路問題，距離矢量型可能形成環(huán)路，而鏈路狀態(tài)型則通過算法避免環(huán)路；五是資源消耗，鏈路狀態(tài)型消耗更多內(nèi)存和CPU，但收斂速度更快。4.1距離矢量型與鏈路狀態(tài)型路由協(xié)議4知識準(zhǔn)備1．距離矢量路由協(xié)議運(yùn)行距離矢量路由協(xié)議（如RIP協(xié)議）的路由器會接收來自其他同樣運(yùn)行該協(xié)議的路由器的路由表信息，基于這些信息，路由器評估到達(dá)某個特定網(wǎng)絡(luò)的最佳路徑，判斷依據(jù)為距離和方向。這里的距離指的是從一個路由器到另一個路由器的跳數(shù)，它代表了數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中需要經(jīng)過多少路由器才能到達(dá)目的地。而方向則指的是數(shù)據(jù)包應(yīng)該通過哪個接口或發(fā)送到哪個下一跳地址來沿著這條最佳路徑前進(jìn)。這里以RIP協(xié)議為例。初始狀態(tài)，各臺路由器只有自己的直連路由，圖7-3為各臺路由器的初始狀態(tài)的路由信息。圖7-3初始狀態(tài)的路由信息4.1距離矢量型與鏈路狀態(tài)型路由協(xié)議4知識準(zhǔn)備接下來，相鄰的路由器會互相分享自己的路由信息，每臺路由器會從自己相鄰的路由器學(xué)習(xí)到自己沒有的路由條目，以及Cost值更高的路由條目，表示自己去往相同的目的地通過相鄰的路由器到達(dá)。比如R1與R2互相交換路由信息，R1從R2學(xué)習(xí)到/24，Cost值增加1，下一跳為。R2從R1學(xué)習(xí)到/32，Cost值增加1，下一跳為。R2與R3互相交換路由信息，學(xué)習(xí)到相應(yīng)的路由條目。第一輪互相交換路由信息后，每臺路由器的路由表如圖7-4所示。圖7-4第一輪交換路由信息后各路由器的路由信息4.1距離矢量型與鏈路狀態(tài)型路由協(xié)議4知識準(zhǔn)備第二輪，R1與R2互相交換路由信息，R1從R2學(xué)習(xí)到/32，Cost值增加1，下一跳為。R2與R3互相交換路由信息，R3從R2學(xué)習(xí)到/32，Cost值增加1，下一跳為。第二輪互相交換路由信息后，所有路由器的路由表收斂，每臺路由器最終的路由表信息如圖7-5所示。圖7-5第二輪交換路由信息后各路由器的路由信息4.1距離矢量型與鏈路狀態(tài)型路由協(xié)議4知識準(zhǔn)備2．鏈路狀態(tài)型路由協(xié)議當(dāng)運(yùn)行鏈路狀態(tài)路由協(xié)議（如OSPF協(xié)議）的路由器啟動時，它會主動與其他同樣運(yùn)行該協(xié)議的路由器建立鄰接關(guān)系。在這個過程中，路由器并不會交換整個路由表，而是相互同步鏈路狀態(tài)信息。這些信息描述了網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、鏈路成本以及其他相關(guān)屬性。一旦接收到鄰居路由器發(fā)送的鏈路狀態(tài)信息，該路由器會將這些信息存儲在自己的LSDB（LinkStateDatabase，鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫）中。LSDB是一個全面的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫，它包含了路由器所知道的所有鏈路狀態(tài)信息。接下來，路由器會基于其LSDB運(yùn)行Dijkstra算法。這個算法的目的是計算出一個以自己為根節(jié)點的無環(huán)最短路徑樹。這個樹形結(jié)構(gòu)代表了從該路由器到達(dá)其他所有網(wǎng)絡(luò)的最短路徑。在計算出最短路徑樹之后，路由器會基于這個樹形結(jié)構(gòu)來確定到達(dá)各個網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)路徑，并將這些最優(yōu)路徑作為路由條目添加到自己的路由表中。這樣，當(dāng)路由器需要轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包時，它會查找路由表，選擇最優(yōu)的路徑來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。4.1距離矢量型與鏈路狀態(tài)型路由協(xié)議4知識準(zhǔn)備OSPF是一種鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，它能夠在不同的二層網(wǎng)絡(luò)類型中運(yùn)行，這些網(wǎng)絡(luò)類型決定了OSPF如何與鄰居路由器建立鄰接關(guān)系以及如何進(jìn)行通信。以下是OSPF所支持的主要網(wǎng)絡(luò)類型。1．點到點網(wǎng)絡(luò)（Point-to-Point，P2P）在這種類型的網(wǎng)絡(luò)中，兩個路由器接口之間通過點對點的方式連接所組成的網(wǎng)絡(luò)。2．廣播網(wǎng)絡(luò)（Broadcast）這種網(wǎng)絡(luò)允許多個設(shè)備同時發(fā)送數(shù)據(jù)，并且有一個廣播地址。例如，以太網(wǎng)就是一個典型的廣播多路訪問網(wǎng)絡(luò)。3．非廣播多路訪問網(wǎng)絡(luò)（Non-BroadcastMulti-Access，NBMA）這種網(wǎng)絡(luò)也允許多個設(shè)備同時發(fā)送數(shù)據(jù)，但是沒有廣播地址。例如，幀中繼和ATM網(wǎng)絡(luò)。4．點到多點網(wǎng)絡(luò)（Point-to-Multipoint）這種網(wǎng)絡(luò)允許一個路由器與多個其他路由器進(jìn)行連接，是一中特殊的非廣播多路訪問網(wǎng)絡(luò)。4.2OSPF網(wǎng)絡(luò)類型4知識準(zhǔn)備在廣播網(wǎng)絡(luò)（Broadcast）和非廣播多路訪問網(wǎng)絡(luò)（Non-BroadcastMulti-Access）中，存在著指定路由器（DesignatedRouter，DR）和備份指定路由器（BackupDesignatedRouter，BDR）的選舉機(jī)制。這兩種網(wǎng)絡(luò)類型因為它們的通信特性，需要DR和BDR來協(xié)助進(jìn)行OSPF的運(yùn)行和鄰接關(guān)系的建立。相對而言，在點對點網(wǎng)絡(luò)和點對多點網(wǎng)絡(luò)中，由于連接方式的特殊性，不存在廣播或多路訪問的問題，因此不需要選舉DR和BDR。這些網(wǎng)絡(luò)中，每對相鄰路由器之間都可以直接通信，并且可以直接建立OSPF鄰接關(guān)系。一個擁有n個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)（物理拓?fù)鋱D如圖7-6所示），假如節(jié)點兩兩之間需要建立鄰接關(guān)鍵，則需要個鄰接關(guān)系。而如果選舉出DR與BDR后，鄰接關(guān)系只需要個鄰接關(guān)系，大大減少了通信開銷。如圖7-7所示，左邊對圖7-6建立所有節(jié)點之間的完全鄰接關(guān)系，也就是不選舉DR/BDR，任意節(jié)點之間建立鄰接關(guān)系，鄰接關(guān)系的數(shù)量需要10個。圖7-7右邊是選舉出BR/BDR的網(wǎng)絡(luò)，建立完全鄰接關(guān)系的數(shù)量需要7個。4.3DR與BDR4知識準(zhǔn)備圖7-6網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)鋱D圖7-7DR/BDR減少鄰接關(guān)系數(shù)量4.3DR與BDR4知識準(zhǔn)備DR的主要職責(zé)是代表整個網(wǎng)絡(luò)與其他OSPF路由器進(jìn)行交互，從而減少不必要的通信開銷。它負(fù)責(zé)收集網(wǎng)絡(luò)鏈路狀態(tài)信息，運(yùn)行Dijkstra算法計算最短路徑，并將結(jié)果分發(fā)給網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他路由器。此外，DR還負(fù)責(zé)與其他DR之間建立鄰接關(guān)系，以同步鏈路狀態(tài)信息。BDR是DR的備份路由器，它在DR失效時接替DR的角色，確保網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。BDR同樣與網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他路由器建立鄰接關(guān)系，并同步鏈路狀態(tài)信息。這樣，當(dāng)DR出現(xiàn)故障時，BDR可以迅速接管其職責(zé)，無需重新進(jìn)行選舉和鄰接關(guān)系建立過程，從而減少了網(wǎng)絡(luò)中斷的時間。在OSPF中，DR和BDR的選舉是基于路由器的優(yōu)先級和RouterID進(jìn)行的。RouterID是一個用于在自治系統(tǒng)（AS）中唯一標(biāo)識一臺運(yùn)行OSPF路由器的32位二進(jìn)制數(shù)。RouterID可以通過手動配置來設(shè)置，如果未進(jìn)行手動配置，首選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，則會選擇最高的活動物理接口地址作為RouterID。優(yōu)先級是可以通過配置進(jìn)行設(shè)置的，而RouterID則是每臺路由器的唯一標(biāo)識。具有最高優(yōu)先級的路由器將被選為DR，如果優(yōu)先級相同，則具有最高RouterID的路由器將成為DR。BDR的選舉過程類似，只是它選擇的是除DR外優(yōu)先級最高的路由器。4.3DR與BDR4知識準(zhǔn)備需要注意的是，DR雖然中文名叫指定路由器，但是DR確是路由器的接口屬性。例如圖7-8所示，R4的G0/0/0連接著廣播型網(wǎng)絡(luò)1，G0/0/1連接著廣播型網(wǎng)絡(luò)2，在廣播型網(wǎng)絡(luò)1中，R4的G0/0/0被選舉為DR，而在廣播型網(wǎng)絡(luò)2中，R4的G0/0/1被選舉為DR。所以，DR是路由器接口屬性，而不是整個路由器。圖7-8DR是路由器接口屬性4.3DR與BDR4知識準(zhǔn)備在OSPF網(wǎng)絡(luò)中，可以通過劃分多個區(qū)域來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的靈活性和可擴(kuò)展性。如果整個OSPF網(wǎng)絡(luò)只包括一個區(qū)域，那么該網(wǎng)絡(luò)被稱為單區(qū)域OSPF網(wǎng)絡(luò)。在這種情況下，所有的OSPF路由器都屬于同一個區(qū)域，并且共享相同的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。然而，當(dāng)OSPF網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到包含多個區(qū)域時，這種網(wǎng)絡(luò)就被稱為多區(qū)域OSPF網(wǎng)絡(luò)。多區(qū)域配置允許將網(wǎng)絡(luò)劃分為不同的邏輯部分，每個部分作為一個獨立的區(qū)域運(yùn)行OSPF協(xié)議。這種劃分有助于減少網(wǎng)絡(luò)中的路由信息交換量，提高路由計算的效率，并增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。每個區(qū)域維護(hù)自己的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。在OSPF網(wǎng)絡(luò)中，每個區(qū)域都有一個唯一的標(biāo)識符，稱為Area-ID。這個Area-ID是一個32位的二進(jìn)制數(shù)，在實際應(yīng)用中，它通常被表示為十進(jìn)制數(shù)。在OSPF的多區(qū)域配置中，Area-ID為0的特殊區(qū)域被指定為骨干區(qū)域（BackboneArea），而其他所有區(qū)域則被稱為非骨干區(qū)域。對于單區(qū)域OSPF網(wǎng)絡(luò)，它僅包含一個區(qū)域，這個區(qū)域必須是骨干區(qū)域，因為骨干區(qū)域是OSPF網(wǎng)絡(luò)中的核心，負(fù)責(zé)連接所有其他區(qū)域。在多區(qū)域OSPF網(wǎng)絡(luò)中，除了一個骨干區(qū)域外，還存在多個非骨干區(qū)域。每個非骨干區(qū)域都需要直接或間接地與骨干區(qū)域相連。直接相連意味著非骨干區(qū)域和骨干區(qū)域之間有物理連接。間接相連則可能通過虛擬鏈接（VirtualLink）技術(shù)實現(xiàn)，即使非骨干區(qū)域在物理上并不直接與骨干區(qū)域相連，但在邏輯上仍被視為與骨干區(qū)域直接相連。4.4OSPF的區(qū)域4知識準(zhǔn)備重要的是，非骨干區(qū)域之間不允許直接進(jìn)行通信。如果兩個非骨干區(qū)域需要通信，它們必須通過骨干區(qū)域進(jìn)行路由中轉(zhuǎn)。這種設(shè)計確保了OSPF網(wǎng)絡(luò)的層次性和穩(wěn)定性，因為所有的路由信息最終都會匯聚到骨干區(qū)域進(jìn)行處理和分發(fā)。如圖7-9所示，OSPF的區(qū)域?qū)傩允腔诮涌诘?，R3與R4之間的接口屬于Area0，是骨干區(qū)域，R1與R3之間的接口屬于Area1，是非骨干區(qū)域，R2與R3之間的接口屬于Area2，是非骨干區(qū)域。非骨干區(qū)域必須與骨干區(qū)域相連。4.4OSPF的區(qū)域圖7-9OSPF的區(qū)域4知識準(zhǔn)備OSPF路由器根據(jù)其位置或功能不同，有以下幾種類型。1．區(qū)域內(nèi)路由器（InternalRouter，IR）該類路由器的所有接口都屬于同一個OSPF區(qū)域。2．區(qū)域邊界路由器（AreaBorderRouter，ABR）該類路由器的接口同時屬于兩個以上的區(qū)域，但至少有一個接口屬于骨干區(qū)域。3．骨干路由器（BackboneRouter，BR）該類路由器至少有一個接口屬于骨干區(qū)域。4．自治系統(tǒng)邊界路由器（AutonomousSystemBoundaryRouter，ASBR）自治系統(tǒng)邊界路由器ASBR（ASBoundaryRouter）：該類路由器與其他AS交換路由信息。只要一臺OSPF路由器引入了外部路由的信息，它就成為ASBR。4.5OSPF路由器的角色4知識準(zhǔn)備如圖7-10所示，R1和R2為區(qū)域內(nèi)路由器IR，R3為骨干路由器BR和區(qū)域邊界路由器ABR，R4、R5和R6為區(qū)域內(nèi)路由器IR和骨干路由器BR，R7為骨干路由器BR和區(qū)域邊界路由器ABR，R8為區(qū)域內(nèi)路由器IR，R9為區(qū)域內(nèi)路由器IR和自治系統(tǒng)邊界路由器ASBR，R10為其他AS設(shè)備。4.5OSPF路由器的角色圖7-10OSPF路由器的角色4知識準(zhǔn)備OSPF的報文是直接封裝在IP報文中，IP報文頭部的協(xié)議字段值為89。在OSPF中，路由器之間交換的信息被組織成不同的報文類型，如圖7-11所示，這些報文類型有5種，分別是Hello報文，用于發(fā)現(xiàn)和維持鄰居關(guān)系；DD（DatabaseDescription，數(shù)據(jù)庫描述）報文，用于描述本地鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容；LSR（LinkStateRequest，鏈路狀態(tài)請求）報文，用于列出了需要請求的所有LSA的頭部信息；LSU（LinkStateUpdate，鏈路狀態(tài)更新）報文，用于將新的或更新的LSA傳播到OSPF區(qū)域內(nèi)的其他路由器；LSAck報文，用于確認(rèn)已經(jīng)成功接收到LSU報文中的LSA。圖7-11OSPF報文類型4.6OSPF報文類型4知識準(zhǔn)備當(dāng)路由器A的某個接口與路由器B的某個接口處于同一二層網(wǎng)絡(luò)中時，我們稱A與B為“相鄰”。對于這種“相鄰”關(guān)系，在OSPF中我們用鄰居（Neighbor）和鄰接（Adjacency）來描述。當(dāng)一臺路由器的某個接口啟用了OSPF功能時，它會定期以HelloInterval為時間間隔向外發(fā)送Hello報文。如果兩臺相鄰的路由器相互發(fā)送的Hello報文內(nèi)容完全匹配，那么它們將建立鄰居關(guān)系。這意味著，僅僅因為兩臺路由器在物理上是相鄰的，并不意味著它們自動成為鄰居，必須確保它們發(fā)送的Hello報文內(nèi)容完全一致。這種一致性確保了雙方都能理解對方的Hello報文，從而建立起穩(wěn)定的鄰居關(guān)系。因此，在OSPF中，相鄰關(guān)系并不自動等同于鄰居關(guān)系，只有當(dāng)Hello報文內(nèi)容一致時，相鄰的路由器才會形成鄰居關(guān)系。4.7鄰居與鄰接4知識準(zhǔn)備當(dāng)兩臺路由器形成鄰居關(guān)系，并且它們之間的二層網(wǎng)絡(luò)類型是點對點（P2P）或點對多點（P2MP）時，它們會啟動鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫（LSDB）同步過程。這個過程是為了確保兩臺路由器最終擁有完全一致的LSDB。成功完成LSDB同步后，這兩臺鄰居路由器之間將建立起鄰接關(guān)系。LSDB同步是通過交換OSPF的DD報文、LSR報文和LSU報文來實現(xiàn)的。通過這些報文的交互，路由器能夠識別彼此LSDB中的差異，并交換缺失或過時的鏈路狀態(tài)信息，直到雙方的LSDB完全一致。若兩臺路由器之間的二層網(wǎng)絡(luò)是廣播（Broadcast）類型或非廣播多路訪問（NBMA）類型，且至少有一臺路由器擔(dān)任該網(wǎng)絡(luò)的指定路由器（DR）或備份指定路由器（BDR）角色，那么這兩臺路由器會啟動鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫（LSDB）的同步過程。成功完成LSDB同步后，它們將建立起鄰接關(guān)系。如果這兩臺路由器都不是DR或BDR，則它們不會進(jìn)行LSDB同步，因此無法形成鄰接關(guān)系。這一規(guī)則確保了廣播和NBMA網(wǎng)絡(luò)中的路由器能夠有序地交換鏈路狀態(tài)信息，避免不必要的通信開銷。4.7鄰居與鄰接4知識準(zhǔn)備OSPF路由器會先與其他同樣運(yùn)行OSPF的路由器建立鄰接關(guān)系，一旦鄰接關(guān)系確立，這些路由器就會開始交換鏈路狀態(tài)公告（LSA），并利用這些公告來更新各自的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫（LSDB）。接著，每個路由器都會對其LSDB運(yùn)行最短路徑優(yōu)先SPF算法。這個算法的目的是以該路由器為起點，計算出到達(dá)所有其他網(wǎng)絡(luò)的最短路徑。計算的結(jié)果會被存入路由器的路由表中，從而指導(dǎo)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。OSPF路由設(shè)備會周期在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送Hello消息，用于探測和維持與其他OSPF設(shè)備的連接。這些消息中包含了自己和發(fā)送方的Router-ID。當(dāng)一個新的OSPF路由器啟動并開始運(yùn)行時，它會首先進(jìn)入Down狀態(tài)，該路由器發(fā)送的Hello消息中僅包含其自身的Router-ID。如圖7-12所示，路由器R1在向R2發(fā)送Hello包。圖7-12R1向R2發(fā)送Hello包4.8鄰接關(guān)系建立過程4知識準(zhǔn)備在廣播網(wǎng)絡(luò)、點到點網(wǎng)絡(luò)以及點到多點網(wǎng)絡(luò)中，OSPF協(xié)議使用組播地址來發(fā)送Hello消息。這個地址是OSPF協(xié)議為鄰居發(fā)現(xiàn)和關(guān)系建立所保留的特定組播地址。所有運(yùn)行OSPF協(xié)議的路由設(shè)備都會監(jiān)聽這個組播地址，并處理發(fā)送到該地址的數(shù)據(jù)包。然而，在非廣播多路訪問網(wǎng)絡(luò)中，由于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不支持廣播功能，需要網(wǎng)絡(luò)管理員手動配置鄰居路由設(shè)備的IP地址。這樣，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備才能準(zhǔn)確地將Hello消息發(fā)送到對應(yīng)的IP地址。當(dāng)R2接收到來自R1的Hello消息后，它會從Down狀態(tài)過渡到Init狀態(tài)。這時，R2不僅會在其發(fā)送的Hello消息中包含自己的Router-ID，還會包含從R1收到的Router-ID。這樣做是為了確認(rèn)雙方都已互相識別，并為進(jìn)一步的鄰接關(guān)系建立提供必要的信息。如圖7-13所示，R2進(jìn)入Init狀態(tài)，并向R1發(fā)送Hello包。圖7-13R2進(jìn)入Init狀態(tài)，并向R1發(fā)送Hello包4.8鄰接關(guān)系建立過程4知識準(zhǔn)備當(dāng)R1接收到來自R2的Hello消息后，它會從Down狀態(tài)進(jìn)入2-Way狀態(tài)，R1能夠識別出R2的Router-ID，同時也能夠看到自己的Router-ID包含在消息中。這表示雙方路由器已經(jīng)相互識別并建立了雙向通信。隨后，當(dāng)R1再次發(fā)送Hello消息時，它會確保消息中包含R2的Router-ID，從而保持雙方之間的通信同步。如圖7-14所示，R1進(jìn)入2-Way狀態(tài)，并向R2發(fā)送Hello包。當(dāng)R2收到R1的Hello消息后，R2也進(jìn)入了2-Way狀態(tài)。注意，進(jìn)入2-Way狀態(tài)的前提條件是收到對方的包含自己的Router-ID的Hello消息。兩邊都進(jìn)入到2-Way狀態(tài)后，雙方路由器就互相建立好了鄰居關(guān)系，接下來是否繼續(xù)建立鄰接關(guān)系就要看雙方接口的OSPF網(wǎng)絡(luò)類型了。如果出現(xiàn)兩臺OSPF設(shè)備都是DROther，那么他們之間就不需要建立鄰接關(guān)系，將停留在2-Way狀態(tài)，也就是鄰居階段，除了這種情況外需要更進(jìn)一步的發(fā)展為鄰接關(guān)系。從前面的小節(jié)我們知道當(dāng)網(wǎng)絡(luò)類型為在廣播網(wǎng)絡(luò)（Broadcast）和非廣播多路訪問網(wǎng)絡(luò)（NBMA）時，需要選舉DR和BDR，前面已經(jīng)講過DR與BDR，這里不再贅述。圖7-14R1進(jìn)入2-Way狀態(tài)，并向R2發(fā)送Hello包4.8鄰接關(guān)系建立過程4知識準(zhǔn)備當(dāng)兩臺設(shè)備在建立鄰接關(guān)系時，如果它們之間無需進(jìn)行DR/BDR的選舉，它們會直接進(jìn)入ExStart階段。若其中一臺設(shè)備了解到自身或?qū)Ψ揭驯贿x為DR/BDR，也會進(jìn)入ExStart狀態(tài)。進(jìn)入ExStart狀態(tài)標(biāo)志著兩臺設(shè)備鄰接關(guān)系的真正開始。OSPF路由設(shè)備建立鄰接關(guān)系的核心目的是為了互相交換鏈路狀態(tài)信息。在ExStart階段，也是建立鄰接關(guān)系的開始，兩臺路由設(shè)備首先需要確立主從關(guān)系。兩臺OSPF路由器會進(jìn)行主從狀態(tài)的協(xié)商。協(xié)商的依據(jù)是：Router-ID較高的路由器將成為主路由器，而另一臺則作為從路由器。雙方會互相發(fā)送空的DD（DatabaseDescription）數(shù)據(jù)包來聲明自己的主設(shè)備身份。這些DD數(shù)據(jù)包中包含了Router-ID和初始序列號。當(dāng)Router-ID較低的路由器認(rèn)同對方的主設(shè)備身份后，它會使用對方DD數(shù)據(jù)包中的初始序列號作為回應(yīng)，向?qū)Ψ桨l(fā)送一個DD數(shù)據(jù)包作為確認(rèn)。一旦主從身份和初始序列號得到確認(rèn)，兩臺OSPF路由器將從ExStart狀態(tài)過渡到Exchange（交換）狀態(tài)。圖7-15所示為主從設(shè)備選舉過程。圖7-15主從設(shè)備選舉4.8鄰接關(guān)系建立過程4知識準(zhǔn)備在ExChange階段，主設(shè)備會基于DD數(shù)據(jù)包的初始序列號遞增生成新序列號，并向從設(shè)備發(fā)送DD數(shù)據(jù)包，列出其LSDB中的所有鏈路狀態(tài)信息。從設(shè)備接收到這些信息后，同樣會向主設(shè)備發(fā)送DD數(shù)據(jù)包，以告知其LSDB的鏈路狀態(tài)信息詳情。從設(shè)備在發(fā)送DD數(shù)據(jù)包時，會沿用主設(shè)備之前的序列號作為響應(yīng)。接下來，主從設(shè)備將重復(fù)這一流程，即主設(shè)備的序列號持續(xù)遞增1，而從設(shè)備則使用接收到的序列號進(jìn)行回應(yīng)。當(dāng)兩臺設(shè)備都完成了最后一個DD數(shù)據(jù)包的發(fā)送后，它們將從ExChange狀態(tài)過渡到Loading狀態(tài)。在Loading階段，雙方設(shè)備會通過發(fā)送LSR數(shù)據(jù)包來請求缺失的鏈路狀態(tài)信息。例如，當(dāng)從設(shè)備發(fā)現(xiàn)主設(shè)備的LSDB中包含其未擁有的信息時，它會向主設(shè)備發(fā)送LSR數(shù)據(jù)包。同樣，如果主設(shè)備在從設(shè)備的DD數(shù)據(jù)包中識別出自身缺失的信息，也會向從設(shè)備發(fā)送LSR數(shù)據(jù)包。當(dāng)一臺OSPF路由器接收到鄰接設(shè)備發(fā)送的LSR數(shù)據(jù)包后，它會通過發(fā)送LSU數(shù)據(jù)包來響應(yīng)，其中包含了LSA，目的是向?qū)Ψ教峁┳约鹤钚碌逆溌窢顟B(tài)信息。當(dāng)主從設(shè)備完成了鏈路狀態(tài)信息的同步后，它們將進(jìn)入Full完全鄰接狀態(tài)。至此，雙方路由器的鄰接狀態(tài)建立完成。圖7-16所示為雙方路由器從ExStart到Full狀態(tài)過程。圖7-16從ExStart到Full狀態(tài)4.8鄰接關(guān)系建立過程4知識準(zhǔn)備OSPF協(xié)議以Cost（開銷）作為主要路由度量標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)某個接口激活了OSPF后，它會保持一個特定的接口Cost值。如果未特別設(shè)置，接口的Cost值將默認(rèn)為100Mbit/s除以接口的實際帶寬。其中，100Mbit/s是OSPF的默認(rèn)參考帶寬，但這個值是可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整的。簡而言之，一條OSPF路由的總Cost值，可以理解為從目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)段到當(dāng)前路由器所經(jīng)過的所有輸入接口Cost值的累加和。如圖7-17所示，R1到達(dá)網(wǎng)絡(luò)/24的Cost為20+30+40=90。圖7-17OSPF的Cost4.9OSPF的Cost4知識準(zhǔn)備OSPF有三張重要的表項，OSPF鄰居表、LSDB表和OSPF路由表。1．OSPF鄰居表OSPF鄰居表的主要功能在于記錄OSPF路由器與其各個鄰居設(shè)備之間的狀態(tài)信息。這些信息包括鄰居設(shè)備是通過哪個接口被發(fā)現(xiàn)的、鄰居設(shè)備的Router-ID、當(dāng)前的鄰居狀態(tài)、在同步DD數(shù)據(jù)包時確定的主從設(shè)備身份、鄰居設(shè)備的DR（指定路由器）優(yōu)先級、鄰居設(shè)備所在二層網(wǎng)絡(luò)的DR和BDR（備份指定路由器）的接口IP地址，以及鄰居設(shè)備接口的MTU（MaximumTransmissionUnit，最大傳輸單元）值等。這些信息對于網(wǎng)絡(luò)管理員來說至關(guān)重要，可以幫助他們更好地了解網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)并進(jìn)行故障排除。使用displayospfpeer查看。4.10OSPF的三張表4知識準(zhǔn)備2．OSPF鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫表LSDB表，即鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，是OSPF路由器用于存儲鏈路狀態(tài)信息的關(guān)鍵組件。該數(shù)據(jù)庫不僅保存了路由器自身生成的鏈路狀態(tài)通告（LSA），還存儲了從其他OSPF鄰居路由器接收到的LSA。每一條存儲在LSDB表中的LSA都會明確標(biāo)注其類型以及發(fā)送該LSA的路由器的唯一標(biāo)識Router-ID，以確保信息的準(zhǔn)確性和可追溯性。使用displayospflsdb查看。4.10OSPF的三張表4知識準(zhǔn)備3．OSPF路由表OSPF路由表是一個匯集了各種路由信息的表格。它是基于OSPF路由器的視角，對鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫（LSDB）中的鏈路狀態(tài)信息運(yùn)行最短路徑優(yōu)先（SPF）算法后得出的，包含了到達(dá)各個目的網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)路徑信息。在OSPF路由表中，每條路由記錄都包含了目的網(wǎng)絡(luò)地址、到達(dá)該目的網(wǎng)絡(luò)的開銷值、下一跳地址、通告這條路由信息的路由器標(biāo)識以及該路由所屬的區(qū)域等重要信息。這些信息共同構(gòu)成了OSPF路由表，為路由器提供了轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的決策依據(jù)。使用displayiprouting-table查看。4.10OSPF的三張表5項目實施1．任務(wù)描述藍(lán)箭公司決定利用現(xiàn)有的3臺路由器連接除了總部外的兩個分支機(jī)構(gòu)，其中R2為公司總部的路由器，R1和R3分別為公司的兩個分支機(jī)構(gòu)的路由器。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃要求整網(wǎng)運(yùn)行OSPF路由協(xié)議，并且采用多區(qū)域結(jié)構(gòu)，總部使用區(qū)域1，兩個分支分別使用OSPF區(qū)域1和OSPF區(qū)域2，3臺出口路由器之間為OSPF骨干區(qū)域，最終實現(xiàn)總部與分支機(jī)構(gòu)的互聯(lián)互通。藍(lán)箭公司的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D7-18所示。任務(wù)5.1利用OSPF協(xié)議實現(xiàn)總部與分支之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)圖7-18藍(lán)箭公司網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?項目實施藍(lán)箭公司的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋫€接口IP地址如表7-1所示。任務(wù)5.1利用OSPF協(xié)議實現(xiàn)總部與分支之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)表7-1總部與分支設(shè)備IP地址分配表5項目實施2．實施步驟為了配置OSPF在路由器上，首先要進(jìn)入系統(tǒng)視圖，接著執(zhí)行ospf[process-id|router-idrouter-id]命令來啟動OSPF進(jìn)程并切換到OSPF配置視圖。在ospf命令中，process-id是一個可選參數(shù)，代表OSPF進(jìn)程的標(biāo)識符。如果未指定process-id，則其默認(rèn)值為1。router-id是一個32位的二進(jìn)制數(shù)，通常用點分十進(jìn)制格式表示。如果不手動設(shè)置router-id，路由器會依據(jù)特定規(guī)則自動生成一個值作為router-id。一旦進(jìn)入OSPF視圖，接下來的步驟是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃來明確運(yùn)行OSPF的接口及其所屬區(qū)域。在OSPF視圖下，首先通過areaarea-id命令創(chuàng)建特定區(qū)域，并進(jìn)入該區(qū)域的配置視圖。隨后，在區(qū)域視圖中，使用networkaddresswildcard-mask命令來指定哪些接口應(yīng)運(yùn)行OSPF協(xié)議。這里的wildcard-mask，也稱作通配符掩碼，用于精確匹配接口IP地址。任務(wù)5.1利用OSPF協(xié)議實現(xiàn)總部與分支之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)5項目實施（1）R1的配置任務(wù)5.1利用OSPF協(xié)議實現(xiàn)總部與分支之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)5項目實施（2）R2的配置任務(wù)5.1利用OSPF協(xié)議實現(xiàn)總部與分支之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)5項目實施（3）R3的配置任務(wù)5.1利用OSPF協(xié)議實現(xiàn)總部與分支之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)5項目實施3．測試分析通過以上配置，各路由器之間應(yīng)該都能建立起鄰接關(guān)系；通過建立成的鄰接關(guān)系，各路由器都能學(xué)習(xí)到整個網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔?，并形成OSPF鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫表；通過OSPF鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫表，結(jié)合Dijkstra算法，各臺路由設(shè)備都能得出到全網(wǎng)其他節(jié)點的最短路徑。現(xiàn)在測試網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點能否互相通信，分支1上的PC1能夠ping通總部的PC5，讀者可以自行嘗試其他節(jié)點之間的通信情況。任務(wù)5.1利用OSPF協(xié)議實現(xiàn)總部與分支之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)5項目實施1．任務(wù)描述OSPF依靠三張核心表來體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的路由信息，分別是OSPF鄰居表、OSPF鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫表和OSPF路由表。這些表項在OSPF的運(yùn)作中起著至關(guān)重要的作用。下面我們用配置好的任務(wù)7.5.1來分別講解這三張表格的用處。2．實施步驟（1）OSPF鄰居表在完成上述配置步驟后，各路由器之間應(yīng)能成功建立鄰接關(guān)系。為了驗證配置是否生效，我們可以利用displayospfpeer命令來檢查路由器的鄰居狀態(tài)信息，以設(shè)備R1為例。這個命令將展示R1的OSPF鄰居詳情，從而幫助我們確認(rèn)配置的正確性和鄰接關(guān)系的建立情況。5.2總部與分支的路由信息5項目實施表中出現(xiàn)的“State:Full”意味著R1已成功與R2（Router-ID為）建立了完全鄰接關(guān)系。隨后出現(xiàn)的“State:Full”則證實R1與R3（Router-ID為）也已完全建立鄰接。此外，表中“DR:BDR:”說明了在R1與R2之間的鏈路中，R2為DR，R1為BDR。同樣，“DR:BDR:”表明R1與R3的鏈路中，R3為DR，R1為BDR。5.2總部與分支的路由信息5項目實施（2）OSPF鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫表在OSPF中，每臺路由器都會建立并維護(hù)自己的LSDB。當(dāng)路由器通過交互OSPF協(xié)議報文（如Hello報文、DD報文、LSR報文、LSU報文和LSAck報文）與鄰居路由器建立鄰接關(guān)系后，它們會相互交換鏈路狀態(tài)信息。這些信息以LSA的形式存在，并被存儲在LSDB中。OSPF鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫表（以下簡稱lsdb表）按區(qū)域號進(jìn)行展示，比如下表上半部分為Area0的內(nèi)容，下半部分為Area1的內(nèi)容。5.2總部與分支的路由信息5項目實施lsdb表中的每一行就是一條LSA，Type、LinkStateID和AdvRouter構(gòu)成了一條LSA的三要素，唯一標(biāo)識一條LSA。Type表示指示本LSA的類型，比如Router表示1類LSA，Network表示2類LSA，Sum-Net表示3類LSA。LinkStateID表示鏈路狀態(tài)ID，相當(dāng)于LSA的名字，比如在1類LSA中，LinkStateID可以由路由器自身的RouterID充當(dāng)，如在2類LSA中，LinkStateID可以由DR接口的IP地址充當(dāng)。AdvRouter描述了產(chǎn)生該LSA的路由器的RouterID。Age字段，當(dāng)LSA被始發(fā)時，該字段為0，隨著LSA在網(wǎng)絡(luò)中被泛洪，該時間逐漸累加，當(dāng)?shù)竭_(dá)MaxAge（缺省值為3600s）時，LSA不再用于路由計算。Len是一個包含LSA頭部在內(nèi)的LSA的總長度值。Sequence用于判斷LSA的新舊或是否存在重復(fù)的實例。Metric表示這條鏈路的開銷。5.2總部與分支的路由信息5項目實施5.2總部與分支的路由信息（3）OSPF路由表華為的OSPF路由表是在華為路由器上運(yùn)行OSPF協(xié)議時，根據(jù)OSPF算法計算得出的到達(dá)各個目的網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)路徑的集合。這個路由表是基于OSPF的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫（LSDB）計算得出的，包含了到達(dá)各個目的網(wǎng)絡(luò)的目的地址、下一跳地址、開銷以及其他相關(guān)信息。在華為設(shè)備上，可以通過相應(yīng)的命令來查看OSPF路由表。通常，可以使用類似“displayospfrouting”的命令來查看OSPF路由表的信息。這個命令會顯示OSPF路由表中的所有條目，包括目的網(wǎng)絡(luò)、下一跳地址、度量值等關(guān)鍵信息。5項目實施5.2總部與分支的路由信息3．測試分析OSPF依靠三張核心表來體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的路由信息，最終我們還是通過OSPF路由表來進(jìn)行路徑選擇。比如PC1pingPC5，在R1上來說有兩條路徑可以到達(dá)PC5，第一條路徑是：R1，R2，PC5；第二條路徑是：R1，R5，R2，PC5。一條OSPF路由的總Cost值，可以理解為從目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)段到當(dāng)前路由器所經(jīng)過的所有輸入接口Cost值的累加和。第一條路徑的總Cost為R2的G0/0/2的Cost（這里我們假設(shè)所有路由器接口的實際帶寬為默認(rèn)值100Mbit/s，Cost為1）加上R1的G0/0/0的Cost，總的Cost為2。第二條路徑的總Cost為R2的G0/0/2的Cost加上R3的G0/0/1的Cost，再加上R1的G0/0/1的Cost，總的Cost為3。所以這里PC1到PC5的流量選擇第一條路徑。6項目小結(jié)本次項目聚焦于利用OSPF協(xié)議對藍(lán)箭公司進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)升級改造。我們深入剖析OSPF協(xié)議的核心知識點，包括：距離矢量路由協(xié)議與鏈路狀態(tài)路由協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)類型、RouterID、DR與BDR、OSPF的區(qū)域、OSPF路由器的角色、OSPF報文類型、鄰居與鄰接、鄰接關(guān)系建立過程、OSPF的三張表等內(nèi)容。通過全面介紹這些概念，我們旨在為藍(lán)箭公司提供一個基于OSPF協(xié)議的穩(wěn)定、高效的網(wǎng)絡(luò)解決方案。為了實現(xiàn)藍(lán)箭公司總部與分支機(jī)構(gòu)之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，我們將采用OSPF協(xié)議進(jìn)行配置。具體方案如下：我們將利用三臺路由器R1、R2和R3來連接總部和兩個分支機(jī)構(gòu)。其中，R2作為總部的路由器，而R1和R3則分別代表兩個分支機(jī)構(gòu)的路由器。為了滿足網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃要求，整個網(wǎng)絡(luò)將運(yùn)行OSPF路由協(xié)議，并采用多區(qū)域結(jié)構(gòu)，確?？偛颗c分支機(jī)構(gòu)之間的順暢通信。我們還講解了在路由器上配置OSPF的基本命令，包括：OSPF進(jìn)程的標(biāo)識符（process-id）、RouterID、OSPF視圖下創(chuàng)建相應(yīng)的區(qū)域，指定應(yīng)運(yùn)行OSPF協(xié)議的接口通配符掩碼（wildcard-mask）等等。至于OSPF的三張關(guān)鍵表，它們分別如下。（1）OSPF鄰居表：這張表記錄了與路由器建立鄰接關(guān)系的OSPF鄰居信息。它是OSPF協(xié)議運(yùn)行的基礎(chǔ)，確保鄰居之間能夠正常通信和交換信息。（2）OSPF鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫表：這張表存儲了路由器所收集到的鏈路狀態(tài)信息。這些信息描述了網(wǎng)絡(luò)中的鏈路狀態(tài)以及它們之間的關(guān)系，是OSPF協(xié)議進(jìn)行路由計算的重要依據(jù)。（3）OSPF路由表：這張表根據(jù)OSPF鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫表計算得出的路由信息。它包含了到達(dá)不同網(wǎng)絡(luò)目的地的最佳路徑信息，是路由器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)決策的關(guān)鍵依據(jù)。7項目小結(jié)在大型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，由于可能采用不同的路由協(xié)議來滿足不同部分的網(wǎng)絡(luò)需求，這些路由協(xié)議通常是獨立運(yùn)行的，不會相互學(xué)習(xí)路由信息。為了確保整個網(wǎng)絡(luò)的連通性，必須啟用路由器具備路由重發(fā)布功能，當(dāng)路由器同時運(yùn)行多種路由協(xié)議時，它可以將從一個協(xié)議學(xué)到的路由信息重新發(fā)布到另一個協(xié)議中，從而確保所有部分的網(wǎng)絡(luò)都能相互通信。路由重發(fā)布是邊界路由器的一項關(guān)鍵功能，它允許在不同的路由選擇域或自主系統(tǒng)之間交換和通告路由信息。為了實現(xiàn)重發(fā)布，路由必須首先出現(xiàn)在路由器的路由選擇表中。此外，路由重發(fā)布有兩種方式：單向重發(fā)布和雙向重發(fā)布。（1）路由單向重發(fā)布在路由單向重發(fā)布中，路由器從一個路由協(xié)議學(xué)習(xí)到的路由信息被單向地發(fā)布到另一個路由協(xié)議中。這意味著路由信息的流動是單向的，從一個協(xié)議傳遞到另一個協(xié)議，而不是雙向的。路由單向重發(fā)布通常涉及將一條默認(rèn)路由傳遞給一種路由選擇協(xié)議，同時只將通過該路由選擇協(xié)議獲得的網(wǎng)絡(luò)路由信息傳遞給其他路由選擇協(xié)議。這種方式的主要特點是其單向性和局限性，即路由信息只從一個協(xié)議流向另一個協(xié)議，而不是在兩個協(xié)議之間雙向流動。7項目小結(jié)（2）路由雙向重發(fā)布與單向重發(fā)布不同，它允許在兩個路由選擇進(jìn)程之間重新發(fā)布所有路由信息。這意味著，從一個路由協(xié)議學(xué)習(xí)到的所有路由都會被發(fā)布到另一個路由協(xié)議中，同時從另一個路由協(xié)議學(xué)習(xí)到的所有路由也會被發(fā)布到這個路由協(xié)議中。雙向重發(fā)布可以確保兩個路由協(xié)議之間的路由信息保持同步和一致。當(dāng)一個路由協(xié)議學(xué)習(xí)到新的路由時，這些路由會被立即發(fā)布到另一個路由協(xié)議中，從而確保整個網(wǎng)絡(luò)的路由表都保持最新和準(zhǔn)確。然而，雙向重發(fā)布也可能引入一些復(fù)雜性和潛在的問題。由于所有路由信息都被雙向發(fā)布，這可能導(dǎo)致路由環(huán)路和次優(yōu)路由的選擇。路由環(huán)路是指路由信息在網(wǎng)絡(luò)中不斷循環(huán)傳播，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)無法正常工作。次優(yōu)路由則是指選擇的路由路徑并不是最優(yōu)的，可能會影響網(wǎng)絡(luò)的性能和穩(wěn)定性。為了避免這些問題，雙向重發(fā)布通常需要配合路由策略和其他機(jī)制一起使用。例如，可以使用路由過濾和路由度量調(diào)整來優(yōu)化路由選擇，避免環(huán)路和次優(yōu)路由的出現(xiàn)。8知識鞏固1．單選題（1）以下哪一項是由工程師手動輸入的路由協(xié)議？（）A．直連路由 B．靜態(tài)路由 C．動態(tài)路由 D．RIP路由（2）關(guān)于OSPF中RouterID的論述哪個是正確的？（）A．是可有可無的 B．必須手工配置C．是所有接口中IP地址最大的 D．可以由路由器自動選擇（3）OSPF協(xié)議的協(xié)議號是？（）A．88 B．89 C．179 D．520（4）OSPF計算cost主要是依據(jù)哪些參數(shù)？（）A．MTU B．跳數(shù) C．帶寬 D．延時（5）OSPF協(xié)議使用哪個報文建成鄰居關(guān)系？（）A．Hello B．LSR C．DD D．LSU謝謝觀看項目8企業(yè)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)地址分配目錄01學(xué)習(xí)目標(biāo)02項目概述03思維導(dǎo)圖04知識準(zhǔn)備05項目實施06項目小結(jié)07拓展知識08知識鞏固知識目標(biāo)1．學(xué)習(xí)動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議（DynamicHostConfigurationProtocol，DHCP）的基本概念和作用。2．學(xué)習(xí)DHCP的工作流程。3．學(xué)習(xí)DHCP中繼代理以及DHCPsnooping（DHCP窺探）的概念。技能目標(biāo)1．掌握DHCP服務(wù)的配置命令。2．具備中型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)地址的分配能力。素養(yǎng)目標(biāo)1.通過探究、學(xué)習(xí)DHCP的功能和應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生觀察生活、勤于思考的學(xué)習(xí)習(xí)慣。2.通過共同完成網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、DHCP服務(wù)配置和維護(hù)等任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的集體意識和動手能力。1學(xué)習(xí)目標(biāo)2項目概述藍(lán)箭公司作為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)提供商，隨著市場需求的愈發(fā)增加，計劃對公司的多個部門崗位進(jìn)行擴(kuò)增。為此，公司采購了大量的計算機(jī)等終端設(shè)備，為公司的規(guī)模擴(kuò)張?zhí)峁┝藦?qiáng)力的硬件基礎(chǔ)。藍(lán)箭公司的終端接入網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D8-1所示。通過前面項目的學(xué)習(xí)，我們知道終端設(shè)備（如計算機(jī)、平板電腦）能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，不僅需要擁有IP地址以及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)掩碼，還需要配置它所在二層網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)地址。所以，為了支持新增的大量終端設(shè)備加入企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，我們需要對接入設(shè)備的IP地址進(jìn)行合理的規(guī)劃。面對大量的終端需要配置這些必備的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，工作量可想而知?；叵胛覀冊谌粘Ｊ褂肞C的過程中，往往這些參數(shù)可能從未沒有手工配置過。那么，我們的計算機(jī)是如何獲取到這些重要的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)呢？圖8-1藍(lán)箭公司網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?思維導(dǎo)圖本項目主要學(xué)習(xí)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)地址的分配，其所含知識點如圖所示。圖8-2企業(yè)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)地址分配知識點4知識準(zhǔn)備隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大和網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度的提高，計算機(jī)的數(shù)量經(jīng)常超過可供分配的IP地址的數(shù)量，同時隨著移動終端及無線網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，計算機(jī)的位置也經(jīng)常變化，相應(yīng)的IP地址也必須經(jīng)常更新，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)配置越來越復(fù)雜。為解決上述一系列問題，DHCP應(yīng)運(yùn)而生。DHCP技術(shù)的廣泛應(yīng)用，有力推動了我國信息化建設(shè)，為企業(yè)和教育等領(lǐng)域提供了便捷的IP地址分配服務(wù)，提高了網(wǎng)絡(luò)資源利用率。這充分體現(xiàn)了我國在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域始終堅持以人民為中心的發(fā)展思想，為人民群眾創(chuàng)造更加美好的數(shù)字生活。4知識準(zhǔn)備DHCP的前身引導(dǎo)協(xié)議（BootstrapProtocol，BOOTP）由美國斯坦福大學(xué)的研究團(tuán)隊開發(fā)，主要用于客戶端設(shè)備的IP地址分配解決方案。然而，BOOTP存在一些局限性，如無法分配多個IP地址、無法分配其他網(wǎng)絡(luò)配置信息等。為了克服這些局限性，IETF（互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組）將BOOTP協(xié)議升級為DHCP。DHCP的作用是為局域網(wǎng)中的每臺計算機(jī)自動分配TCP/IP協(xié)議族的協(xié)議信息，包括IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)及DNS服務(wù)器等。使用DHCP時，終端主機(jī)無須配置，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)方便，大大減少了管理員的工作量，并且避免了IP地址的沖突，提高了IP地址的利用率。DHCP分配過程能夠自動實現(xiàn)。在DHCP客戶端上，除將DHCP選項選中外，無須做任何IP環(huán)境設(shè)定，所有IP網(wǎng)絡(luò)資源都由DHCP服務(wù)器統(tǒng)一管理，可以幫DHCP客戶端指定子網(wǎng)掩碼、DNS服務(wù)器、默認(rèn)網(wǎng)關(guān)等參數(shù)。4.1DHCP的概念4知識準(zhǔn)備DHCP的基本工作流程分為4個階段，即發(fā)現(xiàn)階段、提供階段、請求階段、確認(rèn)階段。如圖8-3所示，我們來描述下DHCP客戶端是如何從DHCP服務(wù)器獲取IP地址的。圖8-3DHCP的基本工作過程（首次獲取IP地址）4.2DHCP的工作過程4知識準(zhǔn)備4.2DHCP的工作過程1．發(fā)現(xiàn)階段發(fā)現(xiàn)階段即DHCP客戶端發(fā)現(xiàn)DHCP服務(wù)器的階段。DHCP客戶端發(fā)送DHCPDiscover報文來發(fā)現(xiàn)DHCP服務(wù)器。DHCPDiscover報文中攜帶了客戶端的MAC地址、需要請求的參數(shù)列表選項、廣播標(biāo)志位等信息。網(wǎng)絡(luò)上每一臺安裝了TCP/IP協(xié)議的主機(jī)都會接收這個廣播信息，但只有DHCP服務(wù)器才會做出響應(yīng)。DHCP客戶端啟動時，發(fā)現(xiàn)本機(jī)上沒有任何IP地址配置，隨后將以廣播方式通過UDP67端口發(fā)送DHCPDiscover請求報文（客戶端的MAC地址信息）,來尋找DHCP服務(wù)器，請求IP地址租約。因為客戶機(jī)還不知道自己屬于哪一個網(wǎng)絡(luò)，所以封包的源地址為，目的地址為55，向所處的二層網(wǎng)絡(luò)發(fā)送特定的廣播信息。2．提供階段提供階段即DHCP服務(wù)器提供網(wǎng)絡(luò)配置信息的階段。服務(wù)器接收到DHCPDiscover報文后，選擇跟接收DHCPDiscover報文接口的IP地址處于同一網(wǎng)段的地址池，并且從中選擇一個可用的IP地址，然后通過DHCPOffer報文發(fā)送給DHCP客戶端。4知識準(zhǔn)備4.2DHCP的工作過程3．請求階段請求階段即DHCP客戶端選擇IP地址的階段。在請求階段中，DHCP客戶端會在收到的若干個Offer（即收到的若干個DHCPOffer消息）中根據(jù)某種原則來確定出自己將要接收哪一個Offer。通常情況下DHCP客戶端會選擇它所收到的第一個Offer（即最先收到的那個DHCPOffer消息），然后以廣播方式發(fā)送DHCPRequest報文，該報文中包含客戶端想選擇的DHCP服務(wù)器標(biāo)識符和客戶端IP地址。4．確認(rèn)階段確認(rèn)階段即DHCP服務(wù)器確認(rèn)所分配IP地址的階段。DHCP客戶端收到DHCPAck報文，會廣播發(fā)送ARP報文，探測本網(wǎng)段是否有其他終端使用服務(wù)器分配的IP地址。4知識準(zhǔn)備1．手動分配由管理員為少數(shù)特定客戶端（如DNS、WWW服務(wù)器、打印機(jī)等）靜態(tài)綁定固定的IP地址，通過DHCP服務(wù)器將配置的固定IP地址分配給客戶端，被綁定的地址無法被其他主機(jī)使用。2．自動分配DHCP服務(wù)器可以為客戶端分配租期為永久的(無限長)的IP地址，只有DHCP客戶端釋放該地址后，該地址才能被分配給其他DHCP客戶端使用。3．動態(tài)分配DHCP給主機(jī)指定一個有時間限制的IP地址，到達(dá)使用期限后或主機(jī)明確表示放棄該地址時，客戶端將需要重新申請地址。若客戶端沒有重新申請，這個地址可能會被其它的主機(jī)使用。絕大多數(shù)客戶端獲取的都是這種動態(tài)分配的地址。4.3DHCP的分配方式4知識準(zhǔn)備DHCP客戶端從DHCP服務(wù)器獲得IP地址的同時，也會獲得這個IP地址相應(yīng)的租期。所謂租期，就是DHCP客戶端可以使用獲取的IP地址的有效期。如圖8-4所示，DHCP客戶端會在租期過去50%的時候，直接向為其提供IP地址的DHCP服務(wù)器發(fā)送DHCPRequest消息包，如果客戶端接收到該服務(wù)器回應(yīng)的DHCPAck消息包，客戶端會根據(jù)包中提供的新租期以及最新的其他TCP/IP參數(shù)來更新自己的配置，從而完成IP租約的更新；如果沒有收到該服務(wù)器的回復(fù)，則客戶端繼續(xù)使用現(xiàn)有的IP地址。如果在租期過去50%的時候沒有更新，則DHCP客戶端將在租期過去87.5%的時候再次向為其提供IP地址的DHCP服務(wù)器聯(lián)系；如果還不成功，當(dāng)租期到達(dá)100%時，DHCP客戶端必須放棄這個IP地址，重新進(jìn)行申請。如果此時并沒有DHCP可用，DHCP客戶機(jī)會使用/16中隨機(jī)一個地址，并且每隔5分鐘再進(jìn)行嘗試。4.4租約圖8-4DHCP更新租約的工作過程4知識準(zhǔn)備DHCP服務(wù)器有兩種模式工作，分別是全局模式和接口模式。兩種模式的區(qū)別主要體現(xiàn)在配置方式、應(yīng)用范圍和功能上。1．全局模式在全局模式下，DHCP服務(wù)器為整個網(wǎng)絡(luò)提供IP地址和其他配置信息，它可以實現(xiàn)為不同網(wǎng)段的客戶端分配相應(yīng)的地址。單個DHCP服務(wù)器可以為整個網(wǎng)絡(luò)提供配置，無論該網(wǎng)絡(luò)中有多少個子網(wǎng)或接口。全局模式適用于較小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，其中所有子網(wǎng)和接口都從同一個DHCP服務(wù)器獲取配置。DHCP服務(wù)器全局模式的配置如下：（1）創(chuàng)建全局地址池[Huawei]ippool

ip-pool-name（2）配置DHCP客戶端的網(wǎng)關(guān)地址[Huawei-ip-pool-HW]gateway-list

ip-address（3）配置全局地址池可動態(tài)分配的IP地址范圍[Huawei-ip-pool-HW]network

ip-address[mask{mask|mask-length}]（4）配置地址池中不參與自動分配的IP地址[Huawei-ip-pool-HW]excluded-ip-address

start-ip-address[end-ip-address]4.5DHCP的工作模式4知識準(zhǔn)備（5）配置地址池的地址租期[Huawei-ip-pool-HW]lease

{

day

day[hour

hour[minute

minute]]|unlimited}（6）配置為指定DHCP客戶端分配固定IP地址[Huawei-ip-pool-HW]static-bindip-addressip-address

mac-address

mac-address[option-template

template-name|description

description]4.5DHCP的工作模式4知識準(zhǔn)備2．接口模式在接口模式下，DHCP服務(wù)器為每個接口或子網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)地址。每個接口都有自己的獨立配置，包括IP地址池和其他網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。接口模式適用于較大規(guī)?；驈?fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，其中不同的子網(wǎng)或接口需要不同的配置。這種模式允許通過不同的接口連接到不同的子網(wǎng)，并根據(jù)需要自定義每個接口的配置。DHCP服務(wù)器接口模式的配置如下：（1）配置基于接口方式的地址池[Huawei]interface

interface-typeinterface-number[subinterace-number][Huawei-GigabitEthernet0/0/1]ipaddress

ip-address{mask/mask-length}接口地址所屬的IP地址網(wǎng)段即為接口地址池。并且接口地址的掩碼不能配置為31，否則會導(dǎo)致接口地址池配置失敗。（2）配置接口地址池的網(wǎng)關(guān)IP地址[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]DHCPservergateway-listip-address（3）配置為指定DHCPClient分配固定IP地址[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]DHCPserverstatic-bindip-addressip-addressmac-addressmacaddress[description

description]4.5DHCP的工作模式4知識準(zhǔn)備4）配置地址池中不參與自動分配的IP地址[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]DHCPserverexcluded-ip-address

start-ip-address[end-ip-address]（5）配置地址池的地址租期[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]DHCPserverlease{day

day[hour

hour[minuteminute]]|unlimited}4.5DHCP的工作模式4知識準(zhǔn)備1．DHCP中繼的概念當(dāng)客戶端和DHCP服務(wù)器不在一個廣播域時，DHCP服務(wù)器無法接收到客戶端的DHCPDiscover廣播數(shù)據(jù)包，那么，客戶端也就無法獲得IP地址。DHCPRelay即DHCP中繼，它是為解決DHCP服務(wù)器和DHCP客戶端不在同一個廣播域而提出的，它提供了對DHCP廣播報文的中繼轉(zhuǎn)發(fā)功能，能夠把DHCP客戶端的廣播報文“透明地”傳送到其它廣播域的DHCP服務(wù)器上，同樣也能夠把DHCP服務(wù)器端的應(yīng)答報文“透明地”傳送到其它廣播域的DHCP客戶端。在客戶端所在的廣播域中，尋找一臺路由器，這臺路由器一個端口在客戶機(jī)所在的廣播域，另外一個端口在DHCP服務(wù)器所在的廣播域，讓這臺路由器主動接收客戶端的DHCPDiscover數(shù)據(jù)包，然后由這臺路由器代替客戶端向DHCP服務(wù)器申請IP地址，在得到地址后，把該地址傳遞給客戶端，這臺服務(wù)器就稱為DHCP中繼代理服務(wù)器，它承擔(dān)著不同網(wǎng)段間的DHCP客戶端和服務(wù)器的通信。4.6DHCP中繼4知識準(zhǔn)備2．DHCP中繼的工作過程（1）DHCP客戶端申請IP租約，發(fā)送DHCPDiscover包。（2）中繼代理收到該數(shù)據(jù)包，并轉(zhuǎn)發(fā)給另一個網(wǎng)段的DHCP服務(wù)器。（3）DHCP服務(wù)器收到該包，將DHCPOffer包發(fā)送給中繼代理。（4）中繼代理將地址租約（DHCPOffer）轉(zhuǎn)發(fā)給DHCP客戶端，接下來，DHCPRequest包從客戶端通過中繼代理轉(zhuǎn)發(fā)到DHCP服務(wù)器，DHCPAck消息再從服務(wù)器通過中繼代理轉(zhuǎn)發(fā)到客戶端。具體過程如圖8-5所示。4.6DHCP中繼圖8-5DHCP中繼代理的工作過程4知識準(zhǔn)備3．DHCP中繼的配置（1）使能接口的DHCP中繼功能[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]DHCPselectrelay（2）在接口視圖下配置DHCP服務(wù)器的IP地址[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]DHCPrelayserver-ip

ip-address（3）創(chuàng)建DHCP服務(wù)器組[Huawei]DHCPservergroup

group-name（4）在DHCP服務(wù)器組中配置DHCP服務(wù)器成員[Huawei-DHCP-server-group-HW]DHCP-server

ip-address[ip-address-index]（5）配置接口應(yīng)用的DHCP服務(wù)器組[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]DHCPrelayserver-select

group-name（6）開啟接口下的DHCP客戶端功能[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ipaddressDHCP-alloc4.6DHCP中繼5項目實施1．任務(wù)描述如圖8-6所示，藍(lán)箭公司因企業(yè)規(guī)模發(fā)展需要，生產(chǎn)部、銷售部、研發(fā)部這三個部門將添置一批終端設(shè)備，三個部門位于不同的網(wǎng)段（二層網(wǎng)絡(luò)），每個部門的PC數(shù)量在50臺左右，并且不會超過60臺?，F(xiàn)在需要在路由器R1上配置DHCP服務(wù)，以便為各個部門的PC自動提供網(wǎng)絡(luò)地址。任務(wù)5.1企業(yè)網(wǎng)絡(luò)地址分配圖8-6藍(lán)箭公司企業(yè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?項目實施2．實施步驟（1）在R1上使能DHCP功能。進(jìn)入R1的系統(tǒng)視圖，然后輸入命令dhcpenable。任務(wù)5.1企業(yè)網(wǎng)絡(luò)地址分配（2）在R1上創(chuàng)建三個不同的全局地址池，分別用于為三個不同部門的PC分配IP地址。DHCP服務(wù)器分配IP地址時，可以使用基于全局地址池的服務(wù)方式，也可以使用基于接口地址池的服務(wù)方式。通常情況下，我們使用基于全局地址池的服務(wù)方式，因為在這種方式下，不必要求DHCP客戶端和DHCP服務(wù)器位于同一個二層網(wǎng)絡(luò)。在基于接口地址池的服務(wù)方式下，只有當(dāng)DHCP客戶端與服務(wù)器連接的接口位于同一個二層網(wǎng)絡(luò)時，客戶端才可以從該接口地址池中獲取IP地址。5項目實施（3）配置地址池的相關(guān)屬性。在創(chuàng)建了shengchan、xiaoshou、yanfa這3個部門的全局地址池后，我們還需要逐一配置每個地址池的相關(guān)屬性。下面以生產(chǎn)部的IP地址池為例來進(jìn)行示范，其他兩個地址池的配置與此類似。創(chuàng)建了全局地址池shengchan后，我們需要配置該地址池中可以參與分配的IP地址段?？紤]到每個部門都有50臺左右的PC，且不會超過60臺，所以我們對進(jìn)行子網(wǎng)劃分，確定掩碼的長度為26。從R1的系統(tǒng)視圖進(jìn)入生產(chǎn)部地址池視圖，設(shè)定生產(chǎn)部可分配的地址池為、26。任務(wù)5.1企業(yè)網(wǎng)絡(luò)地址分配通過以上配置，生產(chǎn)部具體可分配的IP地址范圍為~2，共62個有效IP地址，各部門具體IP地址信息如表8-1所示。部門地址池IP地址范圍網(wǎng)關(guān)生產(chǎn)部/26-2/26銷售部4/265-265/26研發(fā)部28/2629-9029/26表8-1各部門IP地址信息5項目實施（3）接下來，我們配置DHCP服務(wù)器全局地址池中分配給網(wǎng)關(guān)的IP地址。通過執(zhí)行命令gateway-listip-address可以指定PC在獲取到IP地址后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信時應(yīng)該使用的網(wǎng)關(guān)IP地址。任務(wù)5.1企業(yè)網(wǎng)絡(luò)地址分配生產(chǎn)部的網(wǎng)關(guān)地址配置完成后，系統(tǒng)將自動保留該地址，不會再將該地址分配出去。實際上，這個地址就是R1的GE0/0/0接口的IP地址，而R