【eNSP】动态路由协议RIP和OSPF

动态路由RIP(Routing Information Protocol,路由信息协议)和OSPF(Open Shortest Path First,开放式最短路径优先)是两种常见的动态路由协议,它们各自具有不同的特点和使用场景。本篇会对这两种协议的详细介绍。

动态路由协议RIP与OSPF

(一)RIP协议

RIP(Routing Information Protocol,路由信息协议)是一种动态路由协议,用于在局域网(LAN)中的路由器之间交换路由信息。它是一种基于距离矢量的协议,通过计算每个路由的距离来确定最佳路径。

1)概述

RIP的主要特点:

  1. 距离矢量协议:RIP使用距离矢量算法来确定最佳路径。每个路由器会向其邻居路由器发送其路由表,从而更新和维护路由信息。
  2. 距离限制:RIP的距离限制为15,这意味着RIP不会选择距离超过15的路由。这是为了防止路由环路。
  3. 定时更新:RIP路由器会每30秒发送一次路由表更新,以确保路由信息的及时性。
  4. 简单易用:RIP相对简单,配置和管理较为容易,适用于小型网络环境。

RIP的工作原理:

RIP是一种距离矢量路由协议,它基于贝尔曼-福特算法来计算最短路径。
RIP路由器定期向邻居广播整张路由表,以供其他路由器学习。默认时间间隔为30秒,且没有确认机制。
  1. 初始化:每个RIP路由器会初始化其路由表,并将自身的直连网络作为路由。
  2. 路由表更新:路由器会定时发送路由表更新,包括其直连网络和从其他路由器学习到的路由。
  3. 路由选择:当接收到路由表更新时,路由器会根据距离矢量算法计算最佳路径,并更新其路由表。
  4. 路由环路检测:RIP使用距离限制来检测和防止路由环路。

度量值与限制:

RIP使用跳数作为度量值,最大跳数为15跳,16跳即为不可达。

RIP存在收敛慢、易产生路由环路、可扩展性差等问题,目前已逐渐被OSPF取代。

适用场景:

RIP适用于中小网络,其配置相对简单,没有系统内外、系统分区、边界等复杂概念。

RIP的优缺点:
优点

  • 简单易用,配置方便。
  • 适用于小型网络环境。

缺点

  • 距离限制较低,不适用于大型网络。
  • 更新频率较低,可能导致路由信息不及时。

2)RIP动态路由实验

静态路由实验的基础上配置动态路由实验。

拓扑图:

  1. 前期准备
    删去静态路由配置

    删去R1的静态路由:
    undo ip route-static 192.168.1.0 24 192.168.6.2
    undo ip route-static 192.168.2.0 30 192.168.6.2
    undo ip route-static 192.168.3.0 30 192.168.6.2
    undo ip route-static 192.168.4.0 24 192.168.6.2
    undo ip route-static 192.168.7.0 30 192.168.6.2
    undo ip route-static 192.168.8.0 24 192.168.6.2

    删去R2的静态路由:
    undo ip route-static 192.168.5.0 24 192.168.6.1
    undo ip route-static 192.168.3.0 30 192.168.2.2
    undo ip route-static 192.168.4.0 24 192.168.2.2
    undo ip route-static 192.168.7.0 30 192.168.2.2
    undo ip route-static 192.168.8.0 24 192.168.2.2

    删去R3的静态路由:
    undo ip route-static 192.168.6.0 30 192.168.2.1
    undo ip route-static 192.168.1.0 24 192.168.2.1
    undo ip route-static 192.168.5.0 24 192.168.2.1
    undo ip route-static 192.168.7.0 30 192.168.3.2
    undo ip route-static 192.168.4.0 24 192.168.3.2
    undo ip route-static 192.168.8.0 24 192.168.3.2

    删去R4的静态路由:
    undo ip route-static 192.168.2.0 30 192.168.3.1
    undo ip route-static 192.168.1.0 24 192.168.3.1
    undo ip route-static 192.168.6.0 30 192.168.3.1
    undo ip route-static 192.168.5.0 24 192.168.3.1
    undo ip route-static 192.168.8.0 24 192.168.7.2

    删去R5的静态路由
    undo ip route-static 192.168.3.0 30 192.168.7.1
    undo ip route-static 192.168.4.0 24 192.168.7.1
    undo ip route-static 192.168.2.0 30 192.168.7.1
    undo ip route-static 192.168.1.0 24 192.168.7.1
    undo ip route-static 192.168.6.0 30 192.168.7.1
    undo ip route-static 192.168.5.0 24 192.168.7.1

  2. RIP动态路由设置
    配置RIP动态路由协议

2.1 在每个路由器上配置RIP:

启动RIP路由协议:rip 1
作用:启用RIP路由协议,并指定进程号为1。
解释:RIP(Routing Information Protocol)是一种用于小型和中型网络的动态路由协议,通过启用RIP协议,路由器可以与其他RIP路由器交换路由信息。

设置RIP版本:version 2
作用:将RIP路由协议设置为版本2。
解释:RIP有两个版本,RIP-1和RIP-2。RIP-2相较于RIP-1增加了对子网掩码的支持,更加适用于现代网络环境。

添加网络到RIP路由
network 192.168.5.0
作用:将网络192.168.5.0加入到RIP路由进程中。
解释:这条命令告诉路由器广告(announce)网络192.168.5.0,并在该网络上学习到的路由信息通过RIP协议进行交换。

在R1上:

在R2上:

在R3上:

在R4上:

在R5上:

2.3 查看路由表

路由表字段说明

Destination/Mask:目标网络及其子网掩码。
Proto:路由协议来源(如Direct表示直接连接,RIP表示由RIP协议学到的路由)。
Pre:优先级,数字越小优先级越高。
Cost:路由开销,表示到达目标网络的开销,数字越小路径越优。
Flags:路由标志,D表示已下载到转发信息库(FIB)。
NextHop:下一跳IP地址,通过此地址转发数据包。
Interface:路由器接口,通过该接口到达下一跳或目标网络。

2.4 数据抓包

(二)OSPF协议

1)OSPF协议概述

OSPF是一种链路状态路由协议,它基于SPF(Shortest Path First)算法来计算最短路径。

OSPF路由器之间首先建立邻居关系,然后彼此之间开始交互LSA(链路状态通告)。

每台路由器都会产生自己的LSA,并将接收到的LSA放进自己的LSDB(链路状态数据库)中。

通过LSDB,路由器掌握了全网的拓扑结构,并据此计算出优选路径加载进自己的路由表。

总结

2)OSPF协议工作原理

链路状态协议:

OSPF是一种链路状态协议,与距离矢量协议不同。每个路由器都会了解整个网络的拓扑结构,并根据这些信息计算出到达每个网络的最短路径。
SPF算法:

OSPF使用Dijkstra的最短路径优先(SPF)算法来计算最短路径树,以确定到达目标网络的最佳路径。
区域划分:

OSPF支持多区域设计,将网络划分为多个区域(Area)。这种设计有助于减少路由器的处理负担,提升网络的可扩展性。

骨干区域(Area 0):所有其他区域必须连接到骨干区域,形成一个分层的网络结构。
链路状态广告(LSA):

OSPF路由器通过链路状态广告(LSA)来交换路由信息。LSA包含关于网络拓扑的信息,并在整个区域内传播。
路由表更新:

OSPF路由器会根据接收到的LSA信息,更新其链路状态数据库(LSDB),并重新计算SPF树。
邻居关系:

OSPF路由器在同一链路上建立邻居关系,通过交换Hello包来维持邻居关系的活跃状态。
收敛速度快:

OSPF的收敛速度较快,因为每个路由器都维护完整的网络拓扑图,当网络发生变化时,能够迅速计算出新的最佳路径。

3) OSPF动态路由实验

一、实验目的

掌握OSPF动态路由的配置方法:

学习如何在路由器上配置动态路由,以实现不同网络之间的通信。

理解OSPF动态路由的工作原理:

了解OSPF动态路由在网络中的应用及其优缺点。

实践静态路由配置:

在不同的网络拓扑中配置OSPF动态路由,实现设备间的互通。

二、实验要求

设备准备

路由器(R1、R2、R3、R4、R5)

交换机(SW1、SW2、SW3、SW4)

计算机(PC1、PC2、PC3、PC4)

网络连线和其他必要的硬件工具

网络拓扑

设计一个网络拓扑,包括以下子网:

子网1(192.168.1.0/24):连接PC1和R1

子网2(192.168.2.0/30):连接R1和R2

子网3(192.168.3.0/30):连接PC2和R2

子网4(192.168.4.0/24):连接R2和R3

子网5(192.168.5.0/24):连接PC3和R3

子网6(192.168.6.0/30):连接R3和R4

子网7(192.168.7.0/30):连接PC4和R4

确保每个路由器连接到不同的子网,并且不同子网之间的通信需要通过路由器实现。

网络拓扑:

设计一个包括多个路由器和交换机的网络拓扑,每个路由器

IP地址规划:

为每个子网和接口分配IP地址,确保没有地址冲突。

配置静态路由:

配置每个路由器上的静态路由,以确保所有PC能够互相通信。

验证连接性:四台PC之间可以互相通信

三、实验过程

1. 配置启用OSPF

在每台路由器上启用OSPF,并配置相应的网络和区域。
在Ley-R1上:

配置完R1的OSPF动态路由协议,我们可以抓包看看,
在Ley-R1上:抓包端口GE0/0/0 ,可以看到R

1在发送Hello报文

在Ley-R2上:

配置完R2后,再次抓包看看,可以看到
在Ley-R2上:抓包端口GE0/0/0 ,R1发送的报文有LS Update、Hello、LS Acknowledge

在Ley-R3上:

在Ley-R3上:抓包端口GE0/0/1

在Ley-R4上:

在Ley-R4上:抓包端口GE0/0/1

在Ley-R5上:

在Ley-R5上:抓包端口GE0/0/0

2. 查看路由表

在Ley-R1上:

在Ley-R2上:

在Ley-R3上:

在Ley-R4上:

在Ley-R5上:

3. PC1与PC4通信并抓包

在Ley-R1上:抓包端口GE0/0/0

在Ley-R2上:抓包端口GE0/0/0

在Ley-R3上:抓包端口GE0/0/1

在Ley-R4上:抓包端口GE0/0/1

在Ley-R5上:抓包端口GE0/0/1

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