网络运维学习笔记（DeepSeek优化版） 024 HCIP-Datacom OSPF域内路由计算

技术小齐2025-03-28 4:01

文章目录

OSPF域内路由计算：单区域的路由计算

一、OSPF单区域路由计算原理

当路由器运行OSPF进程并将接口宣告进OSPF后，接口会生成 LS（Link State，链路状态） ，把LS封装在LSA中，形成链路状态通告信息。

链路状态包含以下关键信息：

  • 接口的IP地址和子网掩码
  • 链路开销(Cost)
  • 邻居路由器的Router ID

每个路由器在直连的每个区域内都会生成 1类LSA(Router LSA) ，用于描述该区域内直连接口的链路状态信息，且仅在本区域内泛洪。

二、1类LSA详解

2.1 1类LSA的作用与结构

  • 作用：描述路由器自身的直连链路状态。
  • 关键字段：
bash 复制代码 
[R4]display ospf lsdb       
OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1
   Link State Database
                Area:0.0.0.0
Type           LinkState ID         AdvRouter           Age     Len       Sequence        Metric
Router         1.1.1.1              1.1.1.1              4       36       80000001         1562
bash 复制代码 
[R4]display ospf lsdb router 1.1.1.1       #查看1类lsa的详细内容。router代表要查看1类LSA：Router LSA
OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1
        Area:0.0.0.0
    Link State Database
Type          : Router             #LS类型：1类LSA（Router LSA）
Ls id         : 1.1.1.1            #LSA的名字。1类LSA中为该路由器的router-id
Adv rtr       : 1.1.1.1            #通告者：1类LSA中为LSA的始发者的router-id
Ls age        : 312                #老化时间
Len           : 36                 #报文长度
Options       :  E                 #特殊区域标识
seq#          : 80000001           #序列号
chksum        : 0x20fc             #校验和

2.2 1类LSA的四种链路类型

  • StubNet ：用于描述一条路由信息（叶子）
bash 复制代码 
Link ID : 1.1.1.1             #用于描述这条路由信息的网络号   
Data    : 255.255.255.255     #用于描述这条路由信息的网络掩码
Metric  : 0                   #用于描述该路由器到达这个目的网络的开销值
  • P-2-P ： 用于描述直连链路上网络类型为P2P或者P2MP的邻居（树干）
bash 复制代码 
Link ID : 2.2.2.2             #用于描述该邻居路由器的router-id  
Data    : 12.1.1.1            #用于描述本路由器链接该邻居的接口IP地址 
Metric  : 1562                #用于描述本路由器到达该邻居的开销值
  • TransNet ：用于描述直连链路上网络类型为广播或者NBMA的邻居
bash 复制代码 
Link ID : 192.168.1.4         #用于描述伪节点信息，使用DR的接口IP地址来充当
Data    : 192.168.1.2         #用于描述自身直连的伪节点的接口IP地址
Metric  : 1                   #用于描述本路由器到达伪节点的开销值
  • Virtual ：用来描述vlink虚链路上的邻居信息
bash 复制代码 
Link ID : 2.2.2.2             #用于描述该邻居路由器的router-id
Data    : 34.1.1.4            #用于描述本路由器链接该邻居的接口IP地址
Metric  : 2                   #用于描述本路由器到达该邻居的开销值

三、OSPF路由表生成验证

3.1 查看LSDB

bash 复制代码 
[R4]display ospf lsdb
OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1
Link State Database
Area:0.0.0.0
Type LinkState ID AdvRouter Age Len Sequence Metric
Router 1.1.1.1 1.1.1.1 4 36 80000001 1562

3.2 查看OSPF路由表

bash 复制代码 
[R1]display ospf routing     #查看一下ospf的路由表信息，可以看到利用spf算法算出了3条路由
        OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1
               Routing Tables
Routing for Network
Destination         Cost     Type            Nexthop       AdvRouter             Area
1.1.1.1/32          0        Stub            1.1.1.1       1.1.1.1               0.0.0.0
12.1.1.0/24         1562     Stub            12.1.1.1      1.1.1.1               0.0.0.0
2.2.2.2/32          1562     Stub            12.1.1.2      2.2.2.2               0.0.0.0
Total  Nets : 3
Intra  Area : 3   Inter Area : 0          ASE : 0       NSSA : 0
bash 复制代码 
[R1]display ip routing-table        #可是只有一条加表，因为另外两条路由是直连胜出。
Route Flags : R  - relay , D -- download to fib
--------------------------------------------------------------------------------------------------
Routing tables : Public
           Destinations : 7                Routes : 7
Destination/Mask         Proto       Pre       Cost        Flags   Nexthop            Interface
   1.1.1.1/32            Direct      0         0            D      127.0.0.1          LoopBack0
   2.2.2.2/32            OSPF        10        1562         D      12.1.1.2           Serial0/0/0
  12.1.1.0/24            Direct      0         0            D      12.1.1.1           Serial0/0/0
  12.1.1.1/32            Direct      0         0            D      127.0.0.1          Serial0/0/0
  12.1.1.2/32            Direct      0         0            D      12.1.1.2           Serial0/0/0
  127.0.0.0/8            Direct      0         0            D      127.0.0.1          InLoopBack0
  127.0.0.1/32           Direct      0         0            D      127.0.0.1          InLoopBack0

3.3 查看全局路由表

bash 复制代码 
[R1]display ip routing-table protocol ospf          
Route Flags : R  - relay , D -- download to fib
------------------------------------------------------------------------------
Public routing table : OSPF
           Destinations : 1                Routes : 1
OSPF routing table status : <Active>
           Destinations : 1                Routes : 1
Destination/Mask         Proto       Pre       Cost        Flags   Nexthop            Interface
   2.2.2.2/32            OSPF        10        1562         D      12.1.1.2           Serial0/0/0
OSPF routing table status : <Inactive>
           Destinations : 0                Routes : 0

四、2类LSA详解

4.1 2类LSA的作用与生成条件

  • 作用 ：描述广播网络中 伪节点(DR) 的信息，包含网络掩码和连接的实节点（路由器）列表。
  • 生成条件 ：仅在网络类型为广播/NBMA且存在DR的链路中生成。
  • 核心特性 ：
    • 伪节点到所有实节点的开销值为 0。
    • 同时包含 拓扑信息（树干） 和 路由信息（叶子）。

4.2 2类LSA的字段解析

bash 复制代码 
[R1]display ospf lsdb network 192.168.1.2
OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1
        Area:0.0.0.0
    Link State Database
Type          : Network             #LS类型：2类LSA（Network LSA）。用来描述伪节点的信息
Ls id         : 192.168.1.2         #LSA的名字。2类LSA中使用DR接口的IP地址充当
Adv rtr       : 2.2.2.2             #通告者：2类LSA中使用DR接口所在路由器的router-id充当
Ls age        : 263                 #老化时间
Len           : 36                  #报文长度
Options       :  E                  #特殊区域标识
seq#          : 80000003            #序列号
chksum        : 0x5c5f              #校验和
Net mask      : 255.255.255.0       #网络掩码：2类LSA不仅描述邻居信息（树干），同时还描述一个路由信息（叶子）
Priority      : Low                 #优先级
      Attached Router    2.2.2.2
      Attached Router    3.3.3.3                   #用于描述该伪节点直连的邻居信息（树干）
      Attached Router    4.4.4.4

4.3 拓扑与路由信息的对应关系

信息类型 描述内容 实现方式
树干信息 邻居关系（拓扑） Attached Router字段
叶子信息 网络路由（子网） Net mask字段与Ls id组合计算

五、OSPF关键操作命令

5.1 常用查看命令

bash 复制代码 
<AR1>display ospf lsdb           #查看OSPF数据库
<AR1>display ospf lsdb router 1.1.1.1       #查看1类LSA具体信息 
<AR1>display ospf lsdb network 192.168.1.2     #查看2类LSA具体信息
<AR1>display ospf routing   查看SPF算法计算出的最优路由，这个表中的最优路由会拿去经过加表原则选择，加入全局路由表ip routing-table
<AR1>display ip routing-table   #这里面是所有经过加表原则pk后胜出的路由

5.2 路由表验证示例

bash 复制代码 
[R1]display ospf routing          #验证SPF树
        OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1
               Routing Tables
Routing for Network
Destination         Cost     Type            Nexthop       AdvRouter             Area
12.1.1.0/24         1        Transit        12.1.1.1      1.1.1.1               0.0.0.0
13.1.1.0/24         1562     Stub           13.1.1.1      1.1.1.1               0.0.0.0
23.1.1.0/24         2        Transit        12.1.1.2      5.5.5.5               0.0.0.0
24.1.1.0/24         1563     Stub           12.1.1.2      2.2.2.2               0.0.0.0
45.1.1.0/24         1564     Stub           12.1.1.2      5.5.5.5               0.0.0.0
Total  Nets : 5
Intra  Area : 5   Inter Area : 0          ASE : 0       NSSA : 0
bash 复制代码 
[R1]display ip routing-table protocol ospf     #经过加表原则的选择，只剩下3个路由能够加表
Route Flags : R  - relay , D -- download to fib
------------------------------------------------------------------------------
Public routing table : OSPF
           Destinations : 3                Routes : 3
OSPF routing table status : <Active>
           Destinations : 3                Routes : 3
Destination/Mask         Proto       Pre       Cost        Flags   Nexthop            Interface
   23.1.1.0/24           OSPF        10        2            D      12.1.1.2           GigabitEthernet0/0/0
   24.1.1.0/24           OSPF        10        1563         D      12.1.1.2           GigabitEthernet0/0/0
   45.1.1.0/24           OSPF        10        1564         D      12.1.1.2           GigabitEthernet0/0/0

OSPF routing table status : <Inactive>
           Destinations : 0                Routes : 0

六、SPF算法与LSDB关系

6.1 拓扑计算流程

  1. 收集所有1类LSA（实节点信息）和2类LSA（伪节点信息）
  2. 构建网络拓扑图（树干连接关系）
  3. 计算最短路径树（SPF树）
  4. 生成叶子路由条目
  • 尝试使用SPF算法，根据LSDB，推演出最短路径树干以及叶子信息
  • 这时需要用到一个表（具体使用方法略），就可以画出SPF树了

七、核心机制总结

  1. 1类LSA的泛洪范围：仅在宣告接口所属的区域内传播。
  2. SPF算法作用：根据LSDB中的拓扑信息，计算到达所有网络的最短路径树。
  3. 路由表生成逻辑：通过整合1类LSA中的链路状态信息，生成区域内精确的直连和邻居路由条目。

7.1 OSPF链路状态生成规则

  1. 接口状态生成

    • 当路由器接口启用OSPF并宣告进进程后，自动生成 链路状态(LS) ，包含：
      ✅ 接口IP地址/子网掩码
      ✅ 链路开销(Cost)
      ✅ 邻居路由器Router ID

  2. LSA生成逻辑

    • 单区域 ：每台路由器生成1个1类LSA，描述本区域直连接口状态
    • 多区域 ：每台路由器在每个直连区域生成1个1类LSA，仅在该区域内泛洪

7.2 1类LSA链路类型解析

链路类型 应用场景 描述内容 关键字段示例
StubNet 直连网段 路由信息（叶子） Link ID=网络号，Metric=0
P-2-P 点对点/点对多点链路 直接邻居拓扑（树干） Link ID=邻居Router ID
TransNet 广播/NBMA网络 伪节点连接关系（树干） Link ID=DR接口IP
Virtual 虚链路(Vlink) 跨区域虚连接信息 Data=虚链路本地接口IP

7.3 2类LSA核心特性

  • 生成条件：广播网络中存在DR时自动生成
  • 双重描述 ：
    🔹 邻居信息 ：通过Attached Router字段描述伪节点连接的实节点（树干）
    🔹 路由信息 ：通过Ls id + Net mask描述网络号（叶子）
  • 开销规则 ：伪节点到所有实节点的开销值固定为 0
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