【25软考网工】第五章（8）路由协议RIP、OSPF

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 |
| DIRECT | 0 |
| OSPF | 10 |
| IS-IS | 15 |
| STATIC | 60 |
| RIP | 100 |
| OSPF AS E | 150 |
| OSPF NSSA | 150 |
| IBGP | 255 |
| EBGP | 255 |

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

|------------------|--------------------------------------------------------------------------------|----------------------|----------|
| 知识点 | 核心内容 | 考试重点/易混淆点 | 难度系数 |
| 瑞普（RIP）基本概念 | RIP是内部网关协议IGP，属于距离矢量路由协议，在华为设备上路由优先级为100 | RIP的优先级和类型（IGP、距离矢量） | 🌟 |
| RIP的度量值和跳数 | 通过计算跳数来算开销值，一跳等于一，最大支持15跳，16跳代表网络不可达 | 最大跳数为15，16跳代表不可达 | 🌟🌟 |
| RIP的定时器 | 更新定时器（30秒）、无效定时器（180秒）、垃圾收集定时器（120秒） | 三个定时器的功能和时间 | 🌟🌟🌟 |
| RIP的负载均衡和端口 | 支持等价的负载均衡，使用UDP的520端口进行路由更新 | UDP 520端口和负载均衡 | 🌟 |
| RIPv1和RIPv2的比较 | RIPv1有类，不携带子网掩码；RIPv2无类，携带子网掩码 | 有类和无类的区别，子网掩码的携带 | 🌟🌟🌟🌟 |
| RIPv1和RIPv2的配置 | 做网络宣告时，只能宣告主类网络号 | 宣告主类网络号 | 🌟🌟🌟 |
| RIPv1和RIPv2的更新方式 | RIPv1广播更新，RIPv2触发式更新 | 广播更新和触发式更新的区别 | 🌟🌟 |
| RIPv1和RIPv2的其他特性 | RIPv1不支持变长子网掩码和无类路由，RIPv2支持； RIPv1不提供认证，RIPv2支持明文和MD5认证； RIPv1不能关闭自动汇总，RIPv2可以 | 认证功能、自动汇总等特性的对比 | 🌟🌟🌟🌟 |
| RIP的自动汇总 | 在主类网络的边界产生自动汇总 | 主类网络边界的自动汇总 | 🌟🌟🌟 |
| 距离矢量路由协议的特点 | 不了解网络拓扑图，只知道距离和方向 | 距离和方向的特点 | 🌟 |
| RIP的防环机制 | 最大跳数、水平分割、反向毒化的水平分割 | 防环机制的具体方法 | 🌟🌟🌟 |

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。

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

|-------------|----------------------------------------------------|-----------------------------|-------|
| 知识点 | 核心内容 | 考试重点/易混淆点 | 难度系数 |
| OSPF基础特性 | 链路状态协议，采用Dijkstra算法，支持VLSM，通过带宽计算cost值 | 优先级记忆：内部10/外部150 | ★★★ |
| 区域设计原则 | 必须存在区域0(骨干区域)，非骨干区域必须与骨干区域相连 | 区域1不是骨干区域(易错点) | ★★★★ |
| 报文类型 | Hello(10s/30s)、DD(目录)、LSR(请求)、LSU(更新)、LSAck(确认) | 功能区分：真正传递LSA的是LSU报文 | ★★★★ |
| DR选举机制 | 非抢占式，优先级0不参与(默认1)，相同比Router ID | 新加入高优先级设备不会立即成为DR | ★★★★ |
| Router ID规则 | 全OSPF域必须唯一，选举顺序 1.进程配置 2.全局配置 3.最大环回口IP 4.最大物理接口IP | 华为设备特殊记忆点 | ★★★ |
| LSA类型 | 1类(每台设备)、2类(DR产生)、3/4类(ABR产生)、5类(ASBR产生)、7类(NSSA) | 关键考点：2类LSA仅由DR生成 | ★★★★★ |
| 虚链路配置 | 解决区域不连骨干的临时方案，只能穿越一个非骨干区域 | 配置命令需记忆：area x vlink-peer y | ★★★★ |
| 路由计算 | Cost=参考带宽/接口带宽(不足1取1)，路径cost为入方向累加 | 千兆口cost=0.1但实际取1 | ★★★★ |
| 邻居状态 | 广播网络：DR/BDR与DROther间Full，DROther间2-Way | 网络类型不一致能建邻但不通路由 | ★★★★ |
| 特殊区域 | Stub/NSSA区域特性，7类LSA转换规则 | 考题常结合区域设计出题 | ★★★★★ |
| 路由聚合 | 仅支持手工聚合，ABR可聚合3类LSA，ASBR仅能聚合自己引入的外部路由 | 与RIP/BGP的自动聚合对比 | ★★★★ |
| 设备角色 | IR/ABR/BR/ASBR可多重身份，ABR必须连接区域0 | 判断设备角色是高频考点 | ★★★ |
| 认证机制 | 支持区域/接口级认证，明文或MD5方式 | 配置命令需区分区域/接口模式 | ★★★ |
| 网络类型 | 广播(10s)、P2P(10s)、NBMA(30s)、P2MP(30s) | 类型不一致导致路由不通 | ★★★★ |
| 数据库同步 | 通过DD报文交换摘要，LSR请求缺失部分，LSU传送具体LSA | 类比"武功秘籍"传递过程 | ★★★★ |