本文講述了華為HCIA認證R&S路由與交換 —— 鏈路狀態(tài)協(xié)議OSPF & PPP原理與配置方法。分享給大家供大家參考，具體如下：

文章目錄

• 鏈路狀態(tài)路由協(xié)議——OSPF
  • OSPF原理
  • OSPF報文
  • Router-id
  • OSPF支持的網(wǎng)絡(luò)類型
  • DR&BDR
  • DR&BDR選舉
  • OSPF區(qū)域
  • OSPF開銷
  • OSPF認證
• 廣域網(wǎng)基本原理
  • HDLC&PPP原理與配置
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【實驗源碼參考GitHub】
【實驗拓撲參考GitHub】

鏈路狀態(tài)路由協(xié)議——OSPF

開放式最短路徑優(yōu)先OSPF（Open Shortest Path First）協(xié)議是IETF定義的一種基于鏈路狀態(tài)的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議

OSPF與RIP比較

• OSPF組播地址為224.0.0.5或224.0.0.6
• RIPv2組播地址為224.0.0.9

OSPF原理

• LSA泛洪（鏈路狀態(tài)通告）包含：
  • 接口信息
  • IP地址
  • 子網(wǎng)掩碼
  • 帶寬
  • 鏈路信息（類型）

OSPF工作原理：

1. 路由器發(fā)送LSA（鏈路狀態(tài)通告）
2. 每臺路由器收到LSA后，會把它放在自己的數(shù)據(jù)庫中（LSDB），完成所有的LSA泛洪之后，每臺路由器的LSDB是一樣的
3. 根據(jù)自己的數(shù)據(jù)庫，以自己為根（定點，節(jié)點），使用SPF算法，計算到目標網(wǎng)絡(luò)的最短路徑，然后將此路徑放入到路由表中

OSPF報文

• OSPF報文封裝在IP報文中，協(xié)議號為89
• 五中報文類型：
  • Hello報文，用來建立并維護鄰居關(guān)系
  • DD(Database Description)報文（也叫DBD報文），數(shù)據(jù)庫的目錄信息
  • LSR(LSA Request)報文（LSA請求報文）
  • LSU(LSA Update)報文（LSA更新報文）
  • LSACK(Link State Acknowledgment)報文（LSA確認報文）

Router-id

用來標識一臺OSPF的路由器，使用點分十進制來表示，所有的OSPF報文中都會攜帶Router-id參數(shù)

實驗一：如圖配置IP，配置OSPF，要求R1、R2、R3互通。

[R1]ospf 1  //指定OSPF的進程號1               
[R1-ospf-1]area 0  //進入骨干區(qū)域
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 12.1.1.0 0.0.0.255  //宣告網(wǎng)段
[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]net 1.1.1.1 0.0.0.0  //宣告精確地址

• 反掩碼（通配符掩碼）

  • 作用：匹配的是IP地址的范圍
  • 二進制0，表示精確匹配
  • 二進制1，表示一個范圍

• OSPF選舉Router-id過程：

  • 手動指定的Router-id為最優(yōu)的
  • 沒有手動指定，會選擇最大的已經(jīng)激活的物理地址

• 如果開始啟動了OSPF進程，沒有配置Router-id，那么OSPF會自動選舉Router-id
• 如果此手動指定Router-id需要重新啟動OSPF進程（用戶視圖下執(zhí)行reset ospf pro），新的Router-id才能生效

• 鄰居狀態(tài)機
  • Init交換Hello報文
  • 2Way交換Hello報文
  • Exstart交換DD報文
  • Exchange交換DD報文
  • Loading交換LSR和LSU報文
  • Full交換LSACK報文

• 鄰居:兩臺路由器的狀態(tài)到達2Way，建立鄰居關(guān)系。不能交換信息
• 鄰接:兩臺路由器的狀態(tài)到達Full，建立鄰接關(guān)系。可以交換信息

• 鄰居發(fā)現(xiàn)：通過Hello報文來發(fā)現(xiàn)和維持OSPF鄰居關(guān)系

OSPF支持的網(wǎng)絡(luò)類型

• 廣播類型(以太網(wǎng))
• 點到點類型（P2P）
• 非廣播多路訪問（NBMA）
• 點到多點（P2NP）

DR&BDR

• DR：指定路由器
• BDR：備份指定路由器
• DR-Other：其他指定路由器

DR和BDR可以減少OSPF網(wǎng)絡(luò)中的LSA，可以減少OSPF網(wǎng)絡(luò)的流量泛洪

DR&BDR選舉

• DR是基于端口的路由器優(yōu)先級進行選舉的，默認優(yōu)先級為1
• 優(yōu)先級高的將成為DR，次高的將成為BDR，優(yōu)先級為0則不參與選舉
• 如果優(yōu)先級相同，選舉Router-id大的為DR，次大的成為BDR

• DR和BDR具有搶先機制，誰先啟動，誰就成為DR或BDR
• 更改優(yōu)先級為0[R2-GigabitEthernet0/0/1]ospf dr-priority 0
• 更改優(yōu)先級后需要重啟OSPF進程[R2]reset ospf pro

DR、BDR、DR-other的關(guān)系：

• 查看OSPF領(lǐng)句關(guān)系，系統(tǒng)視圖下dis ospf peer bri
• 重啟OSPF進程用戶視圖下reset ospf process
• 修改OSPF優(yōu)先級，在接口視圖下ospf dr-priority 10

OSPF區(qū)域

劃分規(guī)則：

• 劃分骨干區(qū)域和非骨干區(qū)域，有且只有一個骨干區(qū)域
• 非骨干區(qū)域必須有一個接口跟骨干區(qū)域相連

劃分區(qū)域的目的：

• 防止環(huán)路
• 減少網(wǎng)絡(luò)中的LSA泛洪
• Area 0為骨干區(qū)域，其余為非骨干區(qū)域
• ABR區(qū)域邊界路由器，連接兩個或兩個以上區(qū)域的路由器
• IR非骨干區(qū)域內(nèi)的路由器
• ASBR自制系統(tǒng)的邊界路由器，同時運行兩種路由協(xié)議的路由器，連接兩個自治系統(tǒng)的路由器

• 每個區(qū)域都維護一個獨立的LSDB
• Area 0是骨干區(qū)域，其他區(qū)域都必須與此區(qū)域相連
• 不規(guī)則鏈路可以通過Vlink解決

OSPF無法建立鄰居關(guān)系：

• router-id重復(fù)
• 區(qū)域號不一致

OSPF開銷

# 修改cost值
[R1]interface GigabitEthernet 0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospf cost 20 

# 修改帶寬
[R1]ospf
[R1-ospf-1]bandwidth-reference 10000

OSPF認證

• 接口認證
• 區(qū)域認證

# 基于接口認證
[R1]interface GigabitEthernet0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ospf authentication-mode md5 1 cipher huawei

兩種都配置了的話，接口認證優(yōu)于區(qū)域認證

實驗二：如圖配置IP地址，需求使用OSPF配置，實現(xiàn)全網(wǎng)互通。

• 配置完成后，可以在R1到R2的上抓包，可以看到以下信息

OSPF Header :
	Version: 2  //主版本號
	Message Type: Hello Packet (1) 
	Packet Length: 48  //包長度
	Source 0SPF Router: 2.2.2.2  //R2的Router-id
	Area ID: 0.0.0. 0 (Backbone)  //區(qū)域
	Checksum: 0x8670 [ correct]
	Auth Type: Null (0)  //OSPF認證字段，沒有配置為空
	Auth Data ( none): 0000000000000000
0SPF Hello Packet  //Hello報文
	Network Mask: 255. 255.255.0 
	Hello Interval [sec]: 10  //Hello報文間隔時間為10s
> Options: 0x02， (E) External Routing
	Router Priority: 1  //路由優(yōu)先級
	Router Dead Interval [sec]: 40  //死亡時間40s，是Hello報文存活時間的四倍
	Designated Router: 172.16.12.1  //DR為R1
	Backup Designated Router: 172.16.12.2  //BDR為R2
	Active Neighbor: 1.1.1. 1

拓展：OSPF多區(qū)域配置，需求全網(wǎng)互通。

廣域網(wǎng)基本原理

HDLC&PPP原理與配置

高級數(shù)據(jù)鏈路控制（HDLC）和點對點協(xié)議(PPP)是兩種典型的串口封裝協(xié)議

PPP是IE面試會考到的重點

HDLC

• HDLC(High-level Data Link Control)：高級數(shù)據(jù)鏈路控制，面向比特的鏈路層協(xié)議
• HDLC有三種類型的幀：信息幀、監(jiān)控幀、無編號幀
• 串行接口可以借用Loopback接口的IP地址和對端建立連接

實驗三：如圖配置IP地址，使用HDLC接口調(diào)用配置接口。

需要添加接口卡，使用串行線連接串行接口

[R1]interface Serial 1/0/0  //進入串口
[R1-Serial1/0/0]link-protocol hdlc  //接口默認是PPP，改為hdlc
[R1-Serial1/0/0]ip address unnumbered interface loopBack 0  //借用地址
[R1]ip route-static 12.1.1.0 30 s1/0/0  //配置靜態(tài)路由

PPP

• PPP是點到點的鏈路層協(xié)議
• 主要用于在全雙工的同異步鏈路上進行點到點的數(shù)據(jù)傳輸
• PPP組件：

• PPP鏈路建立過程

• PPP鏈路中啟動后會進入Establish階段，LCP鏈路控制協(xié)議交互
• LCP（鏈路層控制協(xié)議）中交換內(nèi)容：
  • 魔術(shù)字（防環(huán)）
  • MRU（最大接收單元，1500）
  • 認證參數(shù)
  • 鏈路信息
• PPP認證需要發(fā)送Request請求
  • 認可，對端會回復(fù)ACK，會建立連接
  • 不認可，對端會回復(fù)NAK，不會建立連接
  • 無法識別，對端會回復(fù)reject，不會建立連接
• Request在Establish階段不被認可或無法識別會進入FALL階段，建立連接失敗
• Request通過認可通過后會進入OPENED階段，認證不通過會進入FALL，進入終結(jié)階段，建立連接失敗
• 認證通過，會進入Network階段，也叫NCP（網(wǎng)絡(luò)層控制協(xié)議）階段，然后進入IPCP階段，互推地址，建立連接成功
• 關(guān)閉連接，進入CLOSING，然后進入終結(jié)階段，關(guān)閉連接

實驗四-PAP認證：如圖拓撲，配置IP地址，配置PPP的PAP認證。

需要添加接口卡，使用串行線連接串行接口

LCP報文：

LCP協(xié)商參數(shù)：

• 認證的方式有兩種：
  • 明文認證——PAP
  • 密文認證——Chap，需要MD5的計算

PPP認證模式-Chap

• 認證方發(fā)送Challenge報文，發(fā)起認證請求
• 被認證方收到報文后，會進行MD5計算，回復(fù)Response報文
• 認證方收到報文后，會進行加密的報文與收到的報文進行信息的對比
• 正確會回復(fù)Success報文，錯誤會回復(fù)Failure報文

實驗四-Chap認證：如圖配合IP地址，配置PPP的Chap認證。

IPCP靜態(tài)地址協(xié)商

• R1發(fā)送Configure-Request報文，包含自己接口的IP地址
• R2收到報文后，會跟接口地址匹配，不沖突，會回復(fù)一個Configure-Ack的報文，同時會發(fā)送一個Configure-Request報文
• R1同樣會與接口地址匹配，不沖突，會回復(fù)一個Configure-Ack報文
• 建立連接，可以互推地址

IPCP動態(tài)地址協(xié)商

• RTA的s1/0/0沒有配置IP地址，RTB有IP地址池
• RTA會發(fā)送一個請求報文附帶0.0.0.0這個IP地址給RTB
• RTB收到后，會回復(fù)一個Nak報文，并且附帶從地址池中選出一個沒有使用的IP地址
• RTA收到報文后，會請求使用附帶的IP地址
• RTB收到報文后，會回復(fù)一個Ack報文，確認此IP地址可以使用
• RTB發(fā)送Configure-Request報文，附帶本接口的IP地址
• RTA收到報文后，會與本地接口的IP地址匹配，在同一個網(wǎng)段，就會回復(fù)Ack報文
• 完成動態(tài)地址協(xié)商的過程

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