本文講述了華為HCIA認(rèn)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(bào)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(rèn)證
• 廣域網(wǎng)基本原理
  • HDLC&PPP原理與配置
•  

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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(tái)路由器收到LSA后，會(huì)把它放在自己的數(shù)據(jù)庫(kù)中（LSDB），完成所有的LSA泛洪之后，每臺(tái)路由器的LSDB是一樣的
3. 根據(jù)自己的數(shù)據(jù)庫(kù)，以自己為根（定點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)），使用SPF算法，計(jì)算到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的最短路徑，然后將此路徑放入到路由表中

OSPF報(bào)文

• OSPF報(bào)文封裝在IP報(bào)文中，協(xié)議號(hào)為89
• 五中報(bào)文類型：
  • Hello報(bào)文，用來建立并維護(hù)鄰居關(guān)系
  • DD(Database Description)報(bào)文（也叫DBD報(bào)文），數(shù)據(jù)庫(kù)的目錄信息
  • LSR(LSA Request)報(bào)文（LSA請(qǐng)求報(bào)文）
  • LSU(LSA Update)報(bào)文（LSA更新報(bào)文）
  • LSACK(Link State Acknowledgment)報(bào)文（LSA確認(rèn)報(bào)文）

Router-id

用來標(biāo)識(shí)一臺(tái)OSPF的路由器，使用點(diǎn)分十進(jìn)制來表示，所有的OSPF報(bào)文中都會(huì)攜帶Router-id參數(shù)

實(shí)驗(yàn)一：如圖配置IP，配置OSPF，要求R1、R2、R3互通。

[R1]ospf 1  //指定OSPF的進(jìn)程號(hào)1               
[R1-ospf-1]area 0  //進(jìn)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(jìn)制0，表示精確匹配
  • 二進(jìn)制1，表示一個(gè)范圍

• OSPF選舉Router-id過程：

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

• 如果開始啟動(dòng)了OSPF進(jìn)程，沒有配置Router-id，那么OSPF會(huì)自動(dòng)選舉Router-id
• 如果此手動(dòng)指定Router-id需要重新啟動(dòng)OSPF進(jìn)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(jī)
  • Init交換Hello報(bào)文
  • 2Way交換Hello報(bào)文
  • Exstart交換DD報(bào)文
  • Exchange交換DD報(bào)文
  • Loading交換LSR和LSU報(bào)文
  • Full交換LSACK報(bào)文

• 鄰居:兩臺(tái)路由器的狀態(tài)到達(dá)2Way，建立鄰居關(guān)系。不能交換信息
• 鄰接:兩臺(tái)路由器的狀態(tài)到達(dá)Full，建立鄰接關(guān)系?？梢越粨Q信息

• 鄰居發(fā)現(xiàn)：通過Hello報(bào)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(diǎn)到點(diǎn)類型（P2P）
• 非廣播多路訪問（NBMA）
• 點(diǎn)到多點(diǎn)（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(jí)進(jìn)行選舉的，默認(rèn)優(yōu)先級(jí)為1
• 優(yōu)先級(jí)高的將成為DR，次高的將成為BDR，優(yōu)先級(jí)為0則不參與選舉
• 如果優(yōu)先級(jí)相同，選舉Router-id大的為DR，次大的成為BDR

• DR和BDR具有搶先機(jī)制，誰先啟動(dòng)，誰就成為DR或BDR
• 更改優(yōu)先級(jí)為0[R2-GigabitEthernet0/0/1]ospf dr-priority 0
• 更改優(yōu)先級(jí)后需要重啟OSPF進(jìn)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(jìn)程用戶視圖下reset ospf process
• 修改OSPF優(yōu)先級(jí)，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(gè)骨干區(qū)域
• 非骨干區(qū)域必須有一個(gè)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(gè)或兩個(gè)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(shí)運(yùn)行兩種路由協(xié)議的路由器，連接兩個(gè)自治系統(tǒng)的路由器

• 每個(gè)區(qū)域都維護(hù)一個(gè)獨(dú)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(hào)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(rèn)證

• 接口認(rèn)證
• 區(qū)域認(rèn)證

# 基于接口認(rèn)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(rèn)證優(yōu)于區(qū)域認(rèn)證

實(shí)驗(yàn)二：如圖配置IP地址，需求使用OSPF配置，實(shí)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(hào)
	Message Type: Hello Packet (1) 
	Packet Length: 48  //包長(zhǎng)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(rèn)證字段，沒有配置為空
	Auth Data ( none): 0000000000000000
0SPF Hello Packet  //Hello報(bào)文
	Network Mask: 255. 255.255.0 
	Hello Interval [sec]: 10  //Hello報(bào)文間隔時(shí)間為10s
> Options: 0x02， (E) External Routing
	Router Priority: 1  //路由優(yōu)先級(jí)
	Router Dead Interval [sec]: 40  //死亡時(shí)間40s，是Hello報(bào)文存活時(shí)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(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制（HDLC）和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議(PPP)是兩種典型的串口封裝協(xié)議

PPP是IE面試會(huì)考到的重點(diǎn)

HDLC

• HDLC(High-level Data Link Control)：高級(jí)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(hào)幀
• 串行接口可以借用Loopback接口的IP地址和對(duì)端建立連接

實(shí)驗(yàn)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(jìn)入串口
[R1-Serial1/0/0]link-protocol hdlc  //接口默認(rèn)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(diǎn)到點(diǎn)的鏈路層協(xié)議
• 主要用于在全雙工的同異步鏈路上進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸
• PPP組件：

• PPP鏈路建立過程

• PPP鏈路中啟動(dòng)后會(huì)進(jìn)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(rèn)證參數(shù)
  • 鏈路信息
• PPP認(rèn)證需要發(fā)送Request請(qǐng)求
  • 認(rèn)可，對(duì)端會(huì)回復(fù)ACK，會(huì)建立連接
  • 不認(rèn)可，對(duì)端會(huì)回復(fù)NAK，不會(huì)建立連接
  • 無法識(shí)別，對(duì)端會(huì)回復(fù)reject，不會(huì)建立連接
• Request在Establish階段不被認(rèn)可或無法識(shí)別會(huì)進(jìn)入FALL階段，建立連接失敗
• Request通過認(rèn)可通過后會(huì)進(jìn)入OPENED階段，認(rèn)證不通過會(huì)進(jìn)入FALL，進(jìn)入終結(jié)階段，建立連接失敗
• 認(rèn)證通過，會(huì)進(jìn)入Network階段，也叫NCP（網(wǎng)絡(luò)層控制協(xié)議）階段，然后進(jìn)入IPCP階段，互推地址，建立連接成功
• 關(guān)閉連接，進(jìn)入CLOSING，然后進(jìn)入終結(jié)階段，關(guān)閉連接

實(shí)驗(yàn)四-PAP認(rèn)證：如圖拓?fù)洌渲肐P地址，配置PPP的PAP認(rèn)證。

需要添加接口卡，使用串行線連接串行接口

LCP報(bào)文：

LCP協(xié)商參數(shù)：

• 認(rèn)證的方式有兩種：
  • 明文認(rèn)證——PAP
  • 密文認(rèn)證——Chap，需要MD5的計(jì)算

PPP認(rèn)證模式-Chap

• 認(rèn)證方發(fā)送Challenge報(bào)文，發(fā)起認(rèn)證請(qǐng)求
• 被認(rèn)證方收到報(bào)文后，會(huì)進(jìn)行MD5計(jì)算，回復(fù)Response報(bào)文
• 認(rèn)證方收到報(bào)文后，會(huì)進(jìn)行加密的報(bào)文與收到的報(bào)文進(jìn)行信息的對(duì)比
• 正確會(huì)回復(fù)Success報(bào)文，錯(cuò)誤會(huì)回復(fù)Failure報(bào)文

實(shí)驗(yàn)四-Chap認(rèn)證：如圖配合IP地址，配置PPP的Chap認(rèn)證。

IPCP靜態(tài)地址協(xié)商

• R1發(fā)送Configure-Request報(bào)文，包含自己接口的IP地址
• R2收到報(bào)文后，會(huì)跟接口地址匹配，不沖突，會(huì)回復(fù)一個(gè)Configure-Ack的報(bào)文，同時(shí)會(huì)發(fā)送一個(gè)Configure-Request報(bào)文
• R1同樣會(huì)與接口地址匹配，不沖突，會(huì)回復(fù)一個(gè)Configure-Ack報(bào)文
• 建立連接，可以互推地址

IPCP動(dòng)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(huì)發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求報(bào)文附帶0.0.0.0這個(gè)IP地址給RTB
• RTB收到后，會(huì)回復(fù)一個(gè)Nak報(bào)文，并且附帶從地址池中選出一個(gè)沒有使用的IP地址
• RTA收到報(bào)文后，會(huì)請(qǐng)求使用附帶的IP地址
• RTB收到報(bào)文后，會(huì)回復(fù)一個(gè)Ack報(bào)文，確認(rèn)此IP地址可以使用
• RTB發(fā)送Configure-Request報(bào)文，附帶本接口的IP地址
• RTA收到報(bào)文后，會(huì)與本地接口的IP地址匹配，在同一個(gè)網(wǎng)段，就會(huì)回復(fù)Ack報(bào)文
• 完成動(dòng)態(tài)地址協(xié)商的過程

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