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

千千梦丶琪  论坛元老 | 2025-3-28 06:18:16 | 显示全部楼层 | 阅读模式
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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，接口会天生 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天生 1类LSA(Router LSA) ，用于形貌该区域内直毗连口的链路状态信息，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：形貌路由器自身的直连链路状态。
  • 关键字段：
  1. [R4]display ospf lsdb      
  2. OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1
  3.    Link State Database
  4.                 Area:0.0.0.0
  5. Type           LinkState ID         AdvRouter           Age     Len       Sequence        Metric
  6. Router         1.1.1.1              1.1.1.1              4       36       80000001         1562
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  1. [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
  2. OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1
  3.         Area:0.0.0.0
  4.     Link State Database
  5. Type          : Router             #LS类型：1类LSA（Router LSA）
  6. Ls id         : 1.1.1.1            #LSA的名字。1类LSA中为该路由器的router-id
  7. Adv rtr       : 1.1.1.1            #通告者：1类LSA中为LSA的始发者的router-id
  8. Ls age        : 312                #老化时间
  9. Len           : 36                 #报文长度
  10. Options       :  E                 #特殊区域标识
  11. seq#          : 80000001           #序列号
  12. chksum        : 0x20fc             #校验和
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2.2 1类LSA的四种链路范例



  • StubNet ：用于形貌一条路由信息（叶子）
  1. Link ID : 1.1.1.1             #用于描述这条路由信息的网络号   
  2. Data    : 255.255.255.255     #用于描述这条路由信息的网络掩码
  3. Metric  : 0                   #用于描述该路由器到达这个目的网络的开销值
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  • P-2-P ： 用于形貌直连链路上网络范例为P2P或者P2MP的邻居（树干）
  1. Link ID : 2.2.2.2             #用于描述该邻居路由器的router-id  
  2. Data    : 12.1.1.1            #用于描述本路由器链接该邻居的接口IP地址
  3. Metric  : 1562                #用于描述本路由器到达该邻居的开销值
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  • TransNet ：用于形貌直连链路上网络范例为广播或者NBMA的邻居
  1. 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
  2. Data    : 192.168.1.2         #用于描述自身直连的伪节点的接口IP地址
  3. Metric  : 1                   #用于描述本路由器到达伪节点的开销值
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  • Virtual ：用来形貌vlink虚链路上的邻居信息
  1. Link ID : 2.2.2.2             #用于描述该邻居路由器的router-id
  2. Data    : 34.1.1.4            #用于描述本路由器链接该邻居的接口IP地址
  3. Metric  : 2                   #用于描述本路由器到达该邻居的开销值
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三、OSPF路由表天生验证

3.1 检察LSDB

  1. [R4]display ospf lsdb
  2. OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1
  3. Link State Database
  4. Area:0.0.0.0
  5. Type LinkState ID AdvRouter Age Len Sequence Metric
  6. Router 1.1.1.1 1.1.1.1 4 36 80000001 1562
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3.2 检察OSPF路由表

  1. [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
  2.         OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1
  3.                Routing Tables
  4. Routing for Network
  5. Destination         Cost     Type            Nexthop       AdvRouter             Area
  6. 1.1.1.1/32          0        Stub            1.1.1.1       1.1.1.1               0.0.0.0
  7. 12.1.1.0/24         1562     Stub            12.1.1.1      1.1.1.1               0.0.0.0
  8. 2.2.2.2/32          1562     Stub            12.1.1.2      2.2.2.2               0.0.0.0
  9. Total  Nets : 3
  10. Intra  Area : 3   Inter Area : 0          ASE : 0       NSSA : 0
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  1. [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。
  2. Route Flags : R  - relay , D – download to fib
  3. --------------------------------------------------------------------------------------------------
  4. Routing tables : Public
  5.            Destinations : 7                Routes : 7
  6. Destination/Mask         Proto       Pre       Cost        Flags   Nexthop            Interface
  7.    1.1.1.1/32            Direct      0         0            D      127.0.0.1          LoopBack0
  8.    2.2.2.2/32            OSPF        10        1562         D      12.1.1.2           Serial0/0/0
  9.   12.1.1.0/24            Direct      0         0            D      12.1.1.1           Serial0/0/0
  10.   12.1.1.1/32            Direct      0         0            D      127.0.0.1          Serial0/0/0
  11.   12.1.1.2/32            Direct      0         0            D      12.1.1.2           Serial0/0/0
  12.   127.0.0.0/8            Direct      0         0            D      127.0.0.1          InLoopBack0
  13.   127.0.0.1/32           Direct      0         0            D      127.0.0.1          InLoopBack0
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3.3 检察全局路由表

  1. [R1]display ip routing-table protocol ospf         
  2. Route Flags : R  - relay , D – download to fib
  3. ------------------------------------------------------------------------------
  4. Public routing table : OSPF
  5.            Destinations : 1                Routes : 1
  6. OSPF routing table status : <Active>
  7.            Destinations : 1                Routes : 1
  8. Destination/Mask         Proto       Pre       Cost        Flags   Nexthop            Interface
  9.    2.2.2.2/32            OSPF        10        1562         D      12.1.1.2           Serial0/0/0
  10. OSPF routing table status : <Inactive>
  11.            Destinations : 0                Routes : 0
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四、2类LSA详解

4.1 2类LSA的作用与天生条件



  • 作用：形貌广播网络中 伪节点(DR) 的信息，包含网络掩码和毗连的实节点（路由器）列表。
  • 天生条件：仅在网络范例为广播/NBMA且存在DR的链路中天生。
  • 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

  1. [R1]display ospf lsdb network 192.168.1.2
  2. OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1
  3.         Area:0.0.0.0
  4.     Link State Database
  5. Type          : Network             #LS类型：2类LSA（Network LSA）。用来描述伪节点的信息
  6. 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
  7. 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
  8. Ls age        : 263                 #老化时间
  9. Len           : 36                  #报文长度
  10. Options       :  E                  #特殊区域标识
  11. seq#          : 80000003            #序列号
  12. chksum        : 0x5c5f              #校验和
  13. 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）
  14. Priority      : Low                 #优先级
  15.       Attached Router    2.2.2.2
  16.       Attached Router    3.3.3.3                   #用于描述该伪节点直连的邻居信息（树干）
  17.       Attached Router    4.4.4.4
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4.3 拓扑与路由信息的对应关系

信息范例形貌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关键利用命令

5.1 常用检察命令

  1. <AR1>display ospf lsdb           #查看OSPF数据库
  2. <AR1>display ospf lsdb router 1.1.1.1       #查看1类LSA具体信息
  3. <AR1>display ospf lsdb network 192.168.1.2     #查看2类LSA具体信息
  4. <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
  5. <AR1>display ip routing-table   #这里面是所有经过加表原则pk后胜出的路由
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5.2 路由表验证示例

  1. [R1]display ospf routing          #验证SPF树
  2.         OSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1
  3.                Routing Tables
  4. Routing for Network
  5. Destination         Cost     Type            Nexthop       AdvRouter             Area
  6. 12.1.1.0/24         1        Transit        12.1.1.1      1.1.1.1               0.0.0.0
  7. 13.1.1.0/24         1562     Stub           13.1.1.1      1.1.1.1               0.0.0.0
  8. 23.1.1.0/24         2        Transit        12.1.1.2      5.5.5.5               0.0.0.0
  9. 24.1.1.0/24         1563     Stub           12.1.1.2      2.2.2.2               0.0.0.0
  10. 45.1.1.0/24         1564     Stub           12.1.1.2      5.5.5.5               0.0.0.0
  11. Total  Nets : 5
  12. Intra  Area : 5   Inter Area : 0          ASE : 0       NSSA : 0
复制代码
  1. [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
  2. Route Flags : R  - relay , D – download to fib
  3. ------------------------------------------------------------------------------
  4. Public routing table : OSPF
  5.            Destinations : 3                Routes : 3
  6. OSPF routing table status : <Active>
  7.            Destinations : 3                Routes : 3
  8. Destination/Mask         Proto       Pre       Cost        Flags   Nexthop            Interface
  9.    23.1.1.0/24           OSPF        10        2            D      12.1.1.2           GigabitEthernet0/0/0
  10.    24.1.1.0/24           OSPF        10        1563         D      12.1.1.2           GigabitEthernet0/0/0
  11.    45.1.1.0/24           OSPF        10        1564         D      12.1.1.2           GigabitEthernet0/0/0
  13. OSPF routing table status : <Inactive>
  14.            Destinations : 0                Routes : 0
复制代码
六、SPF算法与LSDB关系

6.1 拓扑计算流程


  • 收集所有1类LSA（实节点信息）和2类LSA（伪节点信息）
  • 构建网络拓扑图（树干毗连关系）
  • 计算最短路径树（SPF树）
  • 天生叶子路由条目


  • 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类LSA的泛洪范围：仅在宣告接口所属的区域内传播。
  • 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。
  • 路由表天生逻辑：通过整合1类LSA中的链路状态信息，天生区域内准确的直连和邻居路由条目。
7.1 OSPF链路状态天生规则


  • 接口状态天生

    • 当路由器接口启用OSPF并宣告进进程后，自动天生 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

  • LSA天生逻辑

    • 单区域：每台路由器天生1个1类LSA，形貌本区域直毗连口状态
    • 多区域：每台路由器在每个直连区域天生1个1类LSA，仅在该区域内泛洪

7.2 1类LSA链路范例解析

链路范例应用场景形貌内容关键字段示例StubNet直连网段路由信息（叶子）Link ID=网络号，Metric=0P-2-P点对点/点对多点链路直接邻居拓扑（树干）Link ID=邻居Router IDTransNet广播/NBMA网络伪节点毗连关系（树干）Link ID=DR接口IPVirtual虚链路(Vlink)跨区域虚毗连信息Data=虚链路本地接口IP
7.3 2类LSA核心特性



  • 天生条件：广播网络中存在DR时自动天生
  • 双重形貌：

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