多区域OSPF路由协议

华为ENSP--多区域OSPF路由协议实验详解

#  IPv6产生背景

> ​    **（1）地址空间的耗尽：**因特网呈指数级发展，导致IPv4地址空间几乎耗尽。虽然采用了子网划分、CIDR和NAT地址转换技术，但这没有从根源解决地址耗尽的问题
>
> ​    **（2）IP层安全需求的增长：**IPv4设计时没有考虑到安全的问题。虽然现在IPSec协议可以提供对IPv4数据包的安全保护，但协议只是个可选选项。目前企业之间还是使用各自私有的安全方案
>
> ​    **（3）更好的实时QoS支持的需求：**在IPv4的首部中包含服务类型字段（TOS），但是在实际使用上，并没有真正的使用。

​    实际上，就是随着时代的发展，IPv4没有地址给人人们上网了，所以出来的IPv6。但现在的主流还是IPv4



# IPv6的特点

​    与IPv4相比，IPv6由以下特点

​    **（1）新的首部格式：**简化为固定的40字节，去掉了在IPv4首部的一些不必要的字段，并将一些可选字段放在了IPv6首部后面的扩展首部中。

![](/static/img/网络协议详解--IPv6/69a505eb0d2c43698f7df379e6180570.png)


​    **（2）巨大的地址空间：**IPv6的地址从IPv4的32比特增大到128比特，地址空间为2的128次方

​    **（3）层次化的地址结构：**相比较于IPv4地址，IPv6地址的分配更加规范，利于路由聚合（缩减IPv6路由表规模）、路由快速查询

​    **（4）即插即用：**IPv6支持无状态地址自动配置（SLAAC），终端接入更加简单

​    **（5）安全特性：**IPsec、真实源地址认证等保证端到端安全；避免NAT破坏端到端通信的完整性

​    **（6）增强的QoS特性：**额外定义了流标签字段，可谓应用程序或者终端所用，针对特殊的服务和数据流，分配特定的资源



# IPv6的地址

## 地址格式

​    IPv6的128比特位分为8组，每组16比特，每组写成十六进制数的形式，组与组之间用冒号分开，称为冒号十六进制法，如（2001:0DB8:85A3:08D3:1319:8A2E:0270:7344）

> **优化写法：**
>
> ​    （1）在每一组的十六进制数中，前面的数字都是0的话，就可以将这些0省略掉。如一组0002，可以省略记为2
>
> ​    （2）如果一组全为0或多组连续全0，则可以用一对 “ :: ” 来代替。如（2001:0DB8:0000:0000:85A3...）可以省略为（2001:0DB8::85A3...）。***注：这种方法只能使用一次***



## 单播地址

​    所有格式前缀不是组播格式前缀（1111 1111）的IPv6地址都是IPv6单播格式（任播格式和单播格式相同）。IPv6单播地址和IPv4单播地址一样可聚合

![](/static/img/网络协议详解--IPv6/244777810c3540ea9965f7871436e250.png)



### （1）全局单播地址**（Global Unicast Address）**：以2000::/3开头

![](/static/img/网络协议详解--IPv6/684e05bdd32041dabd8530749959ac50.png)


> - IPv6的全球单播地址和任播地址的格式相同
> - 使用全球路由前缀，这是一种能向上聚合，最终到达ISP的结构
> - 单个接口可分配多个任意类型的地址（单播、组播、任播）
> - 单个支持IPv6的接口至少含有一个环回地址（::1/128）和一个本地链路地址
> - 每个接口可选择性的拥有多个唯一的本地地址和全球地址



### （2）链路本地地址**（Link-Local Unicast Address）**： 以FE80::/10开头

![](/static/img/网络协议详解--IPv6/0a1eb3a9ae204dd08a301527b89868e1.png)


> - 链路本地地址的范围限制在链路之内，在IPv6接口上通过使用指定的链路本地地址前缀（FE80::/10）和64位接口标识符动态创建
> - 链路本地地址用于自动地址配置、邻居发现和路由器发现
> - 链路本地地址可连接相同本地网络的设备，而且无需全球地址
> - 使用链路本地地址通信时，因每个接口都连接到FE80::/10，所以必须指定传出接口



### （3）本地站点地址**（Site-Local Unicast Address，已废弃）**：以FEC0::/10开头

​    早期用于在组织内部进行数据通信，但后来被唯一本地地址（Unique-Local Address）所取代



### （4）**唯一本地地址（Unique-Local Address）：**

> - 尽管唯一本地地址仅在本地网络中使用，但它们是通过一种机制生成的，以确保在全球范围内的**唯一性**。这避免了在不同网络之间出现地址冲突的可能性。
> - 唯一本地地址在全局IPv6网络上是**不可路由**的，这意味着它们不会被路由到互联网上的其他部分。这有助于保护本地网络的隐私和安全。
> - 唯一本地地址以**FC00::/7作为固定前缀**，进一步细分为FC00::/8（保留）和FD00::/8（实际使用）。其中，FD00::/8是实际用于分配的唯一本地地址空间。



### 其他地址

​    在单播中还有一些地址，如：保留地址（由IETF使用）、环回地址（::1/128）、未指定地址（::/128）



## 任播地址

​    IPv6任播地址格式和单播地址格式相同，用来标识一组接口的地址。一般这些接口粟裕不同的节点，发往任播地址的报文被发送到这组接口中与其最近的接口

> - 任播地址与多播地址类似，多个节点共享一个任播地址，但只有一个节点期待接收给任播地址的数据报。
> - 任播使一种到最近节点的发现机制成为可能，对于客户机和服务器之间不需要有特定关系的一些服务特别有用，如域名服务器和时间服务器。



## 组播地址

IPv6中没有广播，用组播代替

> - **ff00::/8**：表示组播地址范围
> - 主要组播地址包括： 
>   - ff02::1：所有节点地址，发送到该地址的数据包会被本地链路上的所有节点接收
>   - ff02::2：所有路由器地址，发送到该地址的数据包会被本地链路上的所有路由器接收
>   - ff05::1:3：用于DHCPv6（Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6）的组播地址



# IPv6配置（Huawei设备）

### 1、使能IPv6

```
# 使能设备转发IPv6单播报文，包括本地报文的发送和接收
[Huawei]ipv6

# 在接口视图下，在接口上使能该接口的IPv6功能
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ipv6 enable
```


### 2、配置接口的链路本地地址

```
# 在接口视图下，通过手工或自动的方式，配置接口的链路本地地址

# 手工方式
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ipv6 address ipv6-address link-local

# 自动方式
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ipv6 address auto link-local
```


### 3、配置接口的单播地址

```
# 在接口视图下，通过手工或自动（有状态或无状态）的方式，配置接口的全球单播地址

# 手工方式
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ipv6 address { ipv6-address prefix-length | ipv6-address/prefix-length }

# 自动方式
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ipv6 address auto { global | dhcp }
```


### 4、配置IPv6静态路由

```
[Huawei]ipv6 route-static dest-ipv6-address prefix-length { interface-type interface-number [ nexthop-ipv6-address ] | nexthop-ipv6-address } [ preference prefernece ]
```


### 5、查看接口的IPv6信息

```
[Huawei]display ipv6  interface [ interface-type interface-number | brief ]
```


### 6、查看邻居表信息

```
[Huawei]display ipv6 neighbors
```


### 7、使能系统发布RA报文功能

```
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]undo ipv6 nd ra halt
```


# 实例

> 需求：
>
> - AR1和AR2之间使用静态IPv6地址互联
> - AR2作为DHCP服务器给AR3的GE0/0/0分配全球单播地址
> - AR4的GE0/0/0接口通过AR2的RA进行无状态地址自动配置
> - 配置静态路由，实现各设备之间互访

![](/static/img/网络协议详解--IPv6/3c64e4fb75b74be9a192882d2510aaa2.png)

### 

###     在AR1、AR2、AR3、AR4全局和相关接口使能IPv6功能，同时自动生成链路本地地址（以AR1为例）

```
[AR1]ipv6
[AR1]interface GigabitEthernet 0/0/0
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]ipv6 enable 
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]ipv6 address auto link-local	
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]q
```

###     在AR1、AR2相应接口配置静态IPv6全球单播地址

```
# AR1配置
[AR1]interface GigabitEthernet 0/0/0
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]ipv6 address 2001::1 64
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]q


# AR2配置
[AR2]interface GigabitEthernet 0/0/0
[AR2-GigabitEthernet0/0/0]ipv6 address 2002::1 64	
[AR2-GigabitEthernet0/0/0]q
[AR2]interface GigabitEthernet 0/0/1
[AR2-GigabitEthernet0/0/1]ipv6 address 2003::2 64
[AR2-GigabitEthernet0/0/1]q
[AR2]interface GigabitEthernet 0/0/2
[AR2-GigabitEthernet0/0/2]ipv6 address 2001::2 64
[AR2-GigabitEthernet0/0/2]q
```


###     在AR2上配置DHCPv6服务器功能，AR3接口通过DHCPv6方式获取全球单播地址

```
# AR2配置
[AR2]dhcp enable 
Info: The operation may take a few seconds. Please wait for a moment.done.
[AR2]dhcpv6 pool ren1
[AR2-dhcpv6-pool-ren1]address prefix 2002::/64
[AR2-dhcpv6-pool-ren1]q
[AR2]interface GigabitEthernet 0/0/0
[AR2-GigabitEthernet0/0/0]dhcpv6 server ren1
[AR2-GigabitEthernet0/0/0]q


# AR3配置
[AR3]dhcp enable 
Info: The operation may take a few seconds. Please wait for a moment.done.
[AR3]interface GigabitEthernet 0/0/0
[AR3-GigabitEthernet0/0/0]ipv6 address auto dhcp
[AR3-GigabitEthernet0/0/0]q
```

###     在AR2使能发布RA报文功能，AR4通过无状态地址配置获取地址

```
# AR2配置
[AR2]interface GigabitEthernet 0/0/1	
[AR2-GigabitEthernet0/0/1]undo ipv6 nd ra halt 
[AR2-GigabitEthernet0/0/1]q


# AR4配置
[AR4]interface GigabitEthernet 0/0/0
[AR4-GigabitEthernet0/0/0]ipv6 address auto global 
[AR4-GigabitEthernet0/0/0]q
```

###     给AR1、AR3、AR4设备配置静态路由

```
# AR1配置
[AR1]ipv6 route-static 2002:: 15 2001::2


# AR3配置
[AR3]ipv6 route-static :: 0 2002::1


# AR4配置
[AR4]ipv6 route-static 2001:: 64 2003::1
[AR4]ipv6 route-static 2002:: 64 2003::1
```

网络协议详解--IPv6

 关于OSPF路由的基础概述可以看看这篇博客

[动态路由---OSPF协议基础![img](https://csdnimg.cn/release/blog_editor_html/release2.4.5/ckeditor/plugins/CsdnLink/icons/icon-default.png?t=PBP8)https://blog.csdn.net/ZZZCY2003/article/details/141335261](https://blog.csdn.net/ZZZCY2003/article/details/141335261)

# 区域内路由计算

## LSA概述

> - LSA是OSPF进行路由计算的关键依据
> - OSPF的LSU报文可以携带多种不同类型的LSA
> - 各种类型的LSA拥有相同的报文头部

![](/static/img/OSPF路由计算/4395f29466fe4212a248077aa25834e0.png)


>  **重要字段解析**
>
>  - LS Age（链路状态老化时间）：表示LSA已经生存的时间，单位为秒。LSA被始发时，该字段为0，随着LSA在网络中被泛洪，该时间逐渐累加，当到达MaxAge (缺省值为3600s)时，LSA不再用于路由计算
>  - Options（可选项）：每一个bit都对应了OSPF所支持的某种特性
>  - LS Type（链路状态类型）：指示本LSA的类型
>  - Link Start ID（链路状态ID）：不同的LSA，该字段定义不同
>  - Advertising Router（通告路由器）：产生该LSA的路由器的Router ID
>  - LS　Sequence　Number（链路状态序列号）：当LSA每次有新的实例产生时，序列号就会增加
>  - LS　Checksum（校验和）：用于保证数据的完整性和准确性
>  - Length：是一个包含LSA头部在内的LSA的总长度值
>
>  ***注：链路状态类型、链路状态ID、通告路由器三元组唯一标识一个LSA。老化时间、序列号、校验和用于判断LSA的新旧\***

![](/static/img/OSPF路由计算/dc1fe59923044c0c8e2a09df0f6bd434.png)


> **链路状态类型** 
>
> ![](/static/img/OSPF路由计算/be662d8f78154e9b87021fe20143e5c8.png)

 其中类型2、网络LSA是由DR生成，描述网络上所有路由器的连接状态



## Router-LSA

### **报文格式**

![](/static/img/OSPF路由计算/10da482ef6ab4f1e91cf4220f5d0305b.png)


> - V (Virtual Link) ：如果产生此LSA的路由器是虚连接的端点，则置为1
> - E (External) ：如果产生此LSA的路由器是ASBR ,则置为1
> - B (Border ) ：如果产生此LSA的路由器是ABR ,则置为1
> - links：LSA中的Link (链路)数量。Router LSA使用Link来承载路由器直连接口的信息

| Link Type                                                    | Link ID                              | Link Data                            |
| ------------------------------------------------------------ | ------------------------------------ | ------------------------------------ |
| Point-to-Point(P2P)：描述一个从本路由器到邻居路由器之间的点到点链路,属于拓扑信息 | 邻居路由器的Router ID                | 宣告该Router LSA的路由器接口的IP地址 |
| TransNet：描述一个从本路由器到一个Transit网段(例如MA或者NBMA网段)的连接,属于拓扑信息 | DR的接口IP地址                       | 宣告该Router LSA的路由器接口的IP地址 |
| StubNet：描述一个从本路由器到一个Stub网段(例如Loopback接口)的连接,属于网段信息 | 宣告该Router LSA的路由器接口的IP地址 | 该Stub网络的网络掩码                 |



### **Router LSA描述P2P网络**

![](/static/img/OSPF路由计算/b65d7a37d1eb4ff38ef2c5b2a714f845.png)

```
<Huawei>display ospf lsdb router self-originate
```

![](/static/img/OSPF路由计算/639684eda41f42dbad5c8798582a3236.png)


## Network-LSA

### 报文格式

![](/static/img/OSPF路由计算/49d75a283f0547c1b0c78b3bfdc841d1.png)

> - Link State ID：DR的接口IP地址
> - Network Mask：MA网络的子网掩码
> - Attached Router：连接到该MA网络的路由器的Router-ID (与该DR建立了邻接关系的邻居的Router-ID，以及DR自己的Router-ID)，如果有多台路由器接入该MA网络，则使用多个字段描述



## SPF计算过程

> ![](/static/img/OSPF路由计算/63fc94d1cde141ceb284eca374a1e4cd.png)
>
> 其实这个候选列表可能不太看习惯，可以理解为原来的邻居列表，更看重的是开销值，从根节点开始，一个等级的子结点开始对比开销值，开销低就移到最短路径树上。就是重复这个操作，若是有两个相同的结点但开销不同，则选择开销低的路径
>
> 
>
> 一直这样重复操作，最终得到最短路径树，后面就要计算最短路由
>
> ![](/static/img/OSPF路由计算/31dd44fa42eb42fe87c7392f72c3def5.png)


# 区域间路由计算

​    OSPF要求网络内的路由器同步LSDB，但是当网络规模达到一定程度时，LSDB会非常臃肿，设备根据LSDB进行计算也变得复杂。所以这时候就需要划分多区域

![](/static/img/OSPF路由计算/3ec8339f2def407c94ed54dd0ca52f17.png)

> 划分区域后，路由器主要分为两种角色：
>
> 区域内部路由器**IR**：所有接口同属于一个OSPF区域，如R1、R4、R5
>
> 区域边界路由器**ABR**：设备接口分别连接两个及两个以上不同区域，如R4、R5



### 区域间路由信息传递 

![](/static/img/OSPF路由计算/3f72ba9542084a279b82df8397841a1f.png)

> - R2依据Area 1内所泛洪的Router LSA及Network LSA计算得出192.168.1.0/24路由(区域内路由)，并将该路由通过Network Summary LSA通告到Area 0。R3根据Area 0中的该L SA可计算出到达192.168.1.0/24的区域间路由。
> - R3重新生成一份Network Summary LSA通告到Area 2中，至此所有OSPF区域都能学习到去往192.168.1.0/24的路由。



## Network Summary LSA

### 报文格式

![](/static/img/OSPF路由计算/de52424bb60c45989649407aa490a31e.png)

> - LS Type：取值3，代表Network Summary LSA
> - Link State ID：路由的目的网络地址
> - Advertising Router：生成LSA的Router ID
> - Network Mask：路由的网络掩码
> - metric：到目的地址的路由开销



## 区域间的防环机制

​    在多域间路由中，并没有使用SPF树算法，而是使用了星型拓扑，中心为Area 0。每个区域都需要和Area 0进行相连。其它区域之间不直接相连

![](/static/img/OSPF路由计算/bbce1fdafdc14c97a33afa66f1af20c4.png)

区域内则是使用SPF树算法，在区域外则使用星型拓扑进行防环机制

![](/static/img/OSPF路由计算/c5facc5114304d70b98295143633995f.png)


> 注：ABR不会将描述到达某个区域内网段路由的3类LSA在注入回该区域
>
> 因为3类LSA不会重新回到所处区域，所以上图中R1和R3都无法和10.0.2.2/32通信

OSPF路由计算

​	路由引入的主要作用是实现路由信息在不同路由协议之间的传递和学习。在大型企业网络中，多种路由协议共存是常态，为了实现全网互通，需要通过路由引入来传递路由信息。此外，执行路由引入时还可以部署路由控制，从而实现对业务流量的灵活把控

​    由于不同路由协议之间的路由算法、机制、开销等不同，不同的路由协议之间无法直接分彼此的路由；此时就需要通过路由引入技术将某个路由协议的路由引入到另一个路由协议中

***注：相同路由协议之间也可以引入***

![](/static/img/路由基础--路由引入/968c98945328419fbe42e63148c1d086.png)


​    类似上图就需要进行路由引入，在OSPF和IS-IS路由域的边界设备上进行操作，使得路由信息在两个动态路由协议之间传递。该方案不需要改变原有拓扑架构，部署较为简单，但可能有环路风险。



# 基础概念

## 路由引入的方向性

​    路由引入是具有方向性的，将路由信息从路由协议A引入到路由协议B ( A-to-B)，则路由协议B可获知A中的路由信息，但是此时，A还并不知晓B路由协议中的路由信息，除非配置B-to-A的路由引入。

所以真正的路由引入是要两边都要配置的

![](/static/img/路由基础--路由引入/299f0e293d9547b89f031466bf2c89d8.png)

同时，路由引入的方向性通常分为以下几种情况

> 1. **单点单向**：一台设备运行两种路由协议，这两种路由协议之间可以相互引入。
> 2. **单点双向**：一台设备运行两种路由协议，其中一种路由协议可以引入另一种路由协议的路由信息。
> 3. **双点双向**：两台设备分别运行不同的路由协议，这两种路由协议可以相互引入。但需要注意的是，双点双向的路由引入容易产生次优路径、路由环路等问题。



## 路由引入的优先级

​    在路由引入过程中，不同路由协议的路由信息可能会存在优先级差异。一般来说，内部路由的优先级高于外部路由。例如，在OSPF协议中，内部路由的优先级为10，而外部路由（如通过路由引入引入的路由）的优先级为150。这种优先级差异有助于在存在多条可选路径时选择最优路径



路由引入的优先级也带来了一些问题，比如：次优路径

​    次优路径是路由器相对于最佳路径而言的次优选择。不同的路由协议有不同的优先级（也称为管理距离），如OSPF的优先级高于RIP，BGP的优先级通常高于内部网关协议。当路由器从多个协议学习到相同的路由时，它会根据协议的优先级来选择路由，这可能导致次优路径的选择

> **优先级的选择：**
>
> 1. 掩码，掩码越长，优先级越高
> 2. 协议优先级
> 3. 度量值，开销

> **华为设备的优先级**
>
> - Direct：0
> - OSPF：10
> - IS-IS：15
> - Static：60
> - OSPF ASE：150
> - OSPF NSSA：150
> - IBGP：255
> - EBGP：255
>
> ***注：不同厂商路由优先级的协定不同***



## 路由引入的路由回灌

![](/static/img/路由基础--路由引入/6d46ca7b0f7143c6955e6c37abb60c6b.png)


​    其实路由回灌就是从路由器R1发出去的路由信息转了一圈又给R1。上图也是这样，直连路由10.1.1.0/24的信息从R1发出去给R2、R3，然后R2给R4，R4给R3，R3给回R1这样，造成了路由回灌

​    在实际上，我们需要尽可能地避免路由回灌，因为路由回灌会很大程度的造成路由环路问题



## 路由引入的初始度量值

> **华为设备**
>
> - 将其它协议引入到OSPF，默认开销为1，Type2，路由优先级为150（可以通过default cost修改初始度量值）
> - 将其它协议引入到ISIS，默认开销为0，Level-2，路由优先级为15（可以通过default cost修改初始度量值）
> - 将其它协议引入到BGP，默认开销为IGP的度量值，路由优先级为255（可以通过default med修改初始度量值）



# 实例

## 命令

```
[Huawei-ospf-1]import-route ospf ospf-id 
```


![](/static/img/路由基础--路由引入/434505df84f44ce6930b8d3c3f78e31f.png)

### 

## 配置OSPF、RIP各自区域网络

### AR1配置

```
[AR1]ospf 1
[AR1-ospf-1]area 0	
[AR1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.0 0.0.0.255
[AR1-ospf-1-area-0.0.0.0]q
[AR1-ospf-1]q
[AR1]interface g0/0/0
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 1.1.1.1 24
[AR1-GigabitEthernet0/0/0]q
```


### AR2配置（AR2作为ASBR）

```
[AR2]ospf 1
[AR2-ospf-1]area 0	
[AR2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.0 0.0.0.255
[AR2-ospf-1-area-0.0.0.0]q
[AR2-ospf-1]q
[AR2]rip 1
[AR2-rip-1]version 2
[AR2-rip-1]net	
[AR2-rip-1]network 192.168.1.0
[AR2-rip-1]q
[AR2]interface GigabitEthernet 0/0/1
[AR2-GigabitEthernet0/0/1]ip address 192.168.1.254 24
[AR2-GigabitEthernet0/0/1]q
[AR2]int GigabitEthernet 0/0/0
[AR2-GigabitEthernet0/0/0]ip address 1.1.1.2 24
[AR2-GigabitEthernet0/0/0]q
```


### AR3配置

```
[AR3]interface g0/0/0
[AR3-GigabitEthernet0/0/0]ip address 192.168.1.100 24
[AR3-GigabitEthernet0/0/0]q
[AR3]rip 1
[AR3-rip-1]version 2
[AR3-rip-1]net	
[AR3-rip-1]network 192.168.1.0
[AR3-rip-1]network 192.168.2.0
[AR3-rip-1]q
```


### PC5配置

![](/static/img/路由基础--路由引入/dcea580da58145968cb766689ed550e2.png)


现在配置这些后，各自区域是可以ping同各自区域内的设备，但路由信息还没有实现互通

## 在ASBR中进行配置，实现路由信息引入

```
# 给OSPF区域引入RIP路由信息
[AR2]ospf 1
[AR2-ospf-1]import-route rip 1
[AR2-ospf-1]dis this
[AR2-ospf-1]q

# 给RIP区域引入OSPF路由信息
[AR2]rip 1
[AR2-rip-1]import-route ospf 1
[AR2-rip-1]dis this
[AR2-rip-1]q
```


给ASBR配置好引入路由信息后，尝试查看路由信息

![](/static/img/路由基础--路由引入/3a733003369948dfbfbbfc6c31c94a3c.png)



 有些概念和在学习路由引入时，参考的是这篇博客， 很详细

[路由基本概念3——路由引入https://blog.csdn.net/m0_49864110/article/details/126627749](https://blog.csdn.net/m0_49864110/article/details/126627749)

前言

前言

IPv6产生背景