路由简介
作为网络工程师，你需要为某园区规划网络，预计有路由器若干，网络拓扑如下：规划网络之前，我们先来了解一下路由的相关知识。
什么是路由
所谓的路由，通俗来说就是路由器后台里，一张由目的地址、子网掩码、下一跳构成的表；它的作用是告知路由器需要如何处理收到的数据包；比如，路由器收到了一个数据包之后，先拆掉二层，然后看三层的数据，假如目的ip是自己，则继续往下拆，自己处理；假如目的ip不是自己，则开始查路由，看看自己的路由表是否有这个包的下一跳，若是有的话，则送往下一跳；没有的话，则直接丢掉这个包；由此可见，路由表的下一跳不能是路由器本身，必须是对端，这个是写路由的时候常见的错误；路由表类似于我们现在的公交站牌，这站牌表是否包含你的目的地，有的话，则从这个站上车去往下一站，没有的话，就离开。
静态路由与动态路由
既然有动态路由，那么静态路由又是怎么回事呢？
在小型网络里，或者为了某个需求，或者临时需要，我们可以手动地在路由器上写路由表，告知路由器收到这个包的时候，可以送往某下一跳；这样的路由，称之为静态路由；可以预见这样的做法，假如是需求很多，网络很大，那是非常费力的；另外，数据的通畅必须要保障来回都可以通，那么手动写路由的话就要保证来回的都有。往往不是只写一条就可以完成的；因此，动态路由，应运而生；
在一个有众多路由器的网络里，为了让网络连通正常，每个路由器都需要知道各个其他路由器上的路由，动态路由正是这样的一种机制，同一区域里的各个路由器之间相互交换、相互学习路由表，并计算出最优路径。而且，还会根据网络拓扑的变化重新计算、重新学习；我们常见的两款动态路由是RIP和OSPF；
RIP
（Routing Information Protocol）我们可以将RIP理解为路由器上的某一个应用，它使用UDP的520端口进行数据应用；所有的RIP信息都封装在DUP中，源、目端口都是520；RIP路由器之间通过交换UDP520的信息构建路由表；
RIP的工作原理：
1 、初始化——RIP初始化时，会从每个参与工作的接口上发送请求数据包。该请求数据包会向所有的RIP路由器请求一份完整的路由表。该请求通过LAN上的广播形式发送LAN或者在点到点链路发送到下一跳地址来完成。这是一个特殊的请求，向相邻设备请求完整的路由更新。
2 、接收请求——RIP有两种类型的消息，响应和接收消息。请求数据包中的每个路由条目都会被处理，从而为路由建立度量以及路径。RIP采用跳数度量，值为1的意为着一个直连的网络，16，为网络不可达。路由器会把整个路由表作为接收消息的应答返回。
3、接收到响应——路由器接收并处理响应，它会通过对路由表项进行添加，删除或者修改作出更新。
4、 常规路由更新和定时——路由器以30秒一次地将整个路由表以应答消息地形式发送到邻居路由器。路由器收到新路由或者现有路由地更新信息时，会设置一个180秒地超时时间。如果180秒没有任何更新信息，路由的跳数设为16。路由器以度量值16宣告该路由，直到刷新计时器从路由表中删除该路由。刷新计时器的时间设为240秒，或者比过期计时器时间多60秒。Cisco还用了第三个计时器，称为抑制计时器。接收到一个度量更高的路由之后的180秒时间就是抑制计时器的时间，在此期间，路由器不会用它接收到的新信息对路由表进行更新，这样能够为网路的收敛提供一段额外的时间。
5、 触发路由更新——当某个路由度量发生改变时，路由器只发送与改变有关的路由，并不发送完整的路由表。
RIP的特点:
- 仅和相邻的路由器交换信息。如果两个路由器之间的通信不经过另外一个路由器，那么这两个路由器是相邻的。RIP协议规定，不相邻的路由器不交换信息。
- RIP只有两种信息：request message、response message；路由器交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息。即自己的路由表。
- 按固定时间交换路由信息，每隔30秒，根据收到的路由信息更新路由表。
- 能使用的最大距离为15（16表示不可达），这限制了只能用于中小型网络；
- RIP协议采用广播或组播进行路由更新，其中RIPv1使用广播，而RIPv2使用组播（224.0.0.9）
- RIP是一种距离矢量路由选择协议，通过上游邻居向下游路由器传递自己知道的全部路由信息，非常依赖邻居。
PIR的配置：（配置RIP主要的两条命令：开启RIP、宣告网段）
这里可以指定或者不指定版本，根据路由器的默认值来决定是version1还是version2；
整个工作过程，可以通过debug过程来看；调试完之后，一定要关闭debug；
OSPF (Open Shortest Path First开放式最短路径优先）
与RIP相比，她更受网络管理员青睐，主要优点如下：
（1）OSPF是一种链路状态协议，通过邻居得到的是链路状态信息，形成链路状态数据库，然后以自己为根通过SPF算法计算最优路径形成路由表；
（2）收敛速度快，能在最短的时间内将路由变化传递到整个自治系统；
（3）使用区域的概念，有利于减轻对路由器内存和CPU等资源的消耗，也可减少网络上的协议流量。
（4）没有跳数的限制，适用于更大的网络；
直接封装在IP层即第三层，所以只有协议号，是89.端口号相当于是对上层应用的一个标识，协议号是IP报头中的一个字段，用来标识上层协议。
OSPF的工作过程：
OSPF的数据包结构：
OSPF的数据字段包含5种OSPF报文类型的其中一种，依据运行情况决定；
IP数据报头中，协议号为89，代表OSPF；目的地址为224.0.0.5 or 224.0.0.6（DRother用224.0.0.6发送LSA给DR和BDR，DR用224.0.0.5给所有路由器发包）
以太网的mac地址=01-00-5e-00-00-05 or 01-00-5e-00-00-06
（因为发的是组播报文，所以不是封装对端的mac）
相关OSPF的几个术语简介
邻居（Neighbor）
只有邻接状态才会交换LSA，路由器会将链路状态数据库中所有的内容毫不保留地发给所有邻居，要想在OSPF路由器之间交换LSA，必须先形成OSPF邻居，OSPF邻居靠发送Hello包来建立和维护，Hello包会在启动了OSPF的接口上周期性发送，在不同的网络中，发送Hello包的间隔也会不同，当超过4倍的Hello时间，也就是Dead时间过后还没有收到邻居的Hello包，邻居关系将被断开。
Router-ID
网络中每台OSPF路由器都相当于一个人，OSPF路由器之间相互通告链路状态，就等于是告诉别人可以帮别人的忙，如此一来，如果路由器之间分不清谁是谁，没有办法确定各自的身份，那么通告的链路状态就是毫无意义的，所以必须给每一个OSPF路由器定义一个身份，就相当于人的名字，这就是Router-ID，并且Router-ID在网络中绝对不可以有重名，否则路由器收到的链路状态，就无法确定发起者的身份，也就无法通过链路状态信息确定网络位置，OSPF路由器发出的链路状态都会写上自己的Router-ID，可以理解为该链路状态的签名，不同路由器产生的链路状态，签名绝不会相同。
每一台OSPF路由器只有一个Router-ID，Router-ID使用IP地址的形式来表示，确定Router-ID的方法为：
★1 .手工指定Router-ID。
★2 .路由器上活动Loopback接口中IP地址最大的，也就是数字最大的，如C类地址优先于B类地址，一个非活动的接口的IP地址是不能被选为Router-ID的。
★3 .如果没有活动的Loopback接口，则选择活动物理接口IP地址最大的。
注：如果一台路由器收到一条链路状态，无法到达该Router-ID的位置，就无法到达链路状态中的目标网络。
Router-ID只在OSPF启动时计算，或者重置OSPF进程后计算。
邻接（Adjacency）
两台OSPF路由器能够形成邻居，但并不一定能相互交换LSA，只要能交换LSA，关系则称为邻接（Adjacency）。邻居之间只交换Hello包，而邻接（Adjacency）之间不仅交换Hello包，还要交换LSA。
DR/BDR
当多台OSPF路由器连到同一个多路访问网段时，如果每两台路由器之间都相互交换LSA，那么该网段将充满着众多LSA条目，为了能够尽量减少LSA的传播数量，通过在多路访问网段中选择出一个核心路由器，称为DR（Designated Router），网段中所有的OSPF路由器都和DR互换LSA，这样一来，DR就会拥有所有的LSA，并且将所有的LSA转发给每一台路由器；DR就像是该网段的LSA中转站，所有的路由器都与该中转站互换LSA，如果DR失效后，那么就会造成LSA的丢失与不完整，所以在多路访问网络中除了选举出DR之外，还会选举出一台路由器作为DR的备份，称为BDR（Backup Designated Router），BDR在DR不可用时，代替DR的工作，而既不是DR，也不是BDR的路由器称为Drother，事实上，Dother除了和DR互换LSA之外，同时还会和BDR互换LSA。
其实不难看出，DR与BDR并没有任何本质与功能的区别，只有在多路访问的网络环境，才需要DR和BDR，DR与BDR的选举是在一个二层网段内选举的，即在多个路由器互连的接口范围内，与OSPF区域没有任何关系，一个区域可能有多个多路访问网段，那么就会存在多个DR和BDR，但一个多路访问网段，只能有一个DR和BDR；选举DR和BDR的规则为：
★比较接口优先级
选举优先级最高的成为DR，优先级数字越大，表示优先级越高，被选为DR的几率就越大，次优先级的为BDR，优先级范围是0-255，默认为1，优先级为0表示没有资格选举DR和BDR。
★Route-Id大小
如果在优先级都相同的情况下，Route-Id 最大的成为DR，其次是BDR，数字越大，被选为DR的几率就越大。
因为所有路由器都能与DR和BDR互换LSA，所以所有路由器都与DR和BDR是邻接（Adjacency）关系，而Drother与Drother之间无法互换LSA，所以Drother与Drother之间只是邻居关系。
在一个多路访问网络中，选举DR和BDR是有时间限制的，该时间为Wait时间，默认为4倍的Hello时间，即与Dead时间相同，如果OSPF路由器在超过Wait时间后也没有其它路由器与自己竞争DR与BDR的选举，那么就选自己为DR；当一个多路访问网络中选举出DR与BDR之后，在DR与BDR没有失效的情况下，不会进行重新选举，也就是在选举出DR与BDR之后，即使有更高优先级的路由器加入网络，也不会影响DR与BDR的角色，在越出选举时间（Wait时间）后，只有DR与BDR失效后，才会重新选举。DR失效后，会同时重新选举DR与BDR，而在BDR失效后，只会重新选举BDR。DR和BDR与Drother的数据包处理会有所不同，
所有OSPF路由器，包括DR与BDR，都能够接收和传递目标地址为224.0.0.5的数据包。只有DR和BDR才能接收和传递目标地址为224.0.0.6的数据包。
由此可见，Drother路由器将数据包发向目标地址224.0.0.6，只能被DR和BDR接收，其它Drother不能接收；而DR和BDR将数据包发向目标地址224.0.0.5，可以被所有路由器接收。
链路状态（Link-State）
链路状态（LSA）就是OSPF接口上的描述信息，例如接口上的IP地址，子网掩码，网络类型，Cost值等等，OSPF路由器之间交换的并不是路由表，而是链路状态（LSA），OSPF通过获得网络中所有的链路状态信息，从而计算出到达每个目标精确的网络路径。OSPF路由器会将自己所有的链路状态毫不保留地全部发给邻居，邻居将收到的链路状态全部放入链路状态数据库（Link-State Database），邻居再发给自己的所有邻居，并且在传递过程中，绝对不会有任何更改。通过这样的过程，最终，网络中所有的OSPF路由器都拥有网络中所有的链路状态，并且所有路由器的链路状态应该能描绘出相同的网络拓朴。
OSPF区域
因为OSPF路由器之间会将所有的链路状态（LSA）相互交换，毫不保留，当网络规模达到一定程度时，LSA将形成一个庞大的数据库，势必会给OSPF计算带来巨大的压力；为了能够降低OSPF计算的复杂程度，缓存计算压力，OSPF采用分区域计算，将网络中所有OSPF路由器划分成不同的区域，每个区域负责各自区域精确的LSA传递与路由计算，然后再将一个区域的LSA简化和汇总之后转发到另外一个区域，这样一来，在区域内部，拥有网络精确的LSA，而在不同区域，则传递简化的LSA。区域的划分为了能够尽量设计成无环网络，所以采用了Hub-Spoke的拓朴架构，也就是采用核心与分支的拓朴，如下图：
区域的命名可以采用整数数字，如1、2、3、4，也可以采用IP地址的形式，0.0.0.1、0.0.0.2，因为采用了Hub-Spoke的架构，所以必须定义出一个核心，然后其它部分都与核心相连，OSPF的区域0就是所有区域的核心，称为BackBone 区域（骨干区域），而其它区域称为Normal 区域（常规区域），在理论上，所有的常规区域应该直接和骨干区域相连，常规区域只能和骨干区域交换LSA，常规区域与常规区域之间即使直连也无法互换LSA，如上图中Area 1、Area 2、Area 3、Area 4只能和Area 0互换LSA，然后再由Area 0转发，Area 0就像是一个中转站，两个常规区域需要交换LSA，只能先交给Area 0，再由Area 0转发，而常规区域之间无法互相转发。
是如何工作以及工作工作过程只需了解即可；详情可参考思科PPT;
的相关命令：
