路由基础之OSPFRouterID及DR和BDR的选举

Posted 2022-05-07 晚风挽着浮云

理解OSPF Router-ID

1：原理概述：

一些动态路由协议要求使用Router-ID作为路由器的身份标示，如果在启动这些路由协议时没有指定Router-ID,则路由进程可能无法正常启动。

Router-ID选举规则为，如果通过Router-ID命令配置了Router-ID，则按照配置结果设置。在没有配置Router-ID的情况下，如果存在配置了IP地址的Loopback接口，则选择Loopback接口地址中最大的地址作为Router-ID；如果没有已配置IP地址的Loopback接口，则从其他接口的IP地址中选择最大的地址作为Router-ID(不考虑接口的UpDown状态).

当且仅当被选为Router-ID的接口IP地址被删除/修改，才触发重新选择过程，其他情况(例如接口处于DOWN状态；已经选取了一个非Loopback接口地址后又配置了一个Loopback接口地址；配置了一个更大的接口地址等)不触发重新选择的过程。

Router-ID改变之后，各协议需要通过手工执行reset命令才会重新选取新的Router-ID。

2：实验目的：

理解Router-ID的选举规则

掌握OSPF手动配置Router-ID的方法

理解OSPF中Router-ID必须唯一的意义

3：连接拓扑图，开始实验：

4：我们首先配置好接口和OSPF：

AR1:

#
interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 10.0.1.254 255.255.255.0 
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 ip address 10.0.12.1 255.255.255.0 
#
interface NULL0
#
ospf 1 
 area 0.0.0.0 
  network 10.0.0.0 0.0.0.255 
  network 10.0.1.0 0.0.0.255 
  network 10.0.12.0 0.0.0.255

AR2:

#
interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 10.0.12.254 255.255.255.0 
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 ip address 10.0.23.254 255.255.255.0 
#
interface GigabitEthernet2/0/0
 ip address 10.0.24.1 255.255.255.0 
#
interface NULL0
#
ospf 1 
 area 0.0.0.0 
  network 10.0.0.0 0.0.0.255 
  network 10.0.12.0 0.0.0.255 
  network 10.0.23.0 0.0.0.255 
  network 10.0.24.0 0.0.0.255

AR3:

#
interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 10.0.23.1 255.255.255.0 
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 ip address 10.0.2.254 255.255.255.0 
#
interface NULL0
#
ospf 1 
 area 0.0.0.0 
  network 10.0.0.0 0.0.0.255 
  network 10.0.2.0 0.0.0.255 
  network 10.0.23.0 0.0.0.255

AR4:

#
interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 10.0.24.254 255.255.255.0 
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 ip address 10.0.3.254 255.255.255.0 
#
interface NULL0
#
ospf 1 
 area 0.0.0.0 
  network 10.0.3.0 0.0.0.255 
  network 10.0.24.0 0.0.0.255

配置完成后，我们查看各个路由器的路由表：

AR1：

 

AR2:

 

AR3:

AR4:

我们验证网络的连通性：

 

PC1与PC2和PC3互通；

我们开始下一步：

5：我们验证Router-ID选举规则：

在进行基础配置之前，在AR1上使用display router id 命令来查看当前设备上

的Router-ID;

因为我们刚刚配置了接口。所以我们查看Router-ID是有信息的；

 

如果我们没有配置的话，它是没有的，

我们查看AR1的接口信息：

 

我们接下来在AR1上配置环回端口：

 

我们查看当前设备的router id 可以观察到，当前端口router id为10.0.1.254，而不是loopback环回接口地址1.1.1.1,这是为什么呢？

原因是接口配置顺序会影响Router-ID的选举，因为设备上第一次配置的物理接口的地址，该动作会触发Router-ID的选举，而此刻，设备上也有且仅有该物理地址，所以该地址便会Router-ID所使用，后续即使再配置了环回接口地址也不会使用。同理，如果第一次配置的是其他接口物理接口的地址，或者是环回接口的地址，都会被Router-ID所使用；

在AR1上删除G0/0/0接口的IP地址，并再次查看此时设备的Router-ID

 

我们再次查看AR1的Router-ID

 

我们发现删除当前Router-ID所使用的IP地址时。便会触发重新选举，按照环回接口优先的规则选择用1.1.1.1作为Router-ID；

我们也可以采用手动配置的方式强制指定AR1的Router-ID为1.1.1.1，这样配置的优点是，即使该地址现在已经不是AR1的任何接口地址，也可以修改为Router-ID（删除该环回接口也不会触发重新选举，验证省略）

该信息表示Router-ID已经被修改，请重启相应的路由协议进行更新。即当前全局配置的Router-ID已经被更新，如果目前设备上已经运行了OSPF协议，需要重置OSPF协议进程或者重启整合路由器才可以使得OSPF协议中Router-ID也同步更新使用该新的全局Router-ID，需要使用reset ospf process 命令来重置OSPF协议进程；

6：我在开始的时候就做了基础配置，实现了全网互通，接下来我们给其他三个路由器配置上OSPF协议的私有Router-ID，如果不配置，则默认使用全局下的Router-ID。

注意分区设备全局下的Router-ID和路由协议的Router-ID，因为环回接口是逻辑接口比物理接口更加稳定。在对网络操作时，网络管理员有可能误操作导致物理接口地址删除，或者改动，而环回接口则一般不会去改动；

AR1：

 

AR2:

 

AR3:

 

AR4:

 

我们将每台路由器的Router-id都配置了一遍，也都查看了一遍，目的是理解OSPF的Router-ID

我们查看各个路由器的OSPF的邻居关系：

AR1:

 

AR2:

 

AR3:

 

AR4:

 

我们现在的截图是为了下面的实验，用来做对比：

7：我们现在修改AR2的Router-ID为3.3.3.3,即AR3的Router-ID，使AR3和AR2的Router-ID重叠，并重置协议进程使该配置生效；

 

待协议收敛后，再次查看AR2的OSPF的邻居信息；

 

可以观察到,AR2和AR3的邻居关系消失；

此时，我们测试其连通性；

 

网络已经发生故障，无法正常通信。验证了OSPF建立了直连邻居关系时，Router-ID一定不能重叠。

那么如果OSPF非直连邻居Router-ID重叠会产生什么现象，我们不用想也知道，肯定是不通；（此处实验我们就省略喽）

 

实验结论：

1. OSPF协议的Router-ID务必要在整个路由选择域内保持唯一；
2. 在OSPF路由中会使用route id来标识路由器的序列号，竞选DR和BDR根据router-id的大小进行。
3. Loopback口叫回环口，是一个虚拟的接口，如果路由器不关机，即使物理接口全都down了，loopback口还是会存在的，一般loopback口是用来检测和管理主机等，因为它在正常的情况下是非常稳定的。
4. Router-ID在OSPF中，起到了一个表明身份的作用，不同的router-id表明了一个OSPF进程中不同路由器的身份。一般如果不手工指定的话，会默认用loopback口来作为router-id，就如同我前面说的，因为loopback口非常稳定，不会受链路的up/down的影响。
5. 如果loopback口没有地址，会用物理接口上最大的IP地址作为router-id，如果连物理接口都没有，路由器会提示手工指定一个router-id.

 

OSPF中DR和BDR的选举

1：基础概念：

在OSPF的广播类型网络和NBMA类型网络中，如果网络中有n台路由器，若任意两台路由器之间都需要建立邻接关系，则需要建立n❌（n-1）/2个邻接关系，即当路由器很多时，则需要建立和维护的邻接关系就很多，两两之间需要发送的报文也就很多，这会造成很多内容重复的报文在网络中传递，浪费了设备的带宽资源。因此在广播和NBMA类型的网络中，OSPF协议定义了指定路由器DR(Designated Router),即所有其他路由器都只将各自的链路状态发送给DR，再以DR以组播方式发送至所有路由器，大大减少了OSPF数据包的发送。

但是如果DR由于某种故障而失效，此时网络中必须重新选举DR，并同步链路状态信息，这需要较长的时间为了缩短这个过程，OSPF协议又定义了BDR(Backup Designated Router)的概念，作为DR路由器的备份，当DR路由器失效时，BDR成为DR，并再选举新的BDR路由器。其他非DR/BDR路由器都称为DR Other路由器。

每一个含有至少两个路由器的广播类型网络或NBMA类型网络都会选举一个DR和BDR，选举规则是首先比较DR优先级，优先级高者成为DR，次高的成为BDR。如果优先级相等，则Router-ID数值高的成为DR，次高的成为BDR 。如果一台路由器的DR优先级为0，则不参与选举。需要注意的是，DR是在某个广播或者NBMA网段内进行选举的，是针对路由器的接口而言的。某台路由器在一个接口上可能是DR，在另一个接口上有可能是BDR，或者是DR Other。

若DR、BDR已经选举完毕，人为修改任何一台路由器的DR优先级值为最大，也不会抢占成为新的DR或BDR，即OSPF的DR/BDR选举是非抢占的。

2：实验目的：

理解OSPF在哪种网络类型中会选举DR/BDR

掌握OSPF DR/BDR的选举规则

掌握如何更改设备接口上的DR优先级

理解OSPF DR/BDR选举的非抢占特性

基础概念有些难以理解，我们用实验来更加详细地讲述OSPF中DR/BDR的选举；

3：实验开始：

 

我们首先先做一些基本的基础配置，先让网络互通；

配置命令如下：

AR1:

#
interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 172.16.1.1 255.255.255.0 
#
interface GigabitEthernet0/0/1
#
interface NULL0
#
interface LoopBack0
 ip address 1.1.1.1 255.255.255.255 
#
ospf 1 
 area 0.0.0.0 
  network 172.16.1.0 0.0.0.255

AR2:

#
interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 172.16.1.2 255.255.255.0 
#
interface GigabitEthernet0/0/1
#
interface NULL0
#
interface LoopBack0
 ip address 2.2.2.2 255.255.255.255 
#
ospf 1 
 area 0.0.0.0 
  network 172.16.1.0 0.0.0.255

AR3:

#
interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 172.16.1.3 255.255.255.0 
#
interface GigabitEthernet0/0/1
#
interface NULL0
#
interface LoopBack0
 ip address 3.3.3.3 255.255.255.255 
#
ospf 1 
 area 0.0.0.0 
  network 172.16.1.0 0.0.0.255

AR4:

#
interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 172.16.1.4 255.255.255.0 
#
interface GigabitEthernet0/0/1
#
interface NULL0
#
interface LoopBack0
 ip address 4.4.4.4 255.255.255.255 
#
ospf 1 
 area 0.0.0.0 
  network 172.16.1.0 0.0.0.255

记得在每个路由器中手动配置Router id

配置完成后，我们尝试是否可以ping通，pc1 ping pc4

 

可以ping通，我们进入下一步实验；

同时重启四台路由器上的OSPF进程，或者直接同时重启设备；

命令：

<路由>reset ospf process

重启后检查OSPF邻居建立情况：

 

可以观察到，AR2此时已经和其他路由器成功建立起OSPF邻居关系。

其他设备在此省略；

我们接下来查看默认DR/BDR状态；

可以观察到在此广播区域中，AR3为DR，AR2为BDR;

这是由于在默认情况下，每台路由器上DR优先级为1，此时是通过Router-ID的数值高低进行比较的；

接下来在每台设备上相关接口下修改OSPF的网络类型为点到多点；

[Huawei]int g0/0/0
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]os 
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ospf net 
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ospf network-type p  
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ospf network-type p2mp

配置完成后，在AR1上再次观察此时OSPF的DR/BDR选举情况；

可以观察到，DR/BDR都为none，验证了在点到多点的网络类型中不选举DR/BDR,同样在点到点网络中也是，这里不再赘述；

4：现在根据要求，网管要使用性能好的处理能力较强的AR1成为DR，性能次之的AR2成为BDR，而性能最差的AR4不能参加DR和BDR的选举，由此来完成网络的优化。

首先将OSPF网络类型还原为默认的广播网络类型：

[Huawei]int g0/0/0
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]os 
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ospf net 
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ospf network-type b  
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ospf network-type broadcast

每台路由器都配置完成后

修改AR1端口G0/0/0的优先级为100，AR2为50，AR4为0，AR3为保持默认不变；

AR1:

#
interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 172.16.1.1 255.255.255.0 
 ospf dr-priority 100

AR2:

#
interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 172.16.1.2 255.255.255.0 
 ospf dr-priority 50

AR4:

#
interface GigabitEthernet0/0/0
 ip address 172.16.1.4 255.255.255.0 
 ospf dr-priority 0

配置完成后，我们查看各个路由器的DR/BDR选举状态；

 

注意：如果发现DR/BDR都没有改变，那就重新启动OSPF进程；

此时我们所查看的路由器的DR/BDR的选举情况，在该广播网络中，AR1为DR，AR2为BDR，实现了网络的需求；

 

实验结论：

OSPF选举规则，在广播网络中，优先级越大者，被选举为DR，次者为BDR；

备注：如有错误，请谅解！

此文章为本人学习笔记，仅供参考！如有重复！！！请联系本人！