IP 转发原理
路由器工作在 OSI 模型中的第三层，也就是网络层。路由器通过逻辑的地址（IP 地址）来划分区别不同的网络，实现网络之间的互联和隔离，并且路由器不转发广播消息，把广播消息限制在各自区域的网络中，发送到其他网络的数据先被发送到路由器，再由路由器转发出去。
路由器的核心是全局路由表，通过路由器的所有数据转发都要经过全局路由表来实现。路由是指导 IP 报文发送的路径信息，是报文从源端到目的端的整条传输路径。
路由有两个基本功能：路由决策和报文转发。
路由决策：当报文从路由器到达目的网段有多条路由可达时，路由会进行决策，选择出最优的路由放入到路由表中。最优的路由选择与路由协议的优先级，与路由协议使用的不同度量值有关。
报文转发：路由器可以根据路由表中最优的路由进行数据转发。路由器会首先查找路由表，判断是否有去往该目的网络的路由，通常情况下会丢弃数据。反之，根据路由表中的相应表项发送数据到目的网络。
路由协议概述
路由器使用一些路由协议来构建路由表。路由协议是路由器之间交互信息的一种语言，共享网络状态和网络可达性的一些消息，创建和维护路由表，提供最佳转发路径。
根据来源不同，路由表中的路由通常分为 3 类：
通过链路层协议发现的路由（也称为接口路由或直连路由），不需要配置。
通过由网络管理员手工配置的静态路由。
通过动态路由协议发现的路由（比如 RIP、OSPF、IS-IS、BGP等）。
动态路由协议适用于网络拓扑结构十分复杂，手工配置静态路由工作量大，而且容易出现错误。这时，就可用动态路由协议，通过它们各自的路由算法，让其自动发现和修改路由，无须人工维护，但动态路由协议开销大，配置复杂。动态路由协议中较为常用的就是 RIP、OSPF 了。
RIP 基本原理及配置
作为一种动态路由协议，RIP 协议定义了两种报文类型：请求报文（Request）和响应报文（Response）。请求报文是用来向邻居发送“请求更新”，而响应报文用来发送路由更新。
启用 RIP 之后，它将向相邻的路由器发送 Request 报文用来请求邻居所包含的路由，邻居收到 Request 报文后，把自身包含的 RIP 协议中学习到的路由表封装在 Response 报文中向对应接口广播。对方提取 Response 报文中的路由表项（网络前缀、度量值等），以此类推形成最终的 RIP 路由表。
RIP 协议使用单一的“跳数”（Hop）来度量网络的优劣，一跳表示与发出通告的路由器相直连的网络，每经过一个路由器（或网络）跳数加一。RIP 协议的最大可用跳数为 15 跳，而到达 16 跳时网络将不可达，不会被放入路由表。RIP 的路由选择以最小跳数为原则。在华为设备上，RIP 协议的优先级（Preference）为 100。
RIP 配置实例：
PC1：
1 | IP地址：192.168.1.2 掩码：255.255.255.0 网关：192.168.1.1 |
PC2：
1 | IP地址：192.168.2.2 掩码：255.255.255.0 网关：192.168.2.1 |
R1：
1 | [R1]int g0/0/0 |
R2：
1 | [R2]int g 0/0/0 |
配置完成后，PC1应能访问另一网段的PC2。
OSPF 基本原理及配置
OSPF 是基于链路状态算法的IGP内部网关路由协议。在同一个区域内的所有路由器交换 LSA 链路状态通告，构建 LSDB 链路状态数据库，每台路由器以本路由器为根，基于 LSDB 执行 SPF 算法，生成 SPF 树，计算到每个目的地的最短路径，产生路由表。
OSPF 的特点：
支持 CIDR：
在发布路由信息时携带子网掩码信息，使得路由信息不再局限于有类网络。
支持区域划分：
允许自治系统内的网络被划分成区域来管理。
无路由自环：
支持区域划分，所以区域内部的路由器都使用 SPF 最短路径算法，保证了区域内部无环路。
路由变化收敛速度快：
OSPF 被设计为触发式更新方式，且对拓扑变化敏感，因此路由收敛速度会加快。
使用IP组播收发协议数据：
使用组播和单播收发协议数据，因此网络占用更小。
支持多条等值路由：
当到达目的地有多条等值开销路径时，流量被均衡地分担在这些等值开销路径上，实现了负载分担。
支持协议报文认证：
OSPF 路由器之间的报文可以配置为必须经过验证才能交换。通过验证可以提高网络的安全性。
OSPF配置实例：
R1：
1 | [R1]int g 0/0/0 |
R2:
1 | [R2]int g 0/0/0 |
R3：
1 | [R3]int g 0/0/1 |
R4：
1 | [R4]int g 0/0/1 |
配置完成后，基于R3的环回测试口 Ping R4的环回测试口，是否全网互通。
1 | [R3-ospf-1-area-0.0.0.1]ping -a 33.1.1.1 44.1.1.1 |
OSPF和RIP的区别：
OSPF 是一个开放的标准路由协议，不仅可以部署在企业网中，同时也可以部署在运营商级的 IP 网络中。OSPF 基于链路状态算法，而 RIP 基于距离矢量算法；对比 RIP，OSPF 是一种更高级的内部网关协议。
RIP 的路由选路原则只是简单的基于跳数，而无法根据链路带宽等资源进行选择，这样会导致一条高带宽的路径反而没有被选择，而 OSPF 协议会根据链路状态来综合考虑，进行选路，从而完全解决了这个问题。
由于 OSPF 路由收敛快、无跳数限制、通告有关链路的信息，不定期发送路由表更新，因此更适合大规模网络使用。
2020年6月12日 完结
参考：《华为HCNA认证详解与学习指南》周亚军 等编著。