路由协议：静态路由、OSPF 与 BGP

这一课你将能做到

1. 配置静态路由并用最长前缀原则解释路由匹配结果
2. 用「邻居表 → 数据库 → 路由表」三件套读懂 OSPF
3. 用一句话讲清 BGP 为什么叫「路径向量」，以及它和 OSPF 的本质区别

为什么要学

路由是「包往哪走」的唯一答案。K8s 的 CNI、云上的路由表、公司到云的专线，全是路由的变体。面试里「OSPF 和 BGP 的区别」是网络岗必考题；运维日常里「补一条路由解决回程不通」是高频操作。这一课先给你能上手的命令，再给你能讲出来的直觉。

先建立图像

            ┌──────┐   ┌──────┐   ┌──────┐
内网A ──────┤ R1   ├───┤ R2   ├───┤ R3   ├────── 内网B
            └──────┘   └──────┘   └──────┘
 OSPF: R1↔R2↔R3 互相通告链路状态，各自算最短路径（一个组织内）
 BGP:  企业网 ↔ ISP ↔ ISP 按策略与路径选路（组织之间）

R1 路由表（简化）:
  10.1.0.0/16  → 直连 eth0            （最长前缀优先）
  10.2.0.0/16  → 下一跳 192.168.12.2  （OSPF 学到，管理距离 110）
  0.0.0.0/0    → 下一跳 203.0.113.1   （默认路由，兜底）

跟着做

步骤 1：Linux 上配静态路由

# 场景：本机去 10.2.0.0/16 要绕行网关 192.168.1.254
sudo ip route add 10.2.0.0/16 via 192.168.1.254 dev eth0
ip route show                 # 验证已入表
ip route get 10.2.0.5         # 模拟查表：这个包会从哪出
sudo ip route del 10.2.0.0/16 via 192.168.1.254   # 删除

步骤 2：一分钟起一个动态路由实验

docker run -d --name r1 --privileged frrouting/frr:v8.4.0
docker exec r1 vtysh -c "show ip route"    # FRR：开源路由套件，命令风格同 Cisco

真机 / 模拟器上的 OSPF 三件套（Cisco 风格）：

show ip ospf neighbor     # 邻居表：谁活着
show ip ospf database     # LSDB：全网链路状态地图
show ip route ospf        # 路由表里 O 开头的条目

步骤 3：验证最长前缀原则

sudo ip route add 10.2.1.0/24 via 192.168.1.1     # 更长的前缀
ip route get 10.2.1.5     # → 192.168.1.1（/24 赢了 /16）
ip route get 10.2.2.5     # → 192.168.1.254（回落到 /16）

步骤 4：用 traceroute 看逐跳选路

traceroute -n example.com     # 每一行 = 一台路由器
mtr -n -c 20 example.com      # 持续观察丢包与延迟在哪一跳

步骤 5：两台 FRR 容器把 OSPF 跑起来

# r1 与 r2 的互联接口各配同网段 IP，再启用 OSPF
docker exec r1 vtysh -c "conf t" -c "interface eth1" \
  -c "ip address 192.168.12.1/24" -c "router ospf 1" -c "network 192.168.12.0/24 area 0"
docker exec r2 vtysh -c "conf t" -c "interface eth1" \
  -c "ip address 192.168.12.2/24" -c "router ospf 1" -c "network 192.168.12.0/24 area 0"
docker exec r1 vtysh -c "show ip ospf neighbor"   # 状态到 Full 即邻接成功
docker exec r1 vtysh -c "show ip route ospf"      # 学到对端通告的网段

邻接到 Full 后，往其中一台注入一条 loopback 网段，再断开互联链路观察路由如何自动绕行——动态路由「链路挂了自动换路」的体感就有了。

讲清楚要点

1. 路由表三要素：目的网段、下一跳、出接口。匹配三级顺序：最长前缀优先 → 管理距离（协议可信度）→ 度量值（路径优劣）。
2. 静态路由适合小型、边缘、路径明确的场景；缺点是链路挂了不会自动绕行，除非配浮动静态路由（备份条目调大管理距离）或上动态协议。
3. OSPF（链路状态）：每台路由器泛洪自己的链路状态，全网各自用 SPF 算最短路径；收敛快、区域内无环，适合一个管理域内。
4. BGP（路径向量）：不追求「最短」，追求「按策略可控」；用 AS_PATH 防环，是互联网的骨架，也是多云 / 多专线选路的基础。
5. 管理距离直觉（Cisco 默认）：直连 0 > 静态 1 > OSPF 110 > RIP 120，数字越小越可信——同网段多来源时由它决定谁进表。

你可能会懵的地方

• 都是动态路由，为什么互联网用 BGP 而不是 OSPF？ OSPF 假设域内互信、规模可控，几千节点收敛就吃力；BGP 按域自治、可注入商业策略（选路跟着钱走），能扩展到百万条路由。

• 默认路由 0.0.0.0/0 什么时候用？ 出口唯一时必配——公司、家庭、VPC 的公网出口都是默认路由；它前缀最短永远最后匹配，是最安全的兜底。

• 浮动静态路由是什么？ 同一目的配两条静态路由，备份那条管理距离调大（如 ip route 10.2.0.0/16 x.x.x.x 200）；主链路挂了备份自动顶上。

• 云上的路由表也算路由协议吗？ 本质是静态路由 + 云控制面自动维护；对等连接、专线网关会自动注入路由，相当于云替你跑了「受控的路由」。

• 黑洞路由有什么用？ ip route add blackhole 10.9.9.0/24 直接丢弃目标流量，常用于防回环与封禁恶意网段，比 ACL 更早生效。

错法对照

错法	问题	正解
只配去程不查回程	SYN 到了，SYN-ACK 回不去	路由必须双向可达，两端各 ip route get 验证
静态路由指向不可达下一跳	路由在表但不通	下一跳必须直连可达，先 ping 网关
OSPF 两端区域 / 掩码 / MTU 不一致	邻居起不来或卡 EXSTART	逐项核对 Hello 参数，看 neighbor 列表
生产 BGP 不配过滤	学到垃圾路由打爆表	必配前缀过滤 + 最大前缀数限制
用 metric 调静态路由主备	静态路由不看 metric	用管理距离做浮动静态

卡点急救

1. 包出得去回不来：在对端执行 ip route get 本机IP；回程无路由 = 静默丢包，表现为 telnet 永远 SYN 无响应。
2. OSPF 邻居卡 EXSTART/EXCHANGE：MTU 不匹配（云上不同网卡类型常见），统一 MTU 或配 mtu-ignore。
3. 加了路由还是不通：ip route get 目标 看命中的是不是你那条；被更长前缀截胡是头号原因。

面试常问

• OSPF 邻接建立过程？ Down → Init（收到 Hello）→ 2-Way → ExStart（协商主从）→ Exchange（交换 DBD 摘要）→ Loading（LSR/LSU 要详情）→ Full。至少说清：Hello 建邻居、DBD 同步摘要、LSR 补详情、最后跑 SPF 算路。

• OSPF 和 BGP 的区别（三句话版）？ OSPF 是 IGP、链路状态、域内算最短路径；BGP 是 EGP、路径向量、域间按策略选路；OSPF 区域内靠 SPF 防环，BGP 靠 AS_PATH 防环。

• 一个包到达路由器后的转发流程？ 收帧 → 校验并剥二层头 → TTL 减一重算校验 → 查路由表最长前缀 → 重写二层头（源 MAC = 自己，目 MAC = 下一跳）→ 从出接口发出。

自测三问

1. 路由匹配的三级优先顺序是什么？
2. 为什么默认路由能兜住所有流量？
3. OSPF 快在哪，BGP 稳在哪？

小结一句话

路由 = 带策略的查表转发；IGP 管域内速度，BGP 管域间策略，最长前缀是唯一裁判。

延伸

• RFC 2328：OSPF 版本 2
• 下一课：交换与二层——VLAN、STP 与链路聚合。