04、OSPF路由计算

先掌握1、2、3、4、5、7类LSA，明白它们由谁产生，作用，范围

LSA基本概念

• 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。

重要字段解释

• LS Age（链路状态老化时间）：此字段表示LSA已经生存的时间，单位是秒。
• 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 State ID（链路状态ID）：不同的LSA，对该字段的定义不同。
• 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。

链路状态类型、链路状态ID、通告路由器三元组唯一地标识了一个LSA。

链路状态老化时间 、链路状态序列号 、校验和用于判断LSA的新旧。

常见LSA类型

查看特定的LSA的命令

display ospf lsdb [类型] [LSA ID] [广告路由器ID]
# 例如，查看1类LSA
display ospf lsdb router

Router LSA

Router LSA（1类LSA）：每台OSPF路由器都会产生。它描述了该路由器直连接口的信息。

Router LSA只能在所属的区域内泛洪。

Link State ID ：1类LSA的Link State ID 为OSPF 的Rouer ID。

• 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。

每条Link均包含“链路类型”、“链路ID”、“链路数据”以及“度量值”这几个关键信息。路由器可能会采用一个或者多个Link来描述某个接口。

注意，StubNet类型的Link ID是网络地址，而不是IP地址。

实际上，1类LSA的Link Type有4种，还有一种类型是VLink。

扩展：Transit网段 vs Stub网段

特性	Transit网段	Stub网段
用途	用于转发数据包（中转网络）	用于描述末端网络（终点网络）
连接设备	多个路由器（至少一个 DR 和 BDR）	通常只有一个路由器
链路类型	多路访问（MA）或非广播多路访问（NBMA）	点对点链路、环回接口或直连网络
OSPF表示	Link Type = TransNet	Link Type = StubNet
Link ID	DR 的接口 IP 地址	网络的 IP 地址
Link Data	宣告 Router-LSA 的路由器接口 IP 地址	网络的子网掩码

Router LSA描述P2P网络

Router LSA描述TransNet

Network LSA

Network LSA（2类LSA） ：由DR产生，描述本网段的链路状态，在所属的区域内传播。

Network LSA 记录了该网段内所有与DR建立了邻接关系的OSPF路由器，同时携带了该网段的网络掩码。

• 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。即记录了MA网络中所有的RID。

思考题

1、ABCD

2、路由表优中选优，可能选中比ospf优先级高的其他的路由加入到路由表中。

区域划分

Router LSA和Network LSA只在区域内泛洪，因此通过区域划分在一定程度上降低网络设备的内存及CPU的消耗。

划分区域后，路由器可以分为两种角色：

• 区域内部路由器（Internal Router）：该类设备的所有接口都属于同一个OSPF区域。
• 区域边界路由器（Area Border Router）：该类设备接口分别连接两个及两个以上的不同区域（但至少有一个接口要属于骨干区域）。

OSPF区域间路由信息传递是通过ABR产生的Network Summary LSA（3类LSA）实现的。

Network Summary LSA只在始发区域泛洪。例如下图中，R2产生的3类LSA只在Area 0 中泛洪，R5收到的3类LSA是由R3重新生成的。

Network Summary LSA

Network Summary LSA（3类LSA）由ABR产生，用于向一个区域通告到达另一个区域的路由。

注意：一条三类LSA只能描述一条路由信息。

重要字段解释

• 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。

示例

区域间路由计算示例

区域间防环机制

环路的产生

防环机制1

OSPF要求所有的非骨干区域必须与Area0直接相连，区域间路由需经由Area0中转。

区域间的路由传递不能发生在两个非骨干区域之间，这使得OSPF的区域架构在逻辑上形成了一个类似星型的拓扑。

注意：OSPF要求ABR设备至少有一个接口属于骨干区域。

防环机制2

ABR不会将描述到达某个区域内网段路由的3类LSA再注入回该区域。

防环机制3

ABR从非骨干区域收到的3类LSA不能用于区域间路由的计算。

但是当，R1和R2、R3和R4之间的链路中断导致骨干区域不连续。

• R4将10.0.2.2/32路由以3类LSA的形式发送到Area 1。
• R5和R6可以根据上述3类LSA计算出10.0.2.2/32路由。
• R3从非骨干区域收到3类LSA，不进行路由计算，也不会将此3类LSA发送到其他区域。
• 此时，R1和R3都无法和10.0.2.2/32通信。

可以使用虚连接解决骨干区域不连续的问题。

虚连接的作用及配置

OSPF要求骨干区域必须是连续的，但是并不要求物理上连续，可以使用虚连接使骨干区域在逻辑上连续。

虚连接可以在任意两个ABR上建立，但是要求这两个ABR都有端口连接到一个相同的非骨干区域。

注意：虚连接的创建使OSPF协议可以通过非骨干区域通信，违背了OSPF区域间的防环规则，在某些场景下会导致路由环路的产生，因此不建议部署OSPF虚连接。

思考题

1. （判断题）一条Network Summary LSA只能描述一条路由信息。

   答案：对。

2. （简答题）OSPF如何避免区域间的路由环路？

   1. 所有非骨干区域都要与骨干区域直接相连，区域间的路由须经由骨干区域中转。
   2. ABR不会将描述到达某个区域内网段路由的3类LSA再注回到该区域中。
   3. ABR从非骨干区域收到的LSA不能用于区域间路由的计算。