OSPF之多区域
1. OSPF路由协议
1）LSA类型
单区域中的LSA
产生范围: 仅在单区域中产生并泛洪
包含类型:
第一类LSA（路由器LSA）
第二类LSA（网络LSA）
第一类LSA（路由器LSA）
产生者: 所有运行OSPF的路由器
描述内容: 路由器自身的直连链路信息
特点: 每个OSPF路由器都会产生
第二类LSA（网络LSA）
产生者: 广播多路访问网络中的DR路由器
包含信息:
当前广播多路访问网络的子网掩码信息
当前DR路由器连接的一组路由器的Router ID
适用范围: 仅在广播型多路访问网络中产生
2. OSPF单区域存在问题
1）OSPF单区域存在的问题
数据库膨胀：单区域中链路状态数据库(LSDB)会非常庞大，占用大量内存，SPF算法计算开销大。如同游戏地图越大占用的显卡资源越多。
拓扑变化影响：LSA洪泛范围覆盖整个区域，任何拓扑变化都会导致所有路由器重新计算路由（就像地图上任何小改动都需要全部重绘）
路由汇总限制：无法进行路由汇总，导致路由表条目过多，查找效率低下（最长掩码匹配原则使精确路由条目持续增加）
2）OSPF多区域解决方案
区域划分优势
独立数据库：每个区域维护独立的LSDB，显著减小数据库规模
洪泛隔离：LSA洪泛被限制在区域内，拓扑变化影响范围可控（如区域1变化仅影响本区域路由计算）
路由汇总：在区域边界(ABR)可进行路由汇总，压缩路由表规模
多区域基本结构
骨干区域：Area 0必须连续存在，作为核心中转区域
非骨干区域：必须直接连接Area 0，区域间路由需经Area 0中转（形成星型拓扑）
特殊区域：Stub/NSSA等特殊区域可进一步优化路由传播
区域边界路由器(ABR)
数据库特性：ABR维护多个LSDB（必须包含Area 0的数据库）
路由转换：将区域内拓扑信息转换为三类LSA（路由信息）传递到其他区域
开销调整：跨区域传递时需要重新计算路由开销值（如区域1到区域0的路径开销会重新计算）
自治系统边界路由器(ASBR)
外部路由引入：通过五类LSA传播外部路由信息
位置通告：需要四类LSA告知ASBR的位置信息（如区域2的ASBR需要通过四类LSA告知Area 0）
3）OSPF的LSA分类
LSA1：Router LSA
发起路由器: 每个运行OSPF的路由器都会生成
洪泛范围: 仅在描述区域内泛洪
作用: 描述路由器的直连拓扑信息
内容特点:
包含路由器所有接口状态
记录链路类型(P2P/StubNet等)和开销值
Link State ID为路由器自身的Router ID
LSA2：Network LSA
发起路由器: 由DR(指定路由器)生成
洪泛范围: 仅在所属区域内泛洪
作用:
描述多路访问网络(广播/NBMA)
包含该网络上所有连接的路由器列表
关键字段:
Link State ID为DR接口的IP地址
包含子网掩码信息
列出所有与DR形成邻接关系的路由器
LSA3：Summary LSA
发起路由器: 由ABR(区域边界路由器)产生
洪泛范围: 在区域内泛洪(非ASBR所在区域)
作用:
描述区域间的路由信息
携带目的网络地址和掩码
包含ABR到目的网络的度量值
特点:
Link State ID为目的网络地址
相比1/2类LSA显著减少数据库大小
允许路由汇总(减少路由表条目)
LSA4：ASBR LSA
发起路由器: 由与ASBR同区域的ABR产生
洪泛范围: 在区域内泛洪(除ASBR所在区域)
作用:
描述去往ASBR的可达性
包含ASBR的Router ID
提供ABR到ASBR的开销值
协同工作:
与5类LSA配合描述外部路由
4类告诉"怎么去ASBR"，5类告诉"ASBR知道哪些外部路由"
LSA5：External LSA
发起路由器: 由ASBR(自治系统边界路由器)产生
洪泛范围: 整个OSPF路由域(除特殊区域)
作用:
描述OSPF外部路由信息
包含外部网络地址和掩码
可设置外部路由的开销值(默认type2)
关键参数:
Link State ID为外部网络地址
开销值可通过import-route static cost配置
默认使用Type2外部度量(不累加内部开销)
LSA类型对比
拓扑信息LSA:
1类(路由器LSA): 描述路由器直连拓扑
2类(网络LSA): 描述多路访问网络拓扑
4类(ASBR LSA): 描述ASBR可达性
路由信息LSA:
3类(汇总LSA): 区域间路由
5类(外部LSA): 自治系统外部路由
7类(NSSA LSA): NSSA区域外部路由
洪泛范围差异:
1/2类: 单区域内
3/4类: ABR连接的区域内
5类: 整个自治系统(除特殊区域)
多区域优势
解决的问题:
减少LSDB规模(通过区域边界汇总)
降低SPF计算开销
限制拓扑变化影响范围
实现路由聚合(减小路由表)
实际效果:
外部区域路由用3类LSA表示(1条代替多条)
区域内部仍保留详细拓扑(1/2类LSA)
ABR必须至少有一个接口在Area 0
LSA报文头格式
关键字段:
LS Type: 标识LSA类型(1-11)
Link State ID: 根据LSA类型变化
1类: 路由器自身Router ID
2类: DR接口IP地址
3类: 目的网络地址
4类: ASBR的Router ID
5类: 外部网络地址
Advertising Router: 始发路由器的Router ID
其他字段:
LS Age: LSA存在时间(秒)
LS Sequence Number: 防止旧LSA覆盖新LSA
LS Checksum: 校验和保证数据完整性
4）OSPF的LSA传播过程
路由器网段路由计算
LSA关键字段:
LS Type: 标识LSA类型(Type1-Type11)，决定路由信息的传播范围
Link State ID: 根据LSA类型变化，如网络地址或路由器ID
Advertising Router: 始发路由器的Router ID
路由计算过程:
区内计算：通过LSA1描述直连网段（如10.1.3.0/24），开销值累加（如10+100=110）
区间传播：ABR将LSA1转换为LSA3传播到其他区域，开销值继续累加（如区域0内100+110=210）
递归计算：通过SPF算法逐跳累加开销（如区域0→区域2：100+100+110=310）
外部路由处理:
ASBR通过LSA5发布外部路由（如172.16.0.0/16）
配合LSA4告知ASBR位置，计算总开销=外部开销+区内开销（如1000+100=1100）
OSPF外部路由开销类型
类型1（优选）:
计算方式：外部开销+到ASBR的开销
特点：更精确反映实际路径代价（如1400=1000+300+100）
应用场景：需要精确路径选择的网络
类型2（默认）:
计算方式：仅计算外部开销
比较规则：先比较外部开销，相同再比较到ASBR开销
特点：相当于给类型1加无穷大，优先级永远低于类型1
特殊处理:
转发地址0.0.0.0：通过LSA1/LSA4计算ASBR路径
非零转发地址：需查询OSPF路由表，找不到则忽略
5）OSPF多区域路由计算总结
分层计算原则:
先计算区域内路径（LSA1/LSA2）
再挂载区域间路由（LSA3/LSA4）
最后处理外部路由（LSA5）
路由优选顺序:
区域内路由 > 区域间路由 > 外部路由
同类型比较开销值
类型1永远优于类型2
洪泛边界:
LSA1/LSA2仅在区内传播
ABR转换LSA3跨区域传播
ASBR通过LSA5发布外部路由，配合LSA4定位
关键记忆点:
一类二类管区内，三类传区间，五类传外部
开销类型1更精确，类型2计算更简单
路由选择时先看类型再看开销值
6）OSPF区域路由汇总
汇总原理：在ABR上将多个明细路由聚合成一条汇总路由，减少LSA3的传播数量
汇总位置：只能在ABR上进行区域间路由汇总，不能在普通路由器上执行
汇总内容：只能汇总路由信息（LSA3），不能汇总拓扑信息（LSA1/LSA2）
OSPF区域路由汇总配置命令
基本命令：
通告控制：
默认行为：通告汇总路由，抑制明细路由
禁止通告：添加not-advertise参数将同时抑制汇总和明细路由
区域方向：
从非骨干区域向区域0汇总：area N range
从区域0向其他区域汇总：area 0 range
路由汇总配置
配置示例：
效果验证：
原路由：192.168.1.0/24、192.168.2.0/24、192.168.3.0/24
汇总后：仅发布192.168.0.0/16一条路由
注意事项：
华为设备仅支持ABR上的汇总（思科支持ASBR汇总）
汇总范围应包含所有明细路由，否则会导致路由黑洞
OSPF外部路由汇总
汇总位置：在ASBR上对重分布的外部路由进行汇总
配置命令：
通告控制：
默认行为：生成LSA5汇总路由并抑制明细路由
禁止通告：添加not-advertise参数将抑制所有外部路由
OSPF外部路由汇总配置命令
设备限制：部分设备型号（如演示中的华为设备）不支持ASBR上的外部路由汇总
实现效果：将多条外部路由（LSA5）合并为一条汇总路由
典型应用：当OSPF引入大量外部路由时，减少路由表规模和提高转发效率
3. OSPF的特殊区域
1）OSPF特殊区域
定义：人为定义的位于OSPF区域边缘的逻辑区域，只能与骨干区域相连
分类：
Stub区域（末梢区域）
Totally Stub区域（完全末梢区域）
NSSA区域（非纯末梢区域）
完全NSSA区域
2）特殊区域详解
Stub区域
特性：
位置：位于网络拓扑的最边缘末端
路由处理：不存储外部路由信息（4类和5类LSA），使用默认路由（0.0.0.0）代替
配置命令：在区域视图下执行stub命令
配置验证：
配置前：存在3类、4类、5类LSA
配置后：仅保留1类、2类和默认路由的3类LSA
Totally Stub区域
特性：
路由简化：进一步消除3类LSA，仅保留区域内路由和默认路由
配置方法：在ABR上使用stub no-summary命令
应用场景：当路由器无法承载大量LSA时使用，但会降低路由精确性
NSSA区域
特性：
特殊功能：允许引入外部路由但使用7类LSA而非5类LSA
转换机制：7类LSA在ABR处转换为5类LSA再传播到其他区域
配置命令：使用nssa命令
验证方法：
查看LSA数据库，确认外部路由以7类LSA形式存在
在ABR上确认7类LSA转换为5类LSA
完全NSSA区域
特性：
路由简化：在NSSA基础上进一步消除3类LSA
配置方法：使用nssa no-summary命令
与Stub区域对比：
相同点：都消除3类LSA
不同点：NSSA允许外部路由注入
3）OSPF开销调整
配置方法：
物理接口：ospf cost <1-65535>
VLAN接口：同样支持开销调整
应用场景：
路径控制：通过调整开销实现主备路径选择
注意事项：
同一链路两端开销可以不同
但建议保持对称以避免路由计算复杂
三层交换机VLAN接口开销配置与物理接口相同