HCIP-Datacom Core Technology V1.0_5 OSPF特殊區域及其他特性

在前面的章節中，OSPF可以劃分區域，減輕單區域里面LSDB的規模，從而減輕路由器的負荷，雖然OSPF能夠劃分區域，但是依舊需要維護域間路由和外部路由，這樣隨著網絡規模的不斷擴大，路由器所維護的LSDB的規模依然很龐大，那么對于非骨干區域的低端路由器而言，就會顯得十分吃力，那么有什么辦法可以進一步減輕LSDB的規模呢。本章課程將介紹OSPF的特殊區域以及其他特性

Stub區域和Totally Stub區域

?網絡規模變大對OSPF的LSA有怎樣的影響，按照圖中的案例知道，如果劃分區域之后，雖然可以減輕單區域里面的一類和二類LSA,但是又會衍生出一個新的問題，在前面的課程中，我們學習過OSPF在區域間傳遞的是三類LSA,同是引入外部路由之后又會產生5類和4類LSA,所以它所需要維護的域內、域間及外部路由依然需要LSA來進行支撐，只要網絡規模不斷擴大，那么這些LSA的數量就會慢慢遞增。數據庫也會變得越來越大。對于一些邊緣設備，它是一個比較低端的路由器，不像高端路由器一樣處理這樣的一個數據庫變得非常簡單，數據庫規模一旦變大，這臺路由器所消耗的性能和資源就會越來越多，這樣設備的轉發效率可能就會變得低，有沒有辦法減輕他的壓力，這就是本章課程所需要解決的一個問題。

?如果按照傳輸的流量去劃分OSPF區域，那么區域可分為兩類，一種是傳輸的區域，第二種是末端區域。那么轉輸區域指的是什么呢。就是本區域不僅要承載從本端發起和訪問的流量，還要作為一個流量中轉站來中轉不同區域之間的通信。那么骨干區域0就是一個典型的傳輸區域。因為在前面的課程中學習過非骨干區域的通信要經過骨干區域，也許這些流量未必是要訪問骨干區域的，或者說不是由本端骨干區域發起的，那么不同非骨干區域之間的通信都需要經過中轉站進行中轉，所以這樣的一個傳輸區域，它是什么流量呢，承載的，就是穿越型流量。第二種就是末端區域，末端區域指的是什么呢，就是除了有本端發起的和訪問本端的，它不作為流量中轉空間，比如說Area1,Area1里面的設備去訪問外部網絡，和外部網絡訪問本地區域的設備，其他任何流量中轉不經過本區域，那么末端區域里面的路由器是否可以進一步減少LSDB的規模呢，保保留對它有用的，

Stub區域

?Stub區域它將這個區域劃分出特殊區域之后，它有怎么的特點，可以看一下，它不向Stub區域里面傳遞AS外部路由信息，而是由缺少的三類LSA來代替，來看一下圖中這樣的一個案例，如果把Area2設為特殊區域Stub區域中，那么該區域路由器的LSDB會發生怎樣的變遷呢，原本它的LSDB有本區域的1類和2類LSA,有區域間的3類LSA,以及一旦某臺設備引用外部路由后，會生成5類和4類LSA,當把這個區域配置成特殊Stub區域之后，它的LSDB會發生怎樣的變化呢？會發現原本的4類和5類LSA全部消失了，有一條缺少的3類LSA來代替，缺省的三類LSA指的是由ABR，R3向該區域下發的一條靜態路由。下一跳指向ABR,也就是說，但凡要去訪問外部網絡，通過ABR就可以了，將數據包丟給ABR,因為ABR具有全網明細的這樣的一個?LSA,再由他進行數據的轉發，幫忙去傳遞這樣的一個路由，或者說一個數量流量，這樣就能夠減輕該路由器的LSDB的規模。那么在配置Stub區域之后，要注意以下哪幾個重要的關注點:

1,骨干區域是不能配置成Stub區域的

2，如果該區域一旦配置成Stub區域之后，這這區域里面所有的路由器都需要配置成Stub區域，要保持一致。

3，Stub區域不能夠引入也不能接收外部路由，因為他無法存在5類和4類LSA,所以在Stub區域里面，它也不會存在ASBR這個概念，假設要在R5上引入一個外部路由，那么是不可以的。

4，虛鏈路是不能夠穿越Stub區域的。

末端區域想要訪問外部網絡，只有一個出口，那就是ABR,反正流量都是要經過ABR的，那么就把所有的5類和4類的LSA全部用1條缺省的3類來代替，所有的流量丟給ABR，由ABR進行中轉，這樣就不用去思考其他的事情，就相錄于ABR是我們的秘書一樣，這個時候可能有一個疑問，如果說5類和4類訪問外部的網絡，用一條缺省的3類LSA來代替，那么原本的3類LSA為什么還要存在呢？是不是也可以用缺省的三類LSA來代替。都由ABR去執行，幫忙去轉發，因為對于末端區域而言，無論是區域間路由還是外部路由，可以一視同仁，都是非本區域的這樣的一個流量。如果大家能想到這一點，說明大家就是關于特殊區域的核心思想學習得非常好，因為后面會有它的一個衍生的區域。

?首先查看一下R5 OSPF的路由表，因為R1將192.168.1.0這個網段通過引入的方式引到OSPF中，尋到如果R3正常去傳遞5類和4類LSA的話，R5的路由表應該有一條關于支往192.168.1.0的這樣一條外部路由，但是去查看它的路由表的時候會發現有OSPF區域其它條目的路由網段，但是并沒有192.168.1.0這條路由條目，會發現多了一條0.0.0.0缺省路由，那么這條路由是怎么來的呢，看一下R5的數據庫，如果在正常的LSA通告下，查看R5的數據庫應該有R3,也就是ABR去下發的5類和4類LSA。但是，查看數據庫會發現，并沒有5類和4類LSA,只有一條缺省的三類LSA,0.0.0.0由ABR下發，還有其它區域的明細3類LSA,那是因為將這個區域配置成Stub區域之后，R3就不再下發5類和4類的LSA，通過一條缺省的3類LSA代替他們下發給到Sbtu區域，這就是第一個Stub區域的它的這樣的一個概念。

Totall Stub區域

?對于末端區域而言，無論是外部這樣的一個路由以及區域間路由，都是要通過ABR轉發現去，那么何必要學習其他區域間的3類LSA，是否也可以用缺省的3類LSA來代替，從而進一步減輕末端區域路由器的負荷。?在 Stub區域的基礎上，進行了一個增強。就是Totally Stub區域。通過命令在Stub區域后面加no-summary這條命令，就會發現，將該區域設置為Totally Stub區域，那么該區域設置為Totally Stub區域之后，既不允許5類和4類LSA在本區域內傳播，同是甚至不允許區域間的路由在本區域傳播。他們的數據庫規模將會進一步進行壓縮。原本的僅僅是用來過濾4類和5類LSA,用1條缺省的3類LSA來代替，現在包括區域間的3類LSA全部納為一體，用一條缺省的3類LSA來代替，那么這樣就可以大大減輕非骨干區域，也就是Totally Stub區域路由器里的負荷。這就是Totally Stub區域的和Stub區域的區別。

R1引入了一條外部路由192.168.1.0,?然后將區域2配置為Totally Stub區域，這個時候看R5的這樣的一個數據庫，會發現所有的5類、4類以及區域間的3類LSA全部消失了，只有一條缺省的3類LSA來代替它們。那么總結一下該區域的特點，就是為了減輕末端路由器的負荷，不想讓他學習過多的LSA,所以但凡非本區域的LSA,全部用缺省的3類LSA來代替。來壓縮數據庫的規模。但是特殊區域又有一個非常致命的缺點，在某些特殊的應用場景下，它又是不太適合去適用這個區域.

NSSA區域和Totally NSSA區域?

NSSA全稱叫做Not So Stubby Area，?翻譯過來就叫做非完全末梢區域，它其實是Stub區域的一個變形，它們之間有非常相似的地方，那么只不過在Stub區的基礎上，保留了引入外部路由這樣的一個能力。這個區域有什么特點呢。

?假設在一個特殊的應用場景下，如果說在Area 2就是要引入一臺服務器的IP地址，讓其他區域通過Stub區域去訪問這臺路由器，就會產生一個問題，如果把Area 2設置成為Stub區域的話，它是沒有引入外部路由這樣的一個能力，所以就不能夠去幫助它去實現讓其他路由通過Stub去訪問這臺通用路由器，那么就就是在特殊的應用場景下，它會有一個缺點，于是為了彌補這種遺憾，擴展衍生出后面的一個特殊區域叫做NSSA這個區域。

?NSSA是既能引入外部路由，同時不會學習來自OSPF其他區域引入的外部路由，也就是Stub區域上進行了一個增強，保留了引入外部路由的這樣的一個能力，Totally NSSA區域和NSSA區域之間的差別在于在它的基礎上進行進一步的改良。

R5和通用服務器直連，現在R5將這條外部路由引入到OSPF中，在NSSA區域里面，又衍生出了一個新的LSA，7類LSA,這個7類LSA比較特殊，只是用來在NSSA區域之間傳播，不會通告給其他的區域，為了讓NSSA區域里面的路由器去訪問這臺通用服務器，通過該區域的ASBR,也就是R5去訪問它，但實際上對于其他區域的路由器而言，只要引入了外部路由，那么R5實際上是不是就可以看作是ASBR,所以R3 ABR,將7類的LSA,也就是引入外部路由的這樣的一個信息，傳遞給別的區域的時候，會把它轉換成普通的5類LSA進行傳播，因為對于其他區域的路由器而言，只要你是外部路由，你應該告訴我5類LSA的信息。一旦把這個區域配置成NSSA區域之后，R3會生成一條缺省的7類LSA默認路由，那么這條缺省的7類LSA和Stub區域里面缺省的3類LSA是一樣的，是用來告訴該區域去往外部路由的這條路徑 0.0.0.0，假設R1引進一條外部路由，那么R3作為特殊區域上面的ABR,它是不能將5類LSA傳遞給NSSA區域的，所以它會用缺省的7類LSA來代替外部路由的LSA,這就是NSSA區域的一個特點。

會發現所有的外部路由全部由一條缺省的7類LSA來代替，?下發給NSSA區域，而另一條7類LSA關于外部路由這條信息是NSSA區域本區域自己的ASBR，也就是R5生成的，在該區域里面進行通告。同是如果去查看別的設備數據庫，會發現R3將這條7類的關于192.168.3.0的7類LSA,轉成5類LSA向其他區域進行通告。Totally?NSSA區域在配置上面，后面加no-summary,但是在數據庫里，原本所有明細的區域間3類LSA也全部消失了，由一條缺省的3類LSA來代替，這個和Stub區域是不同的，Stub區域訪問外部路由以及區域間路由，是不是全部由缺省的3類LSA來代替，這是Totally Stub區域的特點。而Totally NSSA區域會發現什么呢？它有兩條缺省路由，一條是區域間（路由）是通過一條缺省的3類，而外部（路由）是通過一條缺省的7類來代替的，所以這就是Totally NSSA區域和Totally?Stub區域本質上的區別,它有兩條缺省的路由。

? ?特殊區域通過各樣的規則能夠減輕數據庫的規模，從而減輕在該區域路由器的負荷，但是如果這個區域是一個普通的區域，它有沒有別的方法能夠減輕它的負荷，是不是一定把它設置成特殊區域才可以。、

?LSA更新周期是1800s,每一個路由器，每隔1800s會更新一次自己的LSA,發送給鄰居，鄰居收到LSA之后，它來進行判斷，判斷數據庫里面的LSA是否是新的，是否需要進行更新。首先判斷序列號是否相同，如果不同的話，序列號大的為新的，進行更新，如果相同的話去判斷校驗和，校驗和越大，越優。如果校驗和相同，再看LSA的存活時間，就是是Age是否等于3600秒，如果是，那么這是最新的，如果不是等于3600秒的話，判斷自己本數據庫里面，關于這條LSA的時間，和收到的 LSA的它的存活時間，進行一個差值對比。如果差值超過15分鐘，也就是900s,時間越小，越新，如果差值沒有超過15分鐘，默認這兩個LSA是相同的，那么保留自己數據庫里面的。這就是針對LSA更新的一個處理原則。

實際上LSA的序列號取值有一個范圍，最大取值應該是0x7FFFFFFFF,當LSA序列號超過最大值的時候，它會重新歸到起始取值范圍，重新開始計算，那么這個時候，序列號小的反而比序列號最大的這樣一條LSA更新，那么當然這種場景其實很難遇見，LSA更新到最大的序列號，所花費的時間其實是非常多的。

理論上，如果一條 LSA 以每秒 1 次的荒謬頻率持續刷新，需要大約?136 年?才能耗盡序列號空間。
實際上，在正常的 OSPF 網絡中：
- LSA 只在網絡變化時更新，頻率很低。
- 每 30 分鐘 (LSRefreshTime)，LSA 會被強制刷新一次（序列號遞增）。
- 當序列號接近最大值?(0x7FFFFFFE) 時，會立即觸發序列號回繞，重置為?0x80000001。
因此，在 OSPF 協議的正常運行機制下，LSA 的序列號永遠不可能真正達到最大值?0x7FFFFFFF。?LSRefreshTime?和序列號回繞機制有效地保證了序列號空間的無限循環使用。

所以，回答“需要多長時間”的問題，答案是：在正常運行的 OSPF 網絡中，由于每 30 分鐘強制刷新和接近最大值時的回繞機制，LSA 的序列號永遠不會達到?0x7FFFFFFF。?關注點應該是 LSA 的刷新周期 (LSRefreshTime) 和老化時間 (MaxAge)，而不是序列號耗盡所需的時間。

區域間路由匯總和外部路由匯總

?路由匯總技術也稱為路由聚合技術，就是將一組具有前綴相同的路由匯聚成一條，從而減少路由表的這樣的一個規模，在OSPF里面的路由匯總類型分為兩種，一種是區域間路由匯總，一種是外部路由匯總，區域間路由匯總是在ABR執行的，而外部路由匯總是在ASBR上面去行的，?那么執行完之后會大大減輕路由表的規模。

如何去實現路由聚合，將具有相同條目的這樣的一條路由把它拆成二進制，保留相同位，然后不同位后面全部給它清0，最后來看相同位數的掩碼，最后就成了匯總后的路由，那么原本區域間這樣一條匯總R2,它關于3類LSA實際上一共有8條路由，現在要叫它在區域間傳遞的時候只傳一條，所以在R2，也就是ABR的Area1里面，做了一個ABR匯總，匯總完之后就變成了一條路由，這個時候再去看一下R2的數據庫，原本有8條區域間路由，匯總之后就變成了一條，那么再將這一條匯總的路由再傳遞給其它區域，做路由匯總綜的好處是什么呢，第一個可以減輕數據庫的規模以及路由表的這樣的條目，第二個，一旦執行完路由匯總之后，如果說明細里面的路由發生網絡波動，比如說是Up還是Down,匯總的這條路由是不發生任何變化的。那么對于其他區域的數據庫而言將沒有任何影響。只會將波動范圍縮小在區域1里面，這樣就不會使全網同一時間進行收斂，來影響轉發效率。

?外部路由匯總和區域間路由匯總是一樣的，只不過在執行的設備上而言，換了一臺，由ABR換成了ASBR,將R1的4條路由匯總成1條之后，然后在其它區域里面進行泛洪。同是，有一個非常特殊的一點，如果在個特殊的區域NSSA區域做匯總，是不是由ABR將7類轉成5類在其他區域泛洪，所以ABR在執行7轉5的動作同時，它又充當了一臺類似于ASBR的概念，所以在NSSA區域做5類的匯總，是由ABR來執行的，同是也可以把它看做是一臺ASBR,這一點是比較特殊的。

總結一下，就是在NSSA區域做5類匯總，是由ABR去執行的，同樣能夠達到一個減輕LSDB的規模以及路由條目，這個時候再去查看R3上的數據庫，會發現原本的明細的lsa,全部由匯總后的LSA來取代他們，來減輕LSA的規模，說白了就是無論是區域間路由匯總，還是外部路由匯總，所達到的目的都是為了減輕設備的LSDB的規模，從而最終降低路由器這樣的一個負荷。

OSPF協議特性

?Silent-Interface,靜默端口，將該接口配置成沉默端口之后，不會接不會發OSPF報文，在一些特殊的應用場景下，將自己的直連路由依舊可以發布出。

假設R1的右邊連接著一臺服務器，服務器是無法配置OSPF協議的，但是又想讓別的網絡能夠訪問這臺服務器，所以R1需要把192.168.4.0連接服務器的網段宣告進OSPF協議里面，但是一旦宣告OSPF協議里面，代表該路由的G0/0/1接口開啟了OSPF協議，是否會發送Hello報文給服務器，而Hello報文對服務器而言是沒有任何意義的，服務器接收之后，還要進行丟棄，所以可以將該接口加入到沉默接口，這樣的情況下，這個接口就不會發送報文給服務器，從而降低服務器性能消耗，只提供它提供的服務，這樣服務器就沒必要去接收那些他不想處理的報文。從而提高服務器的性能。

在一些特殊的場景下，沉默端口也可以用來去分割網絡，比如說同一個網絡都是用OSPF打通的，但是基于某個設備作為核心邊界，不希望這兩個邊界的兩邊網絡進行互相通信，那么該設備的某個接口就可以啟用沉默端口，那么使這兩臺設備之間無法建立OSPF的鄰居關系，從而達到一個分割網絡的這樣一個作用。所以不同的技術在不同的應用場景下，它有自己特殊的一個意義。

?OSPF支持報文認證，只有通過認證的報文才能夠被接收，這樣是為了實現報文的交互更加具有安全性。在OSPF支持的認證中分為兩種，一種是區域認證，一種是接口認證，只要配置的認證，那么該設備的認證類型要保持一致，同時認證的密碼也要保持一致。

按圖中的案例來看，首先R2在左邊接口上配置了一個OSPF認證，是以MD5算法進行的，右邊區域0中配置了一個區域認證，同樣，它是以明文的形式去實現的。那么為了能夠R2和左右路由器建立正常的鄰居關系，所以他們的區域或者說接口認證要保持一致，那么R3應該和R2建立接口認證，同時接口類型和密碼保持一致。R1和R2建立區域認證，區域認證的這樣一個類型以及密碼要保持一致。那么這就是OSPF的一個認證功能。