OSPF 協議（多區域）

1. OSPF 單區域存在的問題

① LSDB龐大，占用內存大，SPF計算開銷大；
② LSA洪泛范圍大，拓撲變化影響范圍大；
③ 路由不能被匯總，路由表龐大，查找路由開銷大。

2. OSPF 多區域優點

① 每個區域獨立存儲LSDB，劃分區域減小了LSDB；
② LSA洪泛被限制在區域內，有效控制了拓撲變化的影響范圍；
③ 區域邊界可以做路由匯總，減小了路由表。

3. OSPF 多區域的基本概念

3.1 多區域基本概念——區域分類

OSPF多區域基本結構：
骨干區域：即Area 0，OSPF的Area 0 必須是連續的，不能被分割。
非骨干區域：必須和Area 0直接相連，非骨干區域之間不能直接交換路由信息，必須通過Area 0。
特殊區域：具有某些特殊性質的區域，如Stub、NSSA區域。

3.2 多區域基本概念——LSDB

OSPF多區域鏈路狀態數據庫：
每個區域都有自己獨立的LSDB，SPF計算獨立運行。
LSA洪泛和LSDB同步只在區域內進行。

3.3 多區域基本概念——ABR（區域邊界路由器）

OSPF對區域間路由信息的描述：

? ? ? ?OSPF只知道本區域的拓撲結構，并不知道其他區域的拓撲結構，其他區域的路由信息，依靠本區域的ABR來描述。

? ? ? ?ABR先計算區域內的LSA 1、2，并為計算出來的路由向其他區域發起LSA 3，而且為Area 0中的LSA 3向其他區域重新發起LSA 3。

3.4 多區域基本概念——ASBR

OSPF對外部路由信息的描述：

? ? ? ? OSPF通過ASBR（自治系統邊界路由器）來描述外部路由的可達性。

? ? ? ? ?ASBR為外部路由發起LSA 5，在整個OSPF路由域中洪泛。

4. OSPF多區域LSA類型

? ? ? ? ? LSA 1、2、4含有拓撲信息，LSA 3、5、7含有路由信息。

**OSPF LSA類型**
	名稱	發起路由器	洪泛范圍	Link State ID	作用	描述
1	Router LSA （路由器 LSA）	OSPF路由器	單區域內	生成這條LSA的路由器的Router ID	描述路由器的直連拓撲信息（接口 IP、掩碼、鄰居 Router ID 等）	每個路由器都會生成。這種LSA的描述某區域內路由器端口鏈路狀態的集合，只在所描述的區域內泛洪。
2	Network LSA （網絡 LSA）	DR	單區域內	所描述網段上DR的端口IP地址	描述多路訪問網絡DR鄰接的一組路由器Router ID和當前網段的子網掩碼信息	由DR生成，用于描述廣播型網絡和NBMA網絡，這種LSA包含了該網絡上所連接路由器的列表，只在該網絡所屬的區域內泛洪。
3	Summary LSA （匯總 LSA）	ABR	跨區域泛洪，但僅限 ABR 連接的 OSPF 區域	所描述的目的網段的地址	描述區域間的路由信息	由區域邊界路由器（ABR）產生，描述到AS內部本區域外部某一網段的路由信息，在該LSA所生成的區域內泛洪。
4	ASBR LSA?	ABR	除 ASBR 所在區域外的其他 OSPF 區域	所描述的ASBR的Router ID	描述區域間ASBR的可達性	由區域邊界路由器（ABR）產生，描述到某一自治系統邊界路由器（ASBR）的路由信息，在ABR所連接的區域內泛洪（ASBR所在區域除外）
5	External LSA （外部路由LSA）	ASBR	OSPF自治系統（除特殊區域）	所描述的目的網段的地址	描述OSPF外部路由	由自治系統邊界路由器（ASBR）產生，描述到AS外部某一網段的路由信息，在整個AS內部泛洪。
7	NSSA LSA	NSSA ASBR	僅在NSSA區域內		描述NSSA區域的OSPF外部路由

5. OSPF LSA的洪泛

? ? ? ? ABR （如 R1、R6 ）負責區域間 3 類 LSA 轉換、傳遞；ASBR （如 R2 ）引入外部路由，觸發 5 類 LSA 生成，ABR（R6）觸發4類LSA生成，共同支撐 OSPF 域與外部網絡的路由互通，讓不同區域、不同協議的網段（如 10.1.37.0/24、172.16.6.1/24 ）能被全網學習。

6. OSPF區域間路由傳播與計算

10.1.3.0/24的傳播與計算過程
步驟一：Area 1 內1類LSA發起（RT3角色）
行為：RT3作為Area 1內路由器，生成1類LSA，包含自身直連10.1.3.0/24網段（掩碼/24，開銷10）及鄰接信息，在Area 1內洪泛。
作用：向Area 1內其他設備（如RT1）傳遞自身直連拓撲，是OSPF區域內拓撲發現基礎。

步驟二：ABR（RT1）的路由計算與3類LSA生成
行為：RT1接收RT3的1類LSA后，執行Area 1內SPF算法，計算出10.1.3.0/24路由（開銷110）并加入OSPF路由表；同時，因RT1是Area 1和Area 0的ABR，將10.1.3.0/24封裝為3類LSA，向Area 0洪泛，用于跨區域路由傳遞。
作用：ABR實現區域間路由轉發，3類LSA是OSPF跨區域路由信息載體。

步驟三：Area 0內3類LSA洪泛（RT5、RT6接收）
行為：RT1發往Area 0的3類LSA（含10.1.3.0/24網段、開銷110），在Area 0內洪泛，RT5、RT6接收LSA，獲取跨區域路由信息。
作用：讓Area 0內設備知曉Area 1存在10.1.3.0/24網段，擴展路由信息傳播范圍。

步驟四：ABR（RT6）的跨區域轉發（Area 0 ->Area 2）
行為：RT6作為Area 0和Area 2的ABR，接收Area 0內3類LSA后，重新計算開銷（變為310），生成新的3類LSA并向Area 2洪泛，同時將路由加入自身OSPF路由表（開銷310、下一跳指向Area 0內鄰居）。
作用：完成10.1.3.0/24路由從Area 0到Area 2的跨區域傳遞，ABR負責不同區域間LSA轉換與洪泛。

步驟五：Area 2內3類LSA接收（RT2 角色）
行為：RT6發往Area 2的3類LSA（開銷310）在Area 2內洪泛，RT2接收該LSA，為后續路由計算、跨協議重發布做準備。
作用：讓Area 2內設備（如RT2）學習到10.1.3.0/24路由，實現多區域路由覆蓋。

步驟六：RT2的路由計算與加入全局路由表
行為：RT2接收Area 2內3類LSA后，執行Area 2內SPF算法，計算10.1.3.0/24路由（開銷110/410）并加入全局路由表（出接口S2、下一跳10.2.26.2）。
作用：RT2作為雙協議（OSPF、RIP)設備，為路由重發布（OSPF->RIP)提供基礎，將OSPF路由整合進自身全局路由管理。

步驟七：OSPF->RIP路由重發布（RT2角色）
行為：RT2配置路由重發布（redistribute ospf 1 metric 5），將全局路由表中10.1.3.0/24的OSPF路由，注入RIP數據庫（RIP路由表），并通過RIP協議向RT4發送更新。
作用：實現跨協議（OSPF與RIP）路由共享，讓RIP網絡（RT4所在）學習到OSPF域內10.1.3.0/24網段路由。

7. OSPF外部路由傳播與計算

172.16.4.0/24的傳播與計算過程
步驟 1：外部路由引入（ASBR 角色激活）
動作：RT2 通過 RIP 從 RT4 學習到 172.16.4.0/24 路由，配置 redistribute rip subnets metric 1000 metric-type 1，將其重發布到 OSPF 域。
關鍵結果：RT2 成為 ASBR（自治系統邊界路由器），生成 5 類 LSA（攜帶 172.16.4.0/24 路由、開銷 1000、類型 1 等信息）；同時，RT2 的 1 類 LSA 標記 ASBR=1，宣告自身 ASBR 身份。
步驟 2：5 類 LSA 全域洪泛（OSPF 域內傳播）
動作：RT2 發起的 5 類 LSA，在整個 OSPF 域（Area 0/1/2 ）洪泛。
關鍵結果：RT5、RT6、RT1、RT3 均接收該 LSA，知曉 “外部路由 172.16.4.0/24 存在，由 RT2 提供”。
步驟 3：4 類 LSA 輔助定位（ASBR 路徑傳遞）
動作：RT6（Area 2 和 Area 0 的 ABR ）收到 RT2 的 1 類 LSA（含 ASBR=1 ），在Area 2中洪泛，RT6收到后進行Area 2的SPF計算，計算后生成 4 類 LSA（標識 ASBR 為 RT2 ，LSA ID 為 2.2.2.2 ），洪泛到 Area 0；RT1（Area 0 和 Area 1 的 ABR ）收到后，重新生成 4 類 LSA 洪泛到 Area 1 。
關鍵結果：非 Area 2 的路由器（如 RT3 ）通過 4 類 LSA，知曉 “如何找到 ASBR（RT2 ）”，為學習外部路由提供路徑指引。
步驟 4：區域內外部路由計算（以 RT6 為例，Area 2 ）
動作：RT6 結合自身 1 類 LSA（Area 2 內拓撲）、RT2 的 1 類 LSA（ASBR 身份）、5 類 LSA（外部路由信息），執行 SPF 算法。
關鍵結果：計算 172.16.4.0/24 路由開銷（100 + 1000 = 1100 ），加入 OSPF 路由表。
步驟 5：跨區域路由計算（以 RT3 為例，Area 1 ）
動作：RT3 結合 RT1 的 1 類 LSA（Area 1 內拓撲）、RT1 轉發的 4 類 LSA（ASBR 路徑）、5 類 LSA（外部路由信息），執行 SPF 算法。
關鍵結果：計算 172.16.4.0/24 路由總開銷（100 + 300 + 1000 = 1400 ），加入 OSPF 路由表。

8. OSPF外部路由開銷類型

開銷類型1：開銷=LSA攜帶開銷+到始發ASBR的開銷
開銷類型2：開銷=LSA攜帶開銷

總結：

1、類型優先級：E1（類型1）> E2（類型2）（E1疊加內部開銷，更貼合實際路徑成本）

2、同類型比開銷：

E1比“外部開銷+內部路徑開銷”；
E2比“外部開銷”

3、ASBR位置影響：內部路徑到ASBR越短，總開銷可能越低，影響最終選路。

9. OSPF多區域路由計算總結

10. OSPF選路原則

11. OSPF協議的路由聚合/匯總

? ? ? ? ?ABR或ASBR將具有相同前綴的路由信息聚合后發布到其他區域。

? ? ? ? ?①減少LSA3類、LSA5類的數目，減少路由信息；
? ? ? ? ?②減小路由表的規模；
? ? ? ? ?③提高路由器的運算速度。

? ? ? ? ?注意，配置命令有not-advertise時，細化路由和匯總路由都不發布，沒有時，只發布匯總路由。

12.OSPF 特殊區域

? ? ? ?特殊區域是指人為定義的一些區域，它們在邏輯中一般位于OSPF區域的邊緣，只與骨干區域相連。

常見的特殊區域有以下幾類：
Stub區域? （末梢區域）
Totally Stub區域? ? （完全末梢區域）
NSSA區域? ? ? （非純末梢區域）
完全NSSA區域? ? ? ?（完全非純末梢區域）

（1）Stub區域（末梢區域）

? ? ? ?并不是每一臺路由器都需要了解所有外部目的地的信息的。不管OSPF區域外部的目的地在哪里，在區域1中的路由都必須發送數據包到達ABR路由器，以便到達那個ASBR路由器。在這種情況下，區域1可以被配置成為一個末梢區域。

? ? ? ? Stub區域是一個不允許AS外部LSA通告在其內部進行洪泛的區域。

Stub區域的特性：

①允許學習Type 3 LSA。
②拒絕Type 4、 Type 5 LSA。
③Default LSA作為Summary LSA注入到該區域，用以彌補學不到Type 5 LSA的信息，通過ABR被宣告到 Stub area。
④外部路由的振蕩不會波及Stub區。

在末梢區域中有4個限制條件：
? 一個末梢區域內部的所有路由器也必須擁有相同的鏈路狀態數據庫。
? 虛鏈路不能在一個末梢區域內進行配置，也不能穿過一個末梢區域。
? 末梢區域內的路由器不能是ASBR路由器。
? 一個末梢區域可以擁有多臺ABR路由器，但是因為缺省路由的原因，區域內部路由器不能確定哪一臺路由器才是到達ASBR路由器的最優的網關。

（2）Totally Stub區域（完全末梢區域）

? 不僅使用缺省路由到達OSPF自主系統外部的目的地址，而且使用缺省路由到達這個區域外部的所有目的地址。
? 完全末梢區域的ABR將不僅阻塞AS外部LSA，而且阻塞所有的匯總LSA，但除了通告缺省路由的那一條類型3的LSA。

完全Stub區域中最受限的形式：

?拒絕所有的External LSA : 類型5。
? 拒絕具體的Summary LSA ：類型4和3。
? Default LSA作為Summary LSA注入到該區域，用來代表他所拒絕的路由信息。
? LSDB更小，路由信息更穩定，路由數量更少；
? 默認路由＋區域內路由；
? 區域內不會有其他區域的具體路由。

（3）NSSA區域（非純末梢區域）

? 帶有一些末梢網絡的R4必須通過區域2的其中R2和圖中的OSPF網絡相連。
? R4僅支持RIP協議，因此，區域2的R2將同時運行RIP協議和OSPF協議，并利用路由重新分配的方法把末梢網絡注入到OSPF域。
? 上述的配置使區域2的R2成為一臺ASBR路由器，因此，區域2就不能再是一個末梢區域了。

（4）完全NSSA區域（完全非純末梢區域）

? 完全非純末梢區域允許外部路由通告到OSPF自主系統內部，并使用缺省路由到達這個區域外部的所有目的地址。
? 完全非純末梢區域的ABR將不僅阻塞AS外部LSA，而且阻塞所有的匯總LSA ，但除了通告缺省路由的那一條類型3的LSA。
? 拒絕所有的External LSA : 類型5。
? 拒絕具體的Summary LSA ：類型4和3。
? Default Summary LSA注入到本區域，用來代表他所拒絕的路由信息。