一、課程目標

本課程旨在幫助學習者掌握 OSPF 多區域的核心知識，具體包括：掌握 OSPF 各種 LSA 的內容和傳遞過程、了解普通區域與特殊區域的特點、掌握 OSPF 多區域的配置。

二、OSPF 多區域劃分的必要性

1. 單區域存在的問題
   單區域 OSPF 網絡中，存在三大問題：一是鏈路狀態數據庫（LSDB）龐大，占用大量內存，SPF 算法計算開銷大；二是 LSA（鏈路狀態通告）洪泛范圍廣，拓撲變化的影響范圍大；三是路由無法匯總，導致路由表龐大，查找路由開銷高。
   舉例：一個大型園區如果只用一個區域，所有路由器都要存儲整個園區的拓撲細節，一旦某個角落的網絡變化，所有路由器都要重新計算路徑，效率極低。

2. 多區域的優勢
   劃分區域后，每個區域擁有獨立的 LSDB，LSA 洪泛被限制在區域內，減少了拓撲變化的影響范圍；同時，區域邊界可以對路由進行匯總，減小路由表規模。

三、OSPF 多區域基本概念

1. 區域分類

   • 骨干區域（Area 0）：必須連續，不能被分割，是所有區域交換路由信息的核心。
   • 非骨干區域：必須直接與 Area 0 相連，非骨干區域之間不能直接交換路由，需通過 Area 0 中轉。
   • 特殊區域：具有特殊性質，如 Stub、NSSA 等，用于簡化路由管理。
     舉例：骨干區域類似城市主干道，非骨干區域類似支路，支路必須連接主干道才能與其他支路互通。

2. 關鍵設備

   • ABR（區域邊界路由器）：連接多個區域（至少包含 Area 0），負責在區域間傳遞路由信息，會生成匯總 LSA（LSA 3）描述區域間路由。
   • ASBR（自治系統邊界路由器）：連接 OSPF 域與其他路由協議（如 RIP），負責引入外部路由，會生成外部 LSA（LSA 5 或 LSA 7）描述外部路由。

LSDB（鏈路狀態數據庫）

四、OSPF 的 LSA 分類與傳播

1. LSA 類型及特點
   OSPF 的 LSA 分為 7 種主要類型，核心區別在于發起者、洪泛范圍和作用：

   LSA 類型	名稱	發起者	洪泛范圍	作用
   1	路由器 LSA	所有 OSPF 路由器	本區域內	描述路由器直連的拓撲信息（如接口、鄰居）
   2	網絡 LSA	DR（指定路由器）	本區域內	描述廣播型 / NBMA 網絡中連接的路由器列表
   3	匯總 LSA	ABR	單個區域內	描述區域間的路由信息（如其他區域的網段）
   4	ASBR 匯總 LSA	ABR	單個區域內	描述 ASBR 的位置（幫助其他區域找到外部路由的入口）
   5	外部 LSA	ASBR	整個 OSPF 域（除特殊區域）	描述 OSPF 外部的路由（如從 RIP 引入的路由）
   7	NSSA 外部 LSA	NSSA 區域的 ASBR	本 NSSA 區域內	描述 NSSA 區域的外部路由，會被 ABR 轉換為 LSA 5 轉發到其他區域

   

   舉例：LSA 1 類似 “個人名片”，每個路由器在自己區域內分享自己的位置和連接；LSA 3 類似 “區域名片”，ABR 匯總其他區域的信息發給本區域；LSA 5 類似 “外部邀請函”，ASBR 告訴整個 OSPF 域 “外部有新路由可用”。

2. LSA 傳播過程

   • 區域內路由傳播：以網段 10.1.3.0/24 為例，RT3（Area 1 內的路由器）生成 LSA 1，在 Area 1 內洪泛；區域內所有路由器通過 LSA 1 和 LSA 2 計算本地拓撲。
   • 區域間路由傳播：ABR（如 RT1）收到 Area 1 的 LSA 1 后，生成 LSA 3（描述 10.1.3.0/24）并在 Area 0 洪泛；其他區域的 ABR（如 RT6）收到后，再生成新的 LSA 3 轉發到自己所在的區域（如 Area 2）。
   • 外部路由傳播：以外部路由 172.16.4.0/24 為例，ASBR（如 RT2）生成 LSA 5 在整個 OSPF 域洪泛；同時，ABR（如 RT6）生成 LSA 4（描述 RT2 的位置），幫助其他區域的路由器找到 ASBR，從而訪問外部路由。

五、OSPF 特殊區域

特殊區域通過限制 LSA 類型簡化路由管理，常見類型及特點如下：

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舉例：Stub 區域類似 “封閉小區”，只知道小區內的路和到主干道的默認路，不知道外部城市的詳細路；NSSA 區域類似 “半開放小區”，可以自己引入外部小路（LSA 7），再通過小區門口（ABR）轉換為大路（LSA 5）告訴其他區域。

六、路由匯總與外部路由開銷

1. 路由匯總
   為減少路由條目，ABR 和 ASBR 可對路由進行匯總：

   • 區域間匯總（ABR）：通過area N range 目標網段 子網掩碼命令，將 Area N 內的細化路由匯總為一條路由，以 LSA 3 發布到其他區域。
   • 外部路由匯總（ASBR）：通過summary-address 目標網段 子網掩碼命令，將引入的外部細化路由匯總為一條路由，以 LSA 5 發布。
     舉例：將 172.18.0.0/24、172.18.1.0/24 等 4 個網段匯總為 172.18.0.0/22，路由表中只需保留一條匯總路由，簡化管理。

2. 外部路由開銷類型
   OSPF 外部路由的開銷計算有兩種類型：

   • 類型 1：總開銷 = LSA 攜帶的外部開銷 + 本地到 ASBR 的開銷（與 OSPF 內部開銷統一）。
   • 類型 2：總開銷 = LSA 攜帶的外部開銷（忽略本地到 ASBR 的開銷，默認類型）。
     優先級：類型 1 優于類型 2（類型 2 相當于外部開銷 “無窮大”）。例如，訪問外部網段時，類型 1 會計算 “本地到入口（ASBR）的路費 + 外部路費”，類型 1 更精準；類型 2 只算 “外部路費”，適合外部路由開銷遠大于內部的場景。

七、OSPF 多區域配置案例

以一個多區域 OSPF 網絡為例，核心配置包括：

1. 區域劃分：將網絡分為 Area 0（骨干）、Area 1、Area 2（NSSA 區域）。
2. 路由匯總：ABR（如 SWA、SWB）對 Area 1 的 172.18.0.0/24 等網段匯總為 172.18.0.0/22。
3. NSSA 配置：Area 2 配置為 NSSA 區域，ASBR（如 SWD）引入外部路由并匯總為 192.168.0.0/22。
4. 默認路由注入：核心交換機（SWA、SWB）向 OSPF 域注入默認路由，確保所有區域能訪問外部網絡。