OSPF 协议（多区域）

1. OSPF 单区域存在的问题

① LSDB庞大，占用内存大，SPF计算开销大；
② LSA洪泛范围大，拓扑变化影响范围大；
③ 路由不能被汇总，路由表庞大，查找路由开销大。

2. OSPF 多区域优点

① 每个区域独立存储LSDB，划分区域减小了LSDB；
② LSA洪泛被限制在区域内，有效控制了拓扑变化的影响范围；
③ 区域边界可以做路由汇总，减小了路由表。

3. OSPF 多区域的基本概念

3.1 多区域基本概念——区域分类

OSPF多区域基本结构：
骨干区域：即Area 0，OSPF的Area 0 必须是连续的，不能被分割。
非骨干区域：必须和Area 0直接相连，非骨干区域之间不能直接交换路由信息，必须通过Area 0。
特殊区域：具有某些特殊性质的区域，如Stub、NSSA区域。

3.2 多区域基本概念——LSDB

OSPF多区域链路状态数据库：
每个区域都有自己独立的LSDB，SPF计算独立运行。
LSA洪泛和LSDB同步只在区域内进行。

3.3 多区域基本概念——ABR（区域边界路由器）

OSPF对区域间路由信息的描述：

OSPF只知道本区域的拓扑结构，并不知道其他区域的拓扑结构，其他区域的路由信息，依靠本区域的ABR来描述。

ABR先计算区域内的LSA 1、2，并为计算出来的路由向其他区域发起LSA 3，而且为Area 0中的LSA 3向其他区域重新发起LSA 3。

3.4 多区域基本概念——ASBR

OSPF对外部路由信息的描述：

OSPF通过ASBR（自治系统边界路由器）来描述外部路由的可达性。

ASBR为外部路由发起LSA 5，在整个OSPF路由域中洪泛。

4. OSPF多区域LSA类型

LSA 1、2、4含有拓扑信息，LSA 3、5、7含有路由信息。

**OSPF LSA类型**
	名称	发起路由器	洪泛范围	Link State ID	作用	描述
1	Router LSA （路由器 LSA）	OSPF路由器	单区域内	生成这条LSA的路由器的Router ID	描述路由器的直连拓扑信息（接口 IP、掩码、邻居 Router ID 等）	每个路由器都会生成。这种LSA的描述某区域内路由器端口链路状态的集合，只在所描述的区域内泛洪。
2	Network LSA （网络 LSA）	DR	单区域内	所描述网段上DR的端口IP地址	描述多路访问网络DR邻接的一组路由器Router ID和当前网段的子网掩码信息	由DR生成，用于描述广播型网络和NBMA网络，这种LSA包含了该网络上所连接路由器的列表，只在该网络所属的区域内泛洪。
3	Summary LSA （汇总 LSA）	ABR	跨区域泛洪，但仅限 ABR 连接的 OSPF 区域	所描述的目的网段的地址	描述区域间的路由信息	由区域边界路由器（ABR）产生，描述到AS内部本区域外部某一网段的路由信息，在该LSA所生成的区域内泛洪。
4	ASBR LSA	ABR	除 ASBR 所在区域外的其他 OSPF 区域	所描述的ASBR的Router ID	描述区域间ASBR的可达性	由区域边界路由器（ABR）产生，描述到某一自治系统边界路由器（ASBR）的路由信息，在ABR所连接的区域内泛洪（ASBR所在区域除外）
5	External LSA （外部路由LSA）	ASBR	OSPF自治系统（除特殊区域）	所描述的目的网段的地址	描述OSPF外部路由	由自治系统边界路由器（ASBR）产生，描述到AS外部某一网段的路由信息，在整个AS内部泛洪。
7	NSSA LSA	NSSA ASBR	仅在NSSA区域内		描述NSSA区域的OSPF外部路由

5. OSPF LSA的洪泛

ABR （如 R1、R6 ）负责区域间 3 类 LSA 转换、传递；ASBR （如 R2 ）引入外部路由，触发 5 类 LSA 生成，ABR（R6）触发4类LSA生成，共同支撑 OSPF 域与外部网络的路由互通，让不同区域、不同协议的网段（如 10.1.37.0/24、172.16.6.1/24 ）能被全网学习。

6. OSPF区域间路由传播与计算

10.1.3.0/24的传播与计算过程
步骤一：Area 1 内1类LSA发起（RT3角色）
行为：RT3作为Area 1内路由器，生成1类LSA，包含自身直连10.1.3.0/24网段（掩码/24，开销10）及邻接信息，在Area 1内洪泛。
作用：向Area 1内其他设备（如RT1）传递自身直连拓扑，是OSPF区域内拓扑发现基础。

步骤二：ABR（RT1）的路由计算与3类LSA生成
行为：RT1接收RT3的1类LSA后，执行Area 1内SPF算法，计算出10.1.3.0/24路由（开销110）并加入OSPF路由表；同时，因RT1是Area 1和Area 0的ABR，将10.1.3.0/24封装为3类LSA，向Area 0洪泛，用于跨区域路由传递。
作用：ABR实现区域间路由转发，3类LSA是OSPF跨区域路由信息载体。

步骤三：Area 0内3类LSA洪泛（RT5、RT6接收）
行为：RT1发往Area 0的3类LSA（含10.1.3.0/24网段、开销110），在Area 0内洪泛，RT5、RT6接收LSA，获取跨区域路由信息。
作用：让Area 0内设备知晓Area 1存在10.1.3.0/24网段，扩展路由信息传播范围。

步骤四：ABR（RT6）的跨区域转发（Area 0 ->Area 2）
行为：RT6作为Area 0和Area 2的ABR，接收Area 0内3类LSA后，重新计算开销（变为310），生成新的3类LSA并向Area 2洪泛，同时将路由加入自身OSPF路由表（开销310、下一跳指向Area 0内邻居）。
作用：完成10.1.3.0/24路由从Area 0到Area 2的跨区域传递，ABR负责不同区域间LSA转换与洪泛。

步骤五：Area 2内3类LSA接收（RT2 角色）
行为：RT6发往Area 2的3类LSA（开销310）在Area 2内洪泛，RT2接收该LSA，为后续路由计算、跨协议重发布做准备。
作用：让Area 2内设备（如RT2）学习到10.1.3.0/24路由，实现多区域路由覆盖。

步骤六：RT2的路由计算与加入全局路由表
行为：RT2接收Area 2内3类LSA后，执行Area 2内SPF算法，计算10.1.3.0/24路由（开销110/410）并加入全局路由表（出接口S2、下一跳10.2.26.2）。
作用：RT2作为双协议（OSPF、RIP)设备，为路由重发布（OSPF->RIP)提供基础，将OSPF路由整合进自身全局路由管理。

步骤七：OSPF->RIP路由重发布（RT2角色）
行为：RT2配置路由重发布（redistribute ospf 1 metric 5），将全局路由表中10.1.3.0/24的OSPF路由，注入RIP数据库（RIP路由表），并通过RIP协议向RT4发送更新。
作用：实现跨协议（OSPF与RIP）路由共享，让RIP网络（RT4所在）学习到OSPF域内10.1.3.0/24网段路由。

7. OSPF外部路由传播与计算

172.16.4.0/24的传播与计算过程
步骤 1：外部路由引入（ASBR 角色激活）
动作：RT2 通过 RIP 从 RT4 学习到 172.16.4.0/24 路由，配置 redistribute rip subnets metric 1000 metric-type 1，将其重发布到 OSPF 域。
关键结果：RT2 成为 ASBR（自治系统边界路由器），生成 5 类 LSA（携带 172.16.4.0/24 路由、开销 1000、类型 1 等信息）；同时，RT2 的 1 类 LSA 标记 ASBR=1，宣告自身 ASBR 身份。
步骤 2：5 类 LSA 全域洪泛（OSPF 域内传播）
动作：RT2 发起的 5 类 LSA，在整个 OSPF 域（Area 0/1/2 ）洪泛。
关键结果：RT5、RT6、RT1、RT3 均接收该 LSA，知晓 “外部路由 172.16.4.0/24 存在，由 RT2 提供”。
步骤 3：4 类 LSA 辅助定位（ASBR 路径传递）
动作：RT6（Area 2 和 Area 0 的 ABR ）收到 RT2 的 1 类 LSA（含 ASBR=1 ），在Area 2中洪泛，RT6收到后进行Area 2的SPF计算，计算后生成 4 类 LSA（标识 ASBR 为 RT2 ，LSA ID 为 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 类 LSA 洪泛到 Area 1 。
关键结果：非 Area 2 的路由器（如 RT3 ）通过 4 类 LSA，知晓 “如何找到 ASBR（RT2 ）”，为学习外部路由提供路径指引。
步骤 4：区域内外部路由计算（以 RT6 为例，Area 2 ）
动作：RT6 结合自身 1 类 LSA（Area 2 内拓扑）、RT2 的 1 类 LSA（ASBR 身份）、5 类 LSA（外部路由信息），执行 SPF 算法。
关键结果：计算 172.16.4.0/24 路由开销（100 + 1000 = 1100 ），加入 OSPF 路由表。
步骤 5：跨区域路由计算（以 RT3 为例，Area 1 ）
动作：RT3 结合 RT1 的 1 类 LSA（Area 1 内拓扑）、RT1 转发的 4 类 LSA（ASBR 路径）、5 类 LSA（外部路由信息），执行 SPF 算法。
关键结果：计算 172.16.4.0/24 路由总开销（100 + 300 + 1000 = 1400 ），加入 OSPF 路由表。

8. OSPF外部路由开销类型

开销类型1：开销=LSA携带开销+到始发ASBR的开销
开销类型2：开销=LSA携带开销

总结：

1、类型优先级：E1（类型1）> E2（类型2）（E1叠加内部开销，更贴合实际路径成本）

2、同类型比开销：

E1比“外部开销+内部路径开销”；
E2比“外部开销”

3、ASBR位置影响：内部路径到ASBR越短，总开销可能越低，影响最终选路。

9. OSPF多区域路由计算总结

10. OSPF选路原则

11. OSPF协议的路由聚合/汇总

ABR或ASBR将具有相同前缀的路由信息聚合后发布到其他区域。

①减少LSA3类、LSA5类的数目，减少路由信息；
②减小路由表的规模；
③提高路由器的运算速度。

注意，配置命令有not-advertise时，细化路由和汇总路由都不发布，没有时，只发布汇总路由。

12.OSPF 特殊区域

特殊区域是指人为定义的一些区域，它们在逻辑中一般位于OSPF区域的边缘，只与骨干区域相连。

常见的特殊区域有以下几类：
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（完全非纯末梢区域）

（1）Stub区域（末梢区域）

并不是每一台路由器都需要了解所有外部目的地的信息的。不管OSPF区域外部的目的地在哪里，在区域1中的路由都必须发送数据包到达ABR路由器，以便到达那个ASBR路由器。在这种情况下，区域1可以被配置成为一个末梢区域。

Stub区域是一个不允许AS外部LSA通告在其内部进行洪泛的区域。

Stub区域的特性：

①允许学习Type 3 LSA。
②拒绝Type 4、 Type 5 LSA。
③Default LSA作为Summary LSA注入到该区域，用以弥补学不到Type 5 LSA的信息，通过ABR被宣告到 Stub area。
④外部路由的振荡不会波及Stub区。

在末梢区域中有4个限制条件：
 一个末梢区域内部的所有路由器也必须拥有相同的链路状态数据库。
 虚链路不能在一个末梢区域内进行配置，也不能穿过一个末梢区域。
 末梢区域内的路由器不能是ASBR路由器。
 一个末梢区域可以拥有多台ABR路由器，但是因为缺省路由的原因，区域内部路由器不能确定哪一台路由器才是到达ASBR路由器的最优的网关。

（2）Totally Stub区域（完全末梢区域）

 不仅使用缺省路由到达OSPF自主系统外部的目的地址，而且使用缺省路由到达这个区域外部的所有目的地址。
 完全末梢区域的ABR将不仅阻塞AS外部LSA，而且阻塞所有的汇总LSA，但除了通告缺省路由的那一条类型3的LSA。

完全Stub区域中最受限的形式：

拒绝所有的External LSA : 类型5。
 拒绝具体的Summary LSA ：类型4和3。
 Default LSA作为Summary LSA注入到该区域，用来代表他所拒绝的路由信息。
 LSDB更小，路由信息更稳定，路由数量更少；
 默认路由＋区域内路由；
 区域内不会有其他区域的具体路由。

（3）NSSA区域（非纯末梢区域）

 带有一些末梢网络的R4必须通过区域2的其中R2和图中的OSPF网络相连。
 R4仅支持RIP协议，因此，区域2的R2将同时运行RIP协议和OSPF协议，并利用路由重新分配的方法把末梢网络注入到OSPF域。
 上述的配置使区域2的R2成为一台ASBR路由器，因此，区域2就不能再是一个末梢区域了。

（4）完全NSSA区域（完全非纯末梢区域）

 完全非纯末梢区域允许外部路由通告到OSPF自主系统内部，并使用缺省路由到达这个区域外部的所有目的地址。
 完全非纯末梢区域的ABR将不仅阻塞AS外部LSA，而且阻塞所有的汇总LSA ，但除了通告缺省路由的那一条类型3的LSA。
 拒绝所有的External LSA : 类型5。
 拒绝具体的Summary LSA ：类型4和3。
 Default Summary LSA注入到本区域，用来代表他所拒绝的路由信息。