OSPF 路由协议多区域

一、课程目标

本课程旨在帮助学习者掌握 OSPF 多区域的核心知识，具体包括：掌握 OSPF 各种 LSA 的内容和传递过程、了解普通区域与特殊区域的特点、掌握 OSPF 多区域的配置。

二、OSPF 多区域划分的必要性

1. 单区域存在的问题
   单区域 OSPF 网络中，存在三大问题：一是链路状态数据库（LSDB）庞大，占用大量内存，SPF 算法计算开销大；二是 LSA（链路状态通告）洪泛范围广，拓扑变化的影响范围大；三是路由无法汇总，导致路由表庞大，查找路由开销高。
   举例：一个大型园区如果只用一个区域，所有路由器都要存储整个园区的拓扑细节，一旦某个角落的网络变化，所有路由器都要重新计算路径，效率极低。

2. 多区域的优势
   划分区域后，每个区域拥有独立的 LSDB，LSA 洪泛被限制在区域内，减少了拓扑变化的影响范围；同时，区域边界可以对路由进行汇总，减小路由表规模。

三、OSPF 多区域基本概念

1. 区域分类

   • 骨干区域（Area 0）：必须连续，不能被分割，是所有区域交换路由信息的核心。
   • 非骨干区域：必须直接与 Area 0 相连，非骨干区域之间不能直接交换路由，需通过 Area 0 中转。
   • 特殊区域：具有特殊性质，如 Stub、NSSA 等，用于简化路由管理。
     举例：骨干区域类似城市主干道，非骨干区域类似支路，支路必须连接主干道才能与其他支路互通。

2. 关键设备

   • ABR（区域边界路由器）：连接多个区域（至少包含 Area 0），负责在区域间传递路由信息，会生成汇总 LSA（LSA 3）描述区域间路由。
   • ASBR（自治系统边界路由器）：连接 OSPF 域与其他路由协议（如 RIP），负责引入外部路由，会生成外部 LSA（LSA 5 或 LSA 7）描述外部路由。

LSDB（链路状态数据库）

四、OSPF 的 LSA 分类与传播

1. LSA 类型及特点
   OSPF 的 LSA 分为 7 种主要类型，核心区别在于发起者、洪泛范围和作用：

   LSA 类型	名称	发起者	洪泛范围	作用
   1	路由器 LSA	所有 OSPF 路由器	本区域内	描述路由器直连的拓扑信息（如接口、邻居）
   2	网络 LSA	DR（指定路由器）	本区域内	描述广播型 / NBMA 网络中连接的路由器列表
   3	汇总 LSA	ABR	单个区域内	描述区域间的路由信息（如其他区域的网段）
   4	ASBR 汇总 LSA	ABR	单个区域内	描述 ASBR 的位置（帮助其他区域找到外部路由的入口）
   5	外部 LSA	ASBR	整个 OSPF 域（除特殊区域）	描述 OSPF 外部的路由（如从 RIP 引入的路由）
   7	NSSA 外部 LSA	NSSA 区域的 ASBR	本 NSSA 区域内	描述 NSSA 区域的外部路由，会被 ABR 转换为 LSA 5 转发到其他区域

   

   举例：LSA 1 类似 “个人名片”，每个路由器在自己区域内分享自己的位置和连接；LSA 3 类似 “区域名片”，ABR 汇总其他区域的信息发给本区域；LSA 5 类似 “外部邀请函”，ASBR 告诉整个 OSPF 域 “外部有新路由可用”。

2. LSA 传播过程

   • 区域内路由传播：以网段 10.1.3.0/24 为例，RT3（Area 1 内的路由器）生成 LSA 1，在 Area 1 内洪泛；区域内所有路由器通过 LSA 1 和 LSA 2 计算本地拓扑。
   • 区域间路由传播：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；其他区域的 ABR（如 RT6）收到后，再生成新的 LSA 3 转发到自己所在的区域（如 Area 2）。
   • 外部路由传播：以外部路由 172.16.4.0/24 为例，ASBR（如 RT2）生成 LSA 5 在整个 OSPF 域洪泛；同时，ABR（如 RT6）生成 LSA 4（描述 RT2 的位置），帮助其他区域的路由器找到 ASBR，从而访问外部路由。

五、OSPF 特殊区域

特殊区域通过限制 LSA 类型简化路由管理，常见类型及特点如下：

举例：Stub 区域类似 “封闭小区”，只知道小区内的路和到主干道的默认路，不知道外部城市的详细路；NSSA 区域类似 “半开放小区”，可以自己引入外部小路（LSA 7），再通过小区门口（ABR）转换为大路（LSA 5）告诉其他区域。

六、路由汇总与外部路由开销

1. 路由汇总
   为减少路由条目，ABR 和 ASBR 可对路由进行汇总：

   • 区域间汇总（ABR）：通过area N range 目标网段 子网掩码命令，将 Area N 内的细化路由汇总为一条路由，以 LSA 3 发布到其他区域。
   • 外部路由汇总（ASBR）：通过summary-address 目标网段 子网掩码命令，将引入的外部细化路由汇总为一条路由，以 LSA 5 发布。
     举例：将 172.18.0.0/24、172.18.1.0/24 等 4 个网段汇总为 172.18.0.0/22，路由表中只需保留一条汇总路由，简化管理。

2. 外部路由开销类型
   OSPF 外部路由的开销计算有两种类型：

   • 类型 1：总开销 = LSA 携带的外部开销 + 本地到 ASBR 的开销（与 OSPF 内部开销统一）。
   • 类型 2：总开销 = LSA 携带的外部开销（忽略本地到 ASBR 的开销，默认类型）。
     优先级：类型 1 优于类型 2（类型 2 相当于外部开销 “无穷大”）。例如，访问外部网段时，类型 1 会计算 “本地到入口（ASBR）的路费 + 外部路费”，类型 1 更精准；类型 2 只算 “外部路费”，适合外部路由开销远大于内部的场景。

七、OSPF 多区域配置案例

以一个多区域 OSPF 网络为例，核心配置包括：

1. 区域划分：将网络分为 Area 0（骨干）、Area 1、Area 2（NSSA 区域）。
2. 路由汇总：ABR（如 SWA、SWB）对 Area 1 的 172.18.0.0/24 等网段汇总为 172.18.0.0/22。
3. NSSA 配置：Area 2 配置为 NSSA 区域，ASBR（如 SWD）引入外部路由并汇总为 192.168.0.0/22。
4. 默认路由注入：核心交换机（SWA、SWB）向 OSPF 域注入默认路由，确保所有区域能访问外部网络。