華爲鏈路狀態型路由協議(OSPF)之多區域OSPF基礎理論

怎麼理解單區域和多區域?

單區域就是整個OSPF網絡中之包含了區域0,單區域網絡拓撲的不斷擴展會降低OSPF工作效率,所以引出路由網絡的層級化,定義了多區域的概念。
作用:改善網絡的可擴展性,快速收斂

劃分多區域後,每個OSPF區域可以容納多少臺路由器?

單個區域所支持的路由器數量的範圍大約是30-200。但在一個區域內實際加入的路由器數量要小於單個區域所能容納路由器的最大數量。這是因爲還有更爲重要的一些因素影響着這個數量,比如一個區域內鏈路的數量,網絡拓撲的穩定性、路由器的內存和CPU性能、路由彙總的有效使用和注入到這個區域的彙總LSA的數量等。正是由於這些因素,有時在一些區域裏包含25臺路由器可能都已經顯得比較多了,而在另一些區域內卻可以容納多於500臺的路由器。

什麼是分層結構?

簡單理解分層結構就是給OSPF網絡劃分多個不同的區域,隨便查一查OSPF頭部封裝結構,不難發現區域的編號是一個32位的二進制數,可以用點分十進制表示也可以用一個十進制表示,在華爲設備上默認用點分十進制。

多區域網絡中的OSPF路由器的類型

1、內部路由(Internal Router):所有接口被劃分到同一個區域
2、骨幹路由(Backbone Router):所有接口被劃分到區域0
3、區域邊界路由(Area Border Router):簡稱ABR路由,顧名思義,有接口被劃分到區域0,也有接口被劃分到其他區域
4、自治系統邊界路由(Autonomous System Boundary Router):簡稱ASBR路由,通過學習動態和靜態條目

區域類型

OSPF路由協議將區域劃分爲不同類型,包括骨幹區域、標準區域、末梢區域、完全末梢區域、非純末梢區域等。根據互連區域的類型和數量不同,OSPF提供了不同類型的路由更新。

1、骨幹區域Area 0:區域的ID一定爲0,它是連接所有其他區域的核心域,相當於交換網絡的匯聚層。
2、標準區域:接收各種鏈路狀態信息和彙總的路由通告。沒有指定區域0就是標準區域。
3、鏈路狀態數據庫:一臺運行OSPF路由協議的路由器中,所有有效的LSA通告都被存放在它的鏈路狀態數據庫當中,正確的LSA通告將可以描述出一個OSPF區域網絡拓撲的結構。每臺路由器都創建了由每個接口、對應的相鄰節點和接口速率組成的數據庫,鏈路狀態數據庫中的每個條目都稱爲LSA(鏈路狀態通告),常見的LSA有六種類型。

1)LSA1:每一臺運行OSPF路由協議的路由器都會產生路由器LSA通告。這個最基本的LSA通告列出了路由器所有的鏈路或接口,並指明瞭它們的狀態和沿每條鏈路方向出站的代價。這些LSA通告只會在始發它們的區域內部進行泛洪。通過命令“show ip ospf database router” 可以查看數據庫中列出的所有路由器LSA通告。還可以在這條命令後加上一個參數以指定一個路由器ID,從而觀察到單個路由器LSA通告的詳細信息。這些信息顯示了記錄在鏈路狀態數據庫中的完整的LSA信息。

2)LSA2:每一個多址網絡(廣播型和NBMA)中的指定路由器DR都將會產生網絡LSA通告。可將DR路由器看做一個“僞”節點或一個虛擬路由器,用來描繪一個多址訪問網絡和與之相連的所有路由器。網絡LSA通告列出了所有與之相連的路由器,也包括DR路由器本身。向路由器LSA一樣,網絡LSA也僅僅在產生這條網絡LSA的區域內部進行泛洪。使用命令show ip ospf database network 可以查看一條網絡LSA通告的信息。

3)LSA3:是由ABR路由器始發的。ABR路由器將發送網絡彙總LSA到一個區域,用來通告該區域外部的目的地址。實際上,這些網絡彙總LSA就是ABR 路由器告訴在自己所屬區域內的內部路由器它所能到達的目的地址的一種方法。一臺ABR路由器也可以通過網絡彙總LSA向骨幹區域通告與它相連的區域內部的目的地址。在一個區域外部,且仍然在一個OSPF自治系統內部的默認路由,也可以通過這種LSA來通告。使用命令show ip ospf database summary可以顯示鏈路狀態數據庫中的網絡彙總LSA信息。

4)LSA4:也是有ABR路由器始發的。ASBR彙總LSA除了所通告的目的地是一個ASBR路由器而不是一個網絡外,其他的域網絡彙總LSA都是一樣的。使用命令show ip ospf database asbr-summary可以查看ASBR彙總LSA的信息。

5)LSA5:始發於ASBR路由器,用來通告到達OSPF自治系統外部的目的地或者是到OSPF自治系統外部的默認路由的LSA。外部LSA通告將在整個自治系統中進行泛洪。使用命令show ip ospf database external可以查看AS外部LSA的信息。

6)LSA7:和LSA5相比,主要區別在於泛紅區域。

OSPF的特殊區域

1、末梢區域(Stub Area):一些區域出口很少,對區域外的路由僅需要一條默認路由,爲了減少區域內路由器的路由條目,可以把此區域配置爲末梢區域。

2、完全末梢區域(Totally Stubby Area):在區域內除了域內路由外,只有一個默認路由。

特殊區域的滿足條件

(1)只有一個默認路由作爲其區域的出口
(2)區域不能作爲虛鏈路的穿越區域
(3)Stub區域裏無自治系統邊界路由器ASBR
(4)不是骨幹區域Area0

小結

OSPF的原理實際上相當複雜,要通過實驗和抓包來加強自己的理解和實際動手能力。

參考資料:OSPF路由協議之多區域的原理與配置

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