OSPF路由协议的多区域原理及配置

Posted 2021-02-15

OSPF区域的容量：
划分多区域后，每个OSPF区域中的容量所支持的路由器数量范围是30~200。但是在一个区域内实际加入的路由器数量要小于单个区域所能容纳路由器的最大数量，这是因为还有更重要的因素影响着这个数量，如一个区域内链路的数量，网络拓扑的稳定性、路由器的内存和CPU性能， 路由汇总的有效使用和注入这个区域的汇总链路状态通告（LSA）的数量等。正是由于这些因素，有时在一些区域中有20多台就已经显得比较多了，而有的区域可以容纳500多台。

路由器的类型：
路由器也像通信量一样可以被分成和区域相关的几种类型，所有的OSPF路由器都是下图三种类型路由器的一种：

内部路由器：指所有接口都属于同一个区域的路由器；

区域边界路由器：（Area Border Router，ABR）指连接一个或多个区域到骨干区域的路由器，并且这些路由器会作为域间通信量的路由网关。因而，ABR路由器至少有一个接口是属于骨干区域的，而且必须为每一个与之相连的区域维护不同的链路状态数据库，正因为这个原因，所以，ABR路由器通常需要比一般的内部路由器有更多的内存和更高性能的路由处理器。ABR路由器将会汇总与它相连区域的拓扑信息给骨干区域，然后将这些汇总信息传送给其他区域；

自治系统边界路由器（Autonomous System Boundary Router，ASBR）：可以认为它是OSPF域外部的通信量进入OSPF域的网关路由器，也就是说，ASBR路由器是用来把其他路由选择协议学习到的路由通过路由选择重分配的方式注入OSPF域的路由器。一个ASBR路由器可以是位于OSPF域的AS内部的任何路由器，它可以是一台内部路由器或者ABR路由器。

区域的类型：

OSPF将区域划分为不同类型，包括骨干区域、标准区域、末梢区域、完全末梢区域、非纯末梢区域等，根据互联区域的类型和数量不同，OSPF提供了不同类型的路有更新。

运行OSPF的整个区域属于一个AS（autonomous System，自治系统），AS范围外的路由器都属于外部路由。骨干区域用于连接其他区域，跨区域的流量都要通过骨干区域传递，骨干区域的稳定性、健壮性至关重要。骨干区域上的路由器大多数都是ABR。

骨干区域 area 0：
该区域的ID一定为0，它是连接所有其他区域的核心域，相当于交换网络的汇聚层。

标准区域：
该区域可以接收各种链路状态信息和汇总的路由通告。没有特殊定义的区域就是标准区域。

链路状态数据库：

一台运行OSPF路由协议的路由器中，所有有效的LSA通告都被存放再它的链路状态数据库中，正确的LSA通告可以描述一个OSPF区域的网络拓扑结构。

每台路由器都创建了由每个接口、对应的相邻节点和接口速率组成的数据库，链路状态数据库中的每个条目都称为LSA（链路状态通告）。

常见的LSA有六种类型，分别是：LSA1、LSA2、LSA3、LSA4、LSA5、LSA7，其中各LSA的的作用如下：

LSA1：路由器LSA，每一台运行OSPF路由协议的路由器都会产生路由器LSA通告，这个最基本的LSA通告列出路由器所有的链路或接口，并指明了他们的状态和沿每条链路方向出站的开销。这些LSA通告只会在始发它们的区域内部进行泛洪，可以通过show ip ospf database router来查看数据库中列出的所有路由器LSA通告。

LSA2：网络LSA，每一个多址网络（广播型和非广播型）中的DR都会产生网络LSA通告，如下图所示，可将DR路由器看做一个“伪”节点或一个虚拟路由器，用来描绘一个多址访问网络和与之相连的所有路由器。网络LSA通告列出了所有与之相连的路由器，也包括DR路由器本身。像路由器LSA一样，网络LSA也仅仅在产生这条网络LSA的区域内部进行泛洪。可以通过show ip ospf database network来查看一条网络上LSA通告的信息。

LSA3：网络汇总LSA，是由ABR路由器始发的。ABR路由器将发送网络汇总LSA到一个区域，用来通告该区域外部的目的地址，如下图所示，实际上，这些网络汇总LSA就是ABR路由器告诉在自己所属区域内的内部路由器它所能到达的目的地址的一种方法。一台ABR路由器也可以通过网络汇总LSA向骨干区域通告与它相连的区域内部的目的地址。在一个区域外部，且仍然在一个OSPF AS内部的默认路由，也可以通过这种LSA来通告。使用show ip ospf database summary命令可以显示链路状态数据库中的网络汇总LSA信息。

LSA4：就是ASBR汇总LSA，也是由ABR路由器始发的。ASBR汇总LSA除了通告的目的地是一个ASBR路由器而不是一个网络外，其他的与网络汇总LSA是一样的，如下图所示，使用show ip ospf database asbr-summary命令可以查看ASBR汇总LSA的信息。

LSA5：自治系统外部LSA，也称为外部LSA，始发于ASBR路由器，用来通告到达OSPF AS外部的目的地或是到OSPF AS外部的默认路由的LSA，如下图所示，外部LSA通告将在整个AS中进行泛洪。使用show ip ospf database external命令可以查看AS外部LSA的信息。

OSPF常用检查命令：

末梢区域和完全末梢区域：

在OSPF区域中，一些区域出口很少，对区域外的路由仅需要一条默认路由，为了减少区域内路由器的路由条目，可以把此区域配置为末梢区域，在末梢区域中仅仅需要域内的路由条目和一条指向区域边界路由器的默认路由就能实现所有的选路，所以在末梢区域中可以减少不必要的LSA泛洪（完全末梢区域的路由表更加简便。）

末梢区域
没有LSA4、5、7通告

完全末梢区域
除一条LSA3的默认路由通告外，没有LSA3、4、5、7通告

满足一下四个条件的区域可以被认定为末梢区域或者完全末梢区域。

• 只有一个默认路由作为其区域的出口
• 区域不能作为虚链路的穿越区域
• Stub区域里无自治系统边界路由器ASBR
• 不是骨干区域Area 0

关于上述的理论概念，可以通过下面的一个实验环境来做一下多区域的配置：
实验环境如下所示：

配置接口的命令省略。直接上配置OSPF的命令：

R1的OSPF配置如下：

R1(config)#router ospf 1
R1(config-router)#network 1.1.1.1 0.0.0.0 area 0
R1(config-router)#network 10.0.0.0 0.255.255.255 area 0
R1(config-router)#network 20.0.0.0 0.255.255.255 area 1
R1(config-router)#network 30.0.0.0 0.255.255.255 area 2
R1(config-router)#area 1 stub no-summary
R1(config-router)#area 2 stub 

R2的OSPF配置如下：

R2(config)#router ospf 1
R2(config-router)#network 2.2.2.2 0.0.0.0 area 0
R2(config-router)#network 10.0.0.0 0.255.255.255 area 0

R3的OSPF配置如下：

R3(config)#router ospf 1  
R3(config-router)#network 3.3.3.3 0.0.0.0 area 1
R3(config-router)#network 20.0.0.0 0.255.255.255 area 1
R3(config-router)#area 1 stub 

R4的OSPF配置如下：

R4(config)#router ospf 1
R4(config-router)#network 4.4.4.4 0.0.0.0 area 2
R4(config-router)#network 30.0.0.0 0.255.255.255 area 2
R4(config-router)#area 2 stub 

至此，即可实现全网互通。