OSPF多区域原理

Posted 2021-10-21

1.在大型企业网络中，使用OSPF路由协议经常遇到以下问题

• 在大型企业网络中，网络结构的变化是时常发生的，因此OSPF路由器就会经常运行SPF算法来重新计算路由信息，大量消耗路由器的CPU和内存资源。
• 在OSPF网络中，随着多条路径的增加，路由表变得越来越庞大，每一次路径的改变都使路由器不得不花大量的时间和资源去重新计算路由表，路由器变得越来越低效。
• 包含完整网络结构信息的链路状态数据库也会越来越大，这将有可能使路由器的CPU和内存资源彻底耗尽，从而导致路由器的崩溃。
  为了解决这个问题，OSPF允许把大型区域划分成多个更易管理的小型区域。这些小型区域可以交换路由汇总信息，而不是每一个路由的细节。通过划分成多个小型区域，OSPF的工作可以更加流畅。
  2.生成OSPF多区域的原因
  改善网络的可扩展性
  快速收敛
  
  3.OSPF区域的容量
  划分多区域后，每个OSPF区域里到底可以容纳多少台路由器呢？单个区域所支持的路由器的数量范围是30~200，但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。这是因为还有更为重要的一些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的数量等，正是由于这些因素，有时在一些区域里包含25台路由器可能都已经显得比较多了，而在另一些区域内却可以容纳多于500台路由器。
  对于和区域相关的通信量定义了下面三种类型
  *域内通信量：指由单个区域的路由器之间交换的数据包构成的通信量。
• 域间通信量：指由不同区域的路由器之间交换的数据包构成的通信量。
• 外部通信量：指由OSPF区域内的路由器与OSPF区域外或另一个AS内的路由器之间交换的数据包构成的通信量。
  OSPF被分成多区域的能力是依照分层路由实现的，当被划分成小区域以后，像重新计算拓扑数据库这样的操作就被限定在该小区域内，区域间则只需通告一些汇总信息。
  分层路由具有以下优势
• 降低了SPF运算的频率
• 减小了路由表
• 减小了链路状态更新报文的流量
  4.路由器的类型
  
• 内部路由器（IR）：指所有接口都属于同一个区域的路由器。
• 区域边界路由器(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，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(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，他可以是一台内部路由器或者ABR路由器。
  5.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，根据互连区域的类型和数量不同，OSPF提供了不同类型的路由更新。
  运行OSPF的整个区域属于一个AS，AS范围外的路由都属于外部路由，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，其他区域类型将在后面进行讲解。
  6.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通告都被存放在它的链路状态数据库中，正确的LSA通告可以描述出一个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，本节主要讲解前三种LSA。
• 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通告列出了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战的开销。这些LSA通告只会在始发他们的区域内部进行泛洪。通过show ip ospf database router命令可以查看数据库中列出的所有路由器LSA通告的详细信息。这些信息显示了记录在链路状态数据库中的完整的LSA信息。
  
• 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，可将DR路由器看作一个“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。使用show ip ospf database network命令可以查看一条网络LSA通告信息。
  
• 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，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向骨干区域通告与他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。
  
  7.OSPF多区域配置的常用检查命令
• 查看路由表信息（直连/学习）
  show ip route
• 只查看OSPF学习到的路由
  show ip route ospf
• 查看OSPF配置信息
  show ip protocol
• 查看在路由器上OSPF的配置方式以及ABR的信息
  show ip ospf
• 查看LSDB内的所有LSA数据信息
  show ip ospf database
• 查看接口上OSPF配置的信息（进程ID、Route ID、cost、priority、邻居的数量）
  show ip ospf interface
• 查看OSPF邻居和邻接的状态（Full表示邻居状态正常）
  show ip ospf neighbor
• 查看OSPF邻居的详细信息（包括DR\BDR）
  show ip ospf neighbor detail
• 查看路由器邻接的整个过程
  show ip ospf adj
• 查看每个OSPF数据包的信息（包括OSPF版本，route ID、area ID）
  show ip ospf packet
• 清空路由表
  show ip route