深入浅出的理解OSPF的链路状态信息

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引言：

本文是基于读者对OSPF有一定了解的基础上，重点理解OSPF收集链路状态的过程，我们都知道在OSPF的工作原理中，主要是通过泛洪不同种类的LSA来进行LSDB的同步，最后通过SPF算法来计算路由，达到全网互通的目的。所以我们研究LSA的传递过程对于我们理解OSPF的工作原理是非常重要的，OSPF的LSA共有11种类型，我们一般在工作和学习中只要求掌握1类LSA、2类LSA、3类LSA、4类LSA、5类LSA、7类LSA共6种,下面我们将去分析这些LSA的作用。

一、企业案例

1.1网络拓扑结构

某企业为了实现全网互通，核心网络运行OSPF路由协议，进程号为10，Area 0为总部所在区域，Area 1为分支机构B所在区域，Area 2为特殊的NSSA区域；R4与R5路由器运行静态路由协议，在R4设备上实现将静态路由引入OSPF域内，在R1设备上引入直连，从而达到全网互通的目的。

1.2 IP地址规划

企业部分IP地址规划如下表所示：

       

1.3 网络设备部分配置

R1设备

ospf 10 router-id 1.1.1.1

Import-route direct

area 0.0.0.2

network 1.1.1.1 0.0.0.0

network 10.1.12.1 0.0.0.0

nssa

R2设备

ospf 10 router-id 2.2.2.2

area 0.0.0.0

network 2.2.2.2 0.0.0.0

network 10.1.23.1 0.0.0.0

area 0.0.0.2

network 10.1.12.2 0.0.0.0

nssa

R3设备

ospf 10 router-id 3.3.3.3

area 0.0.0.0

network 3.3.3.3 0.0.0.0

network 10.1.23.2 0.0.0.0

area 0.0.0.1

network 10.1.34.1 0.0.0.0

R4设备

ip route-static 5.5.5.5 32 10.1.45.2

ospf 10 router-id 4.4.4.4

import-route static

area 0.0.0.1

network 4.4.4.4 0.0.0.0

network 10.1.34.2 0.0.0.0

R5设备

ip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 10.1.45.1

二、LSA内容的分析

2.1 LSA头部报文格式

2.11、LSA头部报文格式描述

所有的LSA都有相同的报文头部，其格式如下表所示，在这些字段中，我们需要格外关注描述一条LSA的三要素：Advertising Router标识产生此LSA路由器的Router ID、Link State ID 标识与LS Type一起描述路由域中唯一一个LSA、LS type标识LSA的类型。

2.2  Type 1LSA（Route）

2.21 Type 1 LSA的描述

1类LSA是由每一台运行OSPF的设备产生，其功能是该路由器为接口所在的区域所产生路由信息和拓扑信息，只在产生此LSA的区域内进行传播。请注意Type 1 LSA的链路类型有4种，具体描述如下所示：

2.22 以R4路由器设备上产生的Type 1 LSA为例， 截图和分析如下：

我们可以通过命令display ospf lsdb router查看R4路由器产生的1类LSA，通过Adv rtr字段可以看出产生这条LSA的路由器是4.4.4.4，它有两条链路，第一条是开销为0的4.4.4.4，子网掩码为32位，说明是自身环回接口；第二条是开销值为1的10.1.34.1，Data部分为10.1.34.2，没有子网掩码，说明自身IP信息是10.1.34.2，是MA网络的拓扑信息，需要结合2类LSA来补足1类LSA缺失的路由信息。

2.3 Type 2 LSA

2.31Type 2 LSA的描述

2类LSA是由广播或者NBMA网络中的DR产生，其功能是记录了网络中所有网络设备的Router-ID，描述本网段路由器的数量以及掩码，在产生此LSA的区域内进行传播。一般情况下，2类LSA通常用来补充1类LSA。

2.32、以R4设备产生的2类LSA为例，截图和分析如下：

我们可以通过display ospf lsdb network查看R4设备上的2类LSA信息，通过Adv rtr可以看出这条2类LSA是3.3.3.3设备产生的，从拓扑图可以得知，R3设备的G0/0/1是10.1.34.0网段的DR接口。通过Net mask字段和R4设备产生的1类LSA可以得知网络10.1.34.0的网络掩码为24位，也可以看到3.3.3.3和4.4.4.4两台路由器相连接。所以1类LSA和2类LSA相结合能够很好的描述OSPF区域内的路由信息。

2.4 Type 3 LSA

2.41 Type 3 LSA的描述

3类LSA是由ABR产生的，其功能就是将区域内所有网段的路由通告给其他区域，可以在区域间传递路由信息，3类LSA在穿越不同区域时，会由其他ABR重新生成，其Adv rtr也会相应的发生变化。

2.42 以ABR设备R3为区域0产生10.1.34.0的3类LSA为例，截图和分析如下：

我们可以通过display ospf lsdb summary 10.1.34.0去查看3类LSA，可以通过Adv rtr字段可以看到是由R3产生的，开销值为1表示经过了一台路由器，通过Ls id和Net mask可以看到是传递的网段信息是10.1.34.0/24。

2.43 以ABR设备R3为区域1产生10.1.12.0/24的3类LSA为例，截图和分析如下：

我们可以通过display ospf lsdb summary 10.1.12.0去查看3类LSA，通过Adv rtr字段可以看到R3设备收到了来自与Area 0传递的3类LSA，同时自己生成了这条3类LSA并传递给Area 1，期间我们可以看到同一条路由信息的传递，开销值加1且Adv也发生了变化。

2.5 Type 5 LSA

2.51 Type 5 LSA的描述

我们先引出5类LSA，是因为没有5类LSA就没有4类LSA，5类LSA是由ASBR产生，其功能就是在整个OSPF中传递外部路由，可以在整个OSPF域内传播（除了个别区域），5类LSA在穿越不同的区域进行传递时，Adv router不会改变，一直是产生这条LSA的路由器（这和3类LSA的传递是有很大的区别的）。

2.52 以ASBR设备R4产生5.5.5.5/32的5类LSA为例，截图和分析如下：

我们可以通过display ospf lsdb ase 5.5.5.5去查看5类LSA，通过Adv rtr可以看到该5类LSA的产生者是4.4.4.4，通过Ls id和Net mask可以看到传递的外部路由为5.5.5.5/32，在这个地方我们可以关注一下type类型为2，这表示在传递5类LSA时，不管传递多少台路由器其开销值都为1。

2.6 Type 4 LSA

2.61 Type 4 LSA描述

4类LSA是由和ASBR在同一区域的ABR生成，其功能就是用于通告ASBR所在的位置，在穿越不同的区域时，由新的ABR重新生成。

2.62 以ABR设备R3产生的4类LSA为例，截图和分析如下：

我们可以通过display ospf lsdb asbr 4.4.4.4查看到4类LSA的信息，通过Adv rtr和Ls id字段可以看到产生这条LSA的路由器为3.3.3.3，描述的是到达4.4.4.4的位置信息。

2.7 Type 7 LSA

2.71 Type 7 LSA描述

7类LSA是由配置类NSSA区域的ASBR生成，其功能就是在NSSA区域中传递外部路由，其范围可以在整个NSSA区域中传播。

2.72 以R2设备产生的7类LSA为例，截图和分析如下：

我们可以通过display ospf lsdb 查看数据库LSA的信息，我们可以看到在NSSA区域引入直连后，产生了4条7类LSA，其中10.1.12.0、1.1.1.1和192.168.10.0都是由R1产生的，0.0.0.0是由R2产生的，在Area 0中并没有7类LSA，说明7类LSA并不能离开NSSA区域，同时我们可以通过观察看到NSSA区域中的192.168.10.0是通过5类LSA在Area 0中传递的，也就是在R2设备上发生了7类LSA转5类LSA的情况。而图中的默认路由形式的7类LSA就是NSSA区域的ABR过滤掉了4类，5类LSA并下发了一条7类LSA的路由以便于访问NSSA区域的网段，即发生了5类LSA转7类LSA的其情况。

总结：

通过全文的6种LSA的分析，我们可以得知，区域内的路由主要是通过1类和2类LSA描述，区域间的路由主要是通过3类LSA描述，区域外的路由可以通过4类和5类LSA进行描述，而特殊区域引入的路由可以通过7类LSA进行描述。OSPF通过这些LSA收集链路状态信息，并使用SPF算法计算出域内无环的路由信息。

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