1.0.0 路由 OSPF LSA介绍、1~7类LSA详细介绍

OSPF LSA 链路状态通告( Link status announcement)，作用于 向其它邻接OSPF路由器 传递拓扑信息与路由信息。

LSA如何去描述拓扑信息与路由信息的呢？

其实是基于不同类型LSA进行描述，而常见的LSA类型有1类、2类、3类、4类、5类、7类。

OSPF路由器通过不同类型的LSA组建成一下LSDB数据库（链路状态数据库）再通过SPF算法进行计算出最优的OSPF路由加入到路由表中。

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宏观下的6种LSA作用：

1类 Router

• 路由器LSA，描述设备的直连拓扑信息、路由信息。
• 该LSA只能在接口所属的区域内泛洪。
  • 解释（接口所属的区域）：在OSPF中以接口划分区域，故每个接口都可以属于不同的区域。
  • 1类LSA只会在区域内泛洪/传递，不会泛洪到其它区域中。
    

2类 Network

• 网络LSA，该2类LSA只会在广播类型网络中出现。
• 由DR产生，描述DR所在的MA网络中所有与之形成邻接关系的路由器，以及DR自己。
  • 解释（所有与之形成邻接关系的路由器）：
    • 在广播类型的网络中，OSPF会选举出DR设备统一管理广播网络中的LSA。
    • 而广播网络中只有DR与BDR能够与DR-other设备建立邻接关系。
    • 2类LSA描述的正是DR与其它设备之间的拓扑信息[DR连接了谁]，与DR广播网络的路由信息[DR广播网络是什么]。
• 该LSA只能在接口所属区域泛洪。

3类 Summary-Network

• 网络汇总LSA，由ABR设备产生，描述区域内的路由信息。
  • 因为1类、2类LSA只能在区域内传递。
  • 故其它区域需要学习到另一个区域的1类2类就需要有新的LSA来统一描述1类2类的拓扑、路由信息。这个LSA就是3类LSA。
    

4类 ASBR-Summary

• ASBR汇总LSA，由ABR产生，描述到ASBR的路由，服务于5类LSA。

• 通告给除ASBR所在区域的其它区域。

• 这里需要进行图形的解释：

  • 5类LSA在传递过程中下一跳是不可改变的，故AR5想访问AR1就需要去往AR2的2.2.2.2。

  • 1、首先AR2的router-id=2.2.2.2并没有发布到OSPF网络中，故AR5不会学习到去2.2.2.2的路由。

  • 2、由于AR3与AR2在同一个区域中，通过1类LSA就可以知道如何去2.2.2.2。

    • 【唉？不是说2.2.2.2是RID吗？不是没有发布到OSPF吗？AR3如何知道去2.2.2.2的呢？】

    • 【答案就是在1类LSA的子类型中可以得知去往RID的拓扑信息，往后会详细讲解1类LSA的其它子类型】

    •   Type      : Router
        Ls id     : 2.2.2.2	【该LSA由谁产生？因为1类描述自己的直连接口信息，当然是自己】
        Adv rtr   : 2.2.2.2	【谁通告的？1类LSA由自己产生，当然是自己】
        Ls age    : 623 
        Len       : 36 
        Options   :  ASBR  E  
        seq#      : 80000007 
        chksum    : 0x2ec3
        Link count: 1
         * Link ID: 10.1.23.3【基于TransNet子类型可知该地址表示广播网络的DR地址】
           Data   : 10.1.23.2【谁通告的该LSA信息？基于该地址我们就知道如何去2.2.2.2了】
           Link Type: TransNet     
           Metric : 1
      该LSA由2.2.2.2通告过来给AR3的，其中产生了1条拓扑信息，可通过10.1.23.2访问到。
      故同样的也可以访问到2.2.2.2。
      

  • 3、由于1类只能在区域中传递，故AR5无法学习到去往2.2.2.2的路由信息。这个时候就需要用到ABR(AR3)发布的4类LSA（去2.2.2.2来找我AR3准没错了）

  

5类 AS-External

• AS外部LSA，由ASBR产生，描述到OSPF域外的路由。
• OSPF引入的路由，如引入RIP、ISIS、BGP等路由，引入的路由就属于外部路。外部路由用5类LSA进行通告。
• 5类LSA在传递的过程中，下一跳不会被中间设备修改。
  

7类 NSSA

• 用于特殊区域 NSSA 中的LSA。
• 由ASBR产生，用于描述到达OSPF域外的路由。NSSA7类与5类功能一样，但泛洪范围不同。
• NSSA7类只能在始发区域内泛洪，并不能直接进入Area0。当7类需要传递Area0的时候，ABR会将7类转换成5类传递入到Area0中。
  

查看LSDB数据库

LSDB链路状态数据库，是存放各类LSA的地方，在路由设备上通过命令：display ospf lsdb 查看数据库信息。

Type表示LSA的类型（1类Router、2类Network、3类Sum-Net、4类 ）

Linkstate通常表示谁产生的LSA

AdvRouter表示谁通告的LSA

Age表示LSA的年龄，也是老化时间。

Len为LSA的大小

Sequence为LSA序列号

Metric表示去往该LSA的开销。

<AR3>display ospf lsdb 

	 OSPF Process 1 with Router ID 3.3.3.3【OSPF路由设备的router-id】
		 Link State Database 【以下就是关于AR3的LSDB数据库信息】

		         Area: 0.0.0.0【区域0的LSA】
 Type      LinkState ID    AdvRouter          Age  Len   Sequence   Metric
 Router    4.4.4.4         4.4.4.4           1240  36    80000005       1
 Router    3.3.3.3         3.3.3.3            834  36    80000005       1
 Network   10.1.34.4       4.4.4.4           1240  32    80000002       0
 Sum-Net   10.1.45.0       4.4.4.4           1277  28    80000001       1
 Sum-Net   10.1.23.0       3.3.3.3            834  28    80000002       1
 
		         Area: 0.0.0.1【区域1的LSA】
 Type      LinkState ID    AdvRouter          Age  Len   Sequence   Metric
 Router    2.2.2.2         2.2.2.2            585  36    80000007       1
 Router    3.3.3.3         3.3.3.3            785  36    80000005       1
 Network   10.1.23.3       3.3.3.3            785  32    80000001       0
 Sum-Net   10.1.45.0       3.3.3.3            834  28    80000001       2
 Sum-Net   10.1.34.0       3.3.3.3            834  28    80000001       1
 NSSA      0.0.0.0         3.3.3.3            834  36    80000001       1
 NSSA      10.1.23.0       2.2.2.2            585  36    80000002       1
 NSSA      192.168.1.0     2.2.2.2            585  36    80000002       1
 NSSA      10.1.12.0       2.2.2.2            585  36    80000002       1
 

		 AS External Database【外部路由的LSA】
 Type      LinkState ID    AdvRouter          Age  Len   Sequence   Metric
 External  192.168.1.0     3.3.3.3            584  36    80000002       1
 External  10.1.12.0       3.3.3.3            584  36    80000002       1

新旧LSA判断

话说网络中的LSA如此之多，OSPF路由器是如何进行判断哪些是新的LSA，哪些是旧的LSA呢？

对于LSA，有三个重要的字段。通过这三个字段可以判断出LSA的新旧：序列号seq、校验chksum、年龄Age。

LSA优先区域顺序

1、先比较序列号，越大越新，越新越优先。

• 因为OSPF最新生成的LSA会比旧的LSA序列号更大。

2、序列号一样，校验和越大越新。

• OSPF报文中的校验和并不简简单单是用来判断报文有没有出错的，该值的计算不仅仅需要LSA报文的信息，还需要上一次计算出的校验和，并且每次计算校验和，都会比之前的校验和更大，因此校验和被认为是OSPF LSA消息新旧的第二个标准。

• 红字部分借鉴CSDN博主「永远是少年啊」的原创文章：https://blog.csdn.net/weixin_40228200/article/details/118497166

3、特例就是当Age=3600时该LSA最优先，其它Age则是越小越优先。

• Age表示LSA产生至今有多久了，默认从0开始。
• 当OSPF设备需要删除某个LSA时，就会通过设置Age时间为3600秒进行泛洪，让其它OSPF设备进行删除指定LSA。所以LSA=3600比Age=0更具备优先级。
• 但正常情况下Age是不会达到3600的，因为OSPF 默认情况下1800秒（30分钟）周期性更新一次LSA，当收到新的LSA之后就会进行刷新Age时间。

查看LSA的详细信息

通过命令：display ospf lsdb LSA类型 LSA条目ID，如查看2.2.2.2的1类LSA详细信息：display ospf lsdb router 2.2.2.2

<AR3>display ospf lsdb router 2.2.2.2

	 OSPF Process 1 with Router ID 3.3.3.3
		         Area: 0.0.0.0
		 Link State Database 

		         Area: 0.0.0.1【查询的1类LSA所属区域】
		 Link State Database 
  Type      : Router
  Ls id     : 2.2.2.2
  Adv rtr   : 2.2.2.2  
  Ls age    : 455 	【新旧LSA判断依据3】
  Len       : 36 
  Options   :  ASBR
  seq#      : 80000007 【新旧LSA判断依据1】
  chksum    : 0x4ca7   【新旧LSA判断依据2】
  Link count: 1
   * Link ID: 10.1.23.3    
     Data   : 10.1.23.2    
     Link Type: TransNet     
     Metric : 1

详细介绍1~7类LSA的内部信息

了解LSA的产生，什么情况下产生LSA，产生什么样的LSA。

查看并了解其LSA内部信息所表示的含义。

1类 Router

产生：运行了OSPF的设备并配置活动接口使用之后，必然会产生1条1类LSA描述该直连链路信息。

一类LSA头部信息

<AR4>display ospf lsdb router 4.4.4.4

  Type      : Router	【LSA的类型】
  Ls id     : 4.4.4.4	【该LSA由谁产生？因为1类描述自己的直连接口信息，当然是自己】
  Adv rtr   : 4.4.4.4	【谁通告的？1类LSA由自己产生，当然是自己】
  Ls age    : 1521		【该LSA活了多久？1521秒】
  Len       : 36		【LSA的大小，36Byte】
  Options   :  ABR  E	【ABR身份，E表示可接收OSPF外部LSA的能力】
  seq#      : 80000007 
  chksum    : 0xab1e
  Link count: 1			【直连链路信息数量】
   * Link ID: 10.1.34.4
     Data   : 10.1.34.4
     Link Type: TransNet【子类型】     
     Metric : 1

一类LSA子类型与内部信息

不同的子类型，其LinkID、Data所表示的含义也不同。

• Link ID: 10.1.34.4【DR地址】
  Data : 10.1.34.4【宣告该LSA的接口】
  Link Type: TransNet【子类型】
  Metric : 1

Link Type	Link ID	Data
P2P（P2P接口网络中产生）	邻居的RID	宣告该LSA的路由器接口的IP地址
StubNet（广播网络中产生）	路由器接口的网络IP地址	该Stub网络的网络掩码
TransNet（广播网络中产生）	DR的接口地址	宣告该LSA的路由器接口的IP地址
Virtual（虚链路路由器产生）	邻居的RID	宣告该LSA的路由器接口的IP地址

P2P、TransNet、virtual三类都是一类LSA用于描述拓扑信息，StubNet则用于描述路由信息。

疑惑：为什么都是通过network 宣告网络，有时候产生的是1类的Transnet、有时候产生的是StubNet呢？

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Vritual Link虚链路

为了避免区域间的环路，OSPF规定不允许直接在两个非骨干区域之间传递路由信息。

但是非骨干区域与非骨干区域之间还是可以通过hello报文建立邻居关系，并学习到对方自己产生的路由。

即：非骨干区域之间不能传递其它区域的路由，但是可以传递自己产生的路由。

1、建立Vlink的作用？

为了实现以上区域2与区域5之间的路由传递，让区域5也能学习到其它区域的路由信息，就需要建立Vlink虚链路。

Vlink实现非骨干区域之间能够交互路由信息的逻辑是什么？

因为非骨干区域与非骨干区域无法交互路由信息，只有非骨干区域与骨干区域之间可以。

基于上面的环境，AR4与AR5建立Vlink（区域0与区域2的两台边界路由器），实现逻辑上将骨干区域0扩展到AR5上。

建立完成之后就会和下图一样的：由于AR5逻辑上属于骨干区域，故区域5的AR10就会与AR5交互路由了。

2、如何配置Vlink？

首先观察环境，因为区域5与区域0之间相隔了区域2，需要做的就是将区域2打通，实现区域5与区域0的通信。

AR4是区域0与区域2的边界、AR5是区域2与区域5的边界，在这两台上配置Vlink是最优的。

配置Vlink的时候通常都是指定对端的router-id。

为什么虚链路不直接指定对端IP地址，而是指定对端的router-id呢？

• 从实用性上看，如果单独指定其接口地址，那么这个时候去往目标时并不一定是最优的。

  而使用router-id，OSPF将会基于OSPF路由进行最优路由的转发。

• 从可靠性上看，如果单独指定其接口地址，如果该接口断开了，那么该虚链路就断开了。

  而使用router-id，只要还有路由能到router-id该虚链路就不会断开。

3、配置Vlink的注意事项

• Vlink虚链路只能在同区域建立连接，无法跨域建立虚链路。
  • 因为Vlink计算到达目标路径需要依靠1、2类LSA，而1、2类LSA无法跨区域传递，导致Vlink无法跨区域寻邻居。

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以实验结果理解1类LSA

1、通过在AR2、AR3上查看lsdb可以知道1类的LSA只会在区域内传递（因为除了在区域1中可以看到1类的2.2.2.2，其它区域都不会有1类的2.2.2.2）

2、1类2.2.2.2中只有一条信息，也就是transnet子类型的LSA，表示的是AR2与AR3相连的拓扑信息（10.1.23.0）

3、其它区域想要学习到该1类的LSA，只能通过3类的LSA学习。（如：AR4需要学习区域1中的1类2.2.2.2的路由信息，只能通过AR3产生的3类学习到）

4、为什么AR4收到的3类是10.1.23.0呢？为什么不是2.2.2.2？因为3类是统一汇总通告1类2类的拓扑信息、路由信息。故只会将1类2.2.2.2中的拓扑信息（10.1.23.0）通告出去。

2类 Network

产生：在广播类型的接口运行OSPF时，由选出的DR设备产生。

二类LSA头部信息与内部信息

<AR4>display ospf lsdb network 10.1.34.4

  Type      : Network
  Ls id     : 10.1.34.4【DR的地址】
  Adv rtr   : 4.4.4.4【该LSA由谁宣告的？】
  Ls age    : 1297
  Len       : 32 
  Options   :  E  
  seq#      : 80000001 
  chksum    : 0xf903
  Net mask  : 255.255.255.0【与LS id结合，表示DR所在的广播网络】
  Priority  : Low
     Attached Router    4.4.4.4【表示与DR相连的设备】
     Attached Router    3.3.3.3【表示与DR相连的设备】

通过上面的报文可以绘制一个逻辑拓扑：

配合1类的LSA，我们就可以知道4.4.4.4与3.3.3.3互联接口为这个链路中的DR。以及这个链路连接有哪些设备。

3类 Sum-Network

产生：由ABR边界路由器产生

三类LSA头部信息与内部信息

<AR4>dis ospf lsdb summary 10.1.23.0

	 OSPF Process 1 with Router ID 4.4.4.4
		         Area: 0.0.0.0
		 Link State Database 


  Type      : Sum-Net
  Ls id     : 10.1.23.0【某条1类或2类的路由信息】
  Adv rtr   : 3.3.3.3 【下一跳找谁】
  Ls age    : 1557 
  Len       : 28 
  Options   :  E  
  seq#      : 80000002 
  chksum    : 0x8ca0
  Net mask  : 255.255.255.0【Lsid的掩码，与Lsid结合就知道了路由信息】
  Tos 0  metric: 1
  Priority  : Low

4类 ASBR-Summary

产生：由ABR边界路由器产生

4类LSA主要的作用就是通过头部的 Ls id与Adv rtr了解如何去往ASBR。

四类头部信息

<AR4>display ospf lsdb asbr 3.3.3.3

  Type      : Sum-Asbr
  Ls id     : 3.3.3.3【ASBR的router-id】
  Adv rtr   : 4.4.4.4【去往ASBR找我】
  Ls age    : 1716
  Len       : 28 
  Options   :  E  
  seq#      : 80000002 
  chksum    : 0x62db
  Tos 0  metric: 1

5类/7类 AS-External

产生：由ASBR区域自治边界路由器产生

5类与7类都是一样的LSA，只不过Type类型不一样。

五类头部信息与内部信息

<AR4>display ospf lsdb ase 192.168.1.0

	 OSPF Process 1 with Router ID 4.4.4.4
		 Link State Database


  Type      : External
  Ls id     : 192.168.1.0【5类外部路由】
  Adv rtr   : 3.3.3.3 【去往该路由的下一跳】
  Ls age    : 95 
  Len       : 36 
  Options   :  E  
  seq#      : 80000003 
  chksum    : 0xa68d
  Net mask  : 255.255.255.0【路由掩码】
  TOS 0  Metric: 1
  E type    : 2【外部路由开销的计算类型】
  Forwarding Address : 10.1.23.2 【转发地址】
  Tag       : 1 【Tag标签】
  Priority  : Low

五类LSA—E Type字段

External Type 外部路由类型

OSPF外部路由默认优先级为150

Type 1

可学习到外部的开销为：ASBR到外部路由部开销+本路由器到ASBR之间的路由部开销= 该外部路由的总开销

通过LSA可以知道访问192.168.1.0就需要经过3.3.3.3、2.2.2.2最终到192.168.1.0，故开销为3。

Type 2

5类LSA的外部路由开销为：（ASBR到外部路由的总开销）

啥时候用Type1、啥时候用Type2？

当网络中有多个ASBR都引入同一条外部路由时，如果用默认的Type2方式引入，则去往该外部路由时必然是负载分担的。

如下图，AR14学习到的外部路由开销都是1，故AR14会认为该路由负载分担流量。

但很明显，走AR13是次优的路径，故在多个ASBR引入同一条外部路由的时候需要考虑使用Type1类型。

五类LSA—Forwarding字段

转发地址作用：解决广播型网络中OSPF路由次优路径问题

引入外部路由时，连接其他协议的接口运行了OSPF 协议并且网络类型为广播类型，则FA地址为重发布之前路由的下一跳地址，若网络类型为P2P，则不会产生FA地址。

转发地址不置位（0.0.0.0）

转发地址置位条件：

1.ASBR与外部路由交互的接口，启用了OSPF协议（即接口运行了OSPF协议，还运行了其它外部路由协议）

2.链接外部的接口不能配置Slient-interface（类似边缘端口，禁止设备向该接口发送OSPF报文）

3.只有广播型网络的接口才会置位，P2P只有单一的一条路无法置位。

环境介绍：

1、AR5的G0/0/0接口与AR7建立OSPF、并且G0/0/0还与AR6建立ISIS

2、路由引入操作：AR5将ISIS与OSPF进行双向的路由引入，即OSPF引入ISIS、ISIS引入OSPF中。

3、这个时候AR7就能通过AR5学习到AR6的ISIS相关路由，但是访问AR6的网络时会优先通过AR5进行中转，在该环境中明显是不合适的，因为AR7明显可以直接与AR6进行通信。

3、为此，OSPF的FA地址生效了。该环境满足了FA地址置位的要求。

4、AR5会将引入的AR6路由相关SLA的FA地址设置为去往AR6网络的下一跳接口地址（192.168.1.2），这样AR7需要访问AR6的时候就直接访问AR6即可。

五类LSA—Tag字段

用于区分路由，将特定的路由打上tag之后，可以通过路由策略选择性的接收和拒绝指定的路由。ISIS与路由策略相关知识在后面几章介绍到

双点双向引入时、环路就是通过tag解决的。

汇总1~7类相关查看命令

查看所有类型LSA的汇总信息，LSDB数据库

<AR4>display ospf lsdb 

查看指定类型的LSA

# 1类
<AR4>display ospf lsdb router
# 2类
<AR4>display ospf lsdb network
# 3类
<AR4>display ospf lsdb summary
# 4类
<AR4>display ospf lsdb asbr
# 5类
<AR4>display ospf lsdb ase
# 7类
<AR4>display ospf lsdb nssa
# 查看指定类型的LSA详细信息，如查看1类1.1.1.1的详细LSA信息
<AR4>display ospf lsdb router 1.1.1.1

查看ospf网络中哪些是ABR、ASBR

<AR3>dis ospf abr-asbr 

	 OSPF Process 1 with Router ID 3.3.3.3
		 Routing Table to ABR and ASBR 

 RtType      Destination       Area       Cost  Nexthop         Type
 Intra-area  4.4.4.4           0.0.0.0    1     10.1.34.4       ABR 
 Intra-area  5.5.5.5           0.0.0.0    2     10.1.34.4       ABR 
 Intra-area  2.2.2.2           0.0.0.1    1     10.1.23.2       ASBR