OSPF路由協議：LSA1、LSA2與路由計算步驟

1、OSPF的區域

OSPF路由協議作為一種動態路由協議，其生成路由表的過程依賴於網絡中每台路由器保持一致的LSDB(鏈路狀態數據庫）。隨着網絡中路由器的不斷增多，LSDB會越來越龐大，拓撲結構的改變也容易引起網絡的“動盪”。因此，動態路由協議（如OSPF、IS-IS）都提供將整個網絡划分成多個區域的能力，減少LSDB的大小和維護LSDB的開銷，也減少LSA泛洪的影響。在OSPF中，被划開的所有區域必須以骨干區域為中心，也即其他區域必須與骨干區域相連。

2、LSA的含義

LSA（Link-State Advertisement,鏈路狀態通告），是OSPF路由協議的協議報文中攜帶的、用於進行路由計算的信息。根據用途及作用范圍的不同，可以分為11類（即type1~11）。其中，用於區域內路由通告的是type1、type2，用於區域間路由通告的主要有type3、type4、type5、type7。
本文的主要內容為介紹LSA中用於區域內路由通告的LSA1和LSA2，以及路由計算的 步驟。

3、LSA type 1 （Router LSA)

每台路由器會為自己所處的每一個區域產生一份RouterLSA，該LSA包含本區域所有鏈路的狀態信息。

LSA1消息包含的字段：

• LS Age :DoNotAge Flag和age數值（秒）
• Option位
• LS type ：1
• Link State ID
• Advertising Router
• Sequence Number
• CheckSum
• Flags
• Number Of Links: OSPF有向圖上的Link
  • Point to point
    • ID:鄰居路由器的RID；Data：自己接口的IP
  • TransNetwork：MA類型鏈路
    • ID：DR的接口IP ；Data：自己接口IP
  • StubNetwork：末節類型鏈路/網絡
    • ID：網絡號 Data：掩碼
  • Virtual Link
    • ID：vlink對端ABR的RID ；Data：本地Vlink的IP

有向圖的說明

• 每個實節點外出方向的鏈路成本是該接口的成本（OSPF Cost值）。
• 在MA網絡中，所有節點之間通過虛節點（N1）拓撲互聯。虛節點N1到所連節點的距離為0，每個節點到N1的邊的距離是它在至N1接口上的cost值。
• 在末節（stub）網絡中，到其他節點的葉子的cost需要計算鄰居間cost和對方節點到其葉子的cost的和。路由器到自身葉子節點的cost也是葉子所在鏈路的cost（如果葉子是鏈路接口的網段）。

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4、LSA type2 （Network LSA）

Network LSA用於描述MA網絡的拓撲關系：TransNet網絡號和該網絡與路由器的關系，在MA網絡的DR路由器產生。

LSA2消息包含的字段：

• LS Age:同LSA1
• Option
• LSType : 2
• Link Stat ID :DR接口IP地址
• Advertising Router
• Sequence Num
• Checksum
• Netmask：和LS ID進行邏輯與運算，得出LSA2的網絡號
• Attacked Router：本網絡所有鄰居路由器列表

與lSA1區別

LSA1由實節點（代表路由器的節點）產生，描述實節點周邊的關系；LSA2由虛節點DR產生，描述虛節點周邊關系。

DR的作用

• DR選舉機制
  • MA網絡可以沒有BDR，但不能沒有DR。
  • DR選舉開始於OSPF中一個網絡達到2-way狀態之后，網絡中的路由器通過交互hello完成選舉。
  • 路由器根據所有鄰居的hello報文，構建接口的數據結構，其中包括以下三個集合。
    • DR集合：接口剛開啟時，其內容為0 。
    • BDR集合：接口剛開啟時，其內容為0 。
    • DRother集合：即有資格成為DR/BDR的路由器，其選舉規則為優先級不為0即可。
  • 選舉過程：
    1. 接口開啟，hello中DR字域全0，wait timer啟動；
    2. 若收到hello中有dr字域，wait timer停止，接受字域數值；
    3. 從other中選出BDR，再從這里面選出DR，如果BDR空，則再次從other中選出BDR。

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5、OSPF路由計算

OSPF路由計算包含以下步驟。

1. 畫出網絡圖Graph
   網絡中的每台路由器會根據接收到的LSA1和LSA2畫出網絡圖 。由於LSDB中的鏈路信息不能反映出路由，因此需要SPF（最短路徑優先）算法，根據網絡圖生成路由轉發的最優路徑。
2. 對Graph進行SPF計算
   每台路由器以自身為Root執行SPF計算。華為設備初次計算過程執行全部節點的Full SPF，在此之后都執行iSPF計算。iSPF只重畫受影響的節點及周邊連接關系，位置不同范圍不同，根節點的邊發生變化則重新計算整個拓撲。
3. 添加葉子節點
   OSPF路由器在計算葉子節點的路由時一般使用PRC（部分路由計算），即在ISPF計算出的最短路徑樹基礎上計算葉子節點路由。
   在計算葉子鏈路網段的cost時，常見的是鏈路上的路由計算。當對端路由器和本路由器均下掛同一網段時，選擇成本更小的本路由器的網段放到OSPF路由中，由於IP路由表中的直連路由更優，所以dis ip routing-table看不到OSPF這條路由.
   以下幾種LSA攜帶的信息用於計算不同“葉子”的路由：
   • lSA2：MA網絡的網段掛在虛節點N上；
   • LSA3：掛在ABR節點上（其他區域內拓撲變化不影響本區域SPF）；
   • LSA7：掛在ASBR節點上。
   • LSA5： 掛在ASBR或ABR，依ASBR是否在當前區域而定