一、OSPF多区域划分的必要性
1.OSPF单区域存在问题
2.OSPF划分区域的作用
二、OSPF多区域的基本概念
1.多区域分类
3.多区域链路状态数据库LSDB
4.ABR
区域边界路由器， 它是连接骨干区域与非骨干区域的 "桥梁"，确保整个 OSPF 网络的路由可达性。
其核心作用是：
- 连接 OSPF 的两个或多个区域（至少包含一个骨干区域 Area 0）；
- 在不同区域间传递路由信息（将一个区域的链路状态信息汇总后转发到其他区域）；
- 维护每个相连区域的链路状态数据库（LSDB），是区域间通信的 "桥梁"。
4.1 LSA 1 的生成和传递
- LSA 1 的生成：在 Area 1 中，RT5 生成 LSA 1，描述了其所在网段 N 的链路状态信息，包括接口 IP 地址、链路开销等。
- LSA 1 到 LSA 3 的转换 ：RT3 作为 Area 1 和 Area 0 的 ABR，会收集 Area 1 内的 LSA 1 和 LSA 2，通过 SPF 算法计算出 Area 1 内的路由信息，然后将这些路由信息 "打包" 成 LSA 3形式，并发送到 Area 0。例如，RT3 将 RT5 所在网段 N 的路由信息生成 LSA 3 并传递到 Area 0。
- LSA 3 在骨干区域的传播 ：在 Area 0 中，LSA 3 会被其他路由器（如 RT1、RT2、RT4 等）接收和处理，这些路由器会根据 LSA 3 中的信息更新自己的路由表，从而知道如何到达 Area 1 中的网段 N。
- LSA 3 从骨干区域到其他非骨干区域的重新发起 ：RT4 作为 Area 0 和 Area 2 的 ABR，会将来自 Area 0 的 LSA 3（包括描述 Area 1 网段 N 的 LSA 3）重新发送到 Area 2。这样，Area 2 中的路由器（如 RT7、RT8）就能够通过 RT4 发送的 LSA 3 了解到 Area 1 中的网段 N 的路由信息，从而实现跨区域的路由通信。
5.ASBR
5.1 LAS 5 的生成与传播
- ASBR 生成 LSA 5：ASBR 将从外部网络获取的路由信息转换为 OSPF 的 LSA 5（自治系统外部链路通告）。LSA 5 包含了外部路由的目标网络地址、子网掩码、路由度量值等信息。
- LSA 5 在 OSPF 自治系统内的传播 ：
- 在 ASBR 所在区域内的传播 ：ASBR 生成的 LSA 5 首先在其所在的区域内传播。例如，RT8 在 Area 1 中生成 LSA 5，描述外部路由信息，Area 1 内的其他路由器（如 RT5、RT6 等）会接收并处理这些 LSA 5，更新自己的路由表。
- 通过 ABR 传播到其他区域 ：ABR（区域边界路由器，如 RT3、RT4 等）会将 ASBR 生成的 LSA 5 从一个区域传播到其他区域。 例如，RT3 作为 Area 0 和 Area 1 的 ABR，会将 RT8 在 Area 1 中生成的 LSA 5 传播到 Area 0，使 Area 0 内的路由器（如 RT1、RT2、RT3 等）也能了解到外部路由信息。
- 在整个 OSPF 自治系统内的传播：LSA 5 会在整个 OSPF 自治系统内传播（除了末梢区域和完全末梢区域），确保所有的 OSPF 路由器都能了解到外部路由的可达性信息。
- LSA 5自治系统外部链路通告
生成者：ASBR。
传播范围：在整个 OSPF 自治系统内传播（除了末梢区域和完全末梢区域）。
携带信息：
外部目的网络的 IP 地址和子网掩码。
外部路由的度量值（如开销）。
外部路由的类型（1 型或 2 型），用于计算外部路由的优先级。
作用 ：用于通告自治系统外部的路由信息，使**自治系统内的路由器能够了解到如何到达外部网络，**实现 OSPF 自治系统与外部网络的通信。
6.ABR 与ASBR的差别
| 对比项 | ABR（区域边界路由器） | ASBR（自治系统边界路由器） |
|---|---|---|
| 功能职责 | 负责不同 OSPF 区域间的路由信息交互，连接骨干区域与非骨干区域，汇总并转发区域间路由 | **连接 OSPF 自治系统与外部自治系统，**实现 OSPF 与其他路由协议网络间的路由交互 |
| 连接对象 | 连接 OSPF 内部的不同区域，至少有一个接口在骨干区域 Area 0，至少一个接口在非骨干区域 | 连接 OSPF 自治系统和外部自治系统，外部自治系统可运行不同路由协议 |
| 处理 LSA 类型 | 处理区域内 LSA（如Type 1、Type 2 ）及区域间汇总 LSA（如 Type 3） | 产生 Type 5 AS - External - LSA（通告外部路由到 OSPF），NSSA 中产生 Type 7 NSSA - External - LSA |
三、OSPF的LSA分类
3.1 Router LSA
LSA 1 路由器链路通告
- 生成者 ：每台运行 OSPF 协议的路由器都会生成。
- 传播范围：仅在所属区域内传播。
- 携带信息：
- 路由器各个接口的 IP 地址、子网掩码、接口类型、链路开销等。
- 路由器与邻居路由器的连接关系，包括邻居的路由器 ID（Router ID）。
- 作用 ：帮助区域内的其他路由器了解该路由器的链路状态和连接情况，用于构建区域内的路由器连接拓扑，为 SPF（最短路径优先）算法计算最短路径提供基础信息。
实验中查看：
3.2 Network LSA
LSA 2 网络链路通告
- 生成者 ：由多路访问网络（如以太网）中的 **DR（指定路由器）**生成。
- 传播范围：在所属区域内传播。
- 携带信息 ：
- 描述多路访问网络的 IP 网络地址、子网掩码。
- 列出连接到该网络的所有路由器的路由器 ID。
- 作用 ：让区域内的路由器知晓多路访问网络的拓扑信息，以及连接到该网络的路由器情况，辅助计算到该网络的最短路径。知道网络里有啥设备，以及该怎么去访问网络中的目标。
实验中查看：
3.3 Summary LAS
LSA 3汇总链路通告
- 生成者 ：ABR（区域边界路由器）。
- 传播范围 ：从一个区域传播到其他区域（跨区域传播）。
- 携带信息 ：
- 目的网络的 IP 地址和子网掩码。
- 通告该 LSA 的 ABR 的路由器 ID。
- 路由的开销值。
- 作用 ：ABR 将一个区域内的路由信息汇总后，以 LSA 3 的形式发送到其他区域，使得其他区域的路由器能够了解到外部区域的网络可达性信息，实现区域间的路由传递。
实验中查看：
3.4 ASBR LSA
LSA 4 ASBR 汇总链路通告
- 生成者：ABR。
- 传播范围：从一个区域传播到其他区域（除了 ASBR 所在区域）。
- 携带信息 ：
- ASBR（自治系统边界路由器）的路由器 ID。
- 到达 ASBR 的开销值。
- 作用 ：当一个区域内的路由器需要知道如何到达 ASBR 时，ABR 通过发送 LSA 4 来告知其他区域如何到达 ASBR，因为 LSA 1 和 LSA 2 只能在区域内传播，无法直接让其他区域了解 ASBR 的位置，LSA 4 起到了补充说明的作用。
实验中查看：
3.5 AS-external-LSA
LSA 5 自治系统外部链路通告
- 生成者：ASBR。
- 传播范围：在整个 OSPF 自治系统内传播（除了末梢区域和完全末梢区域）。
- 携带信息 ：
- 外部目的网络的 IP 地址和子网掩码。
- 外部路由的度量值（如开销）。
- 外部路由的类型（1 型或 2 型），用于计算外部路由的优先级。
- 作用 ：用于通告自治系统外部的路由信息，使自治系统内的路由器能够了解到如何到达外部网络，实现 OSPF 自治系统与外部网络的通信。
实验中查看：
3.6 NSSA LSA
LSA 7 NSSA 外部链路通告
- 生成者：ASBR（位于 NSSA 区域内）。
- 传播范围：仅在 NSSA（非纯末梢区域）内传播。
- 携带信息：与 LSA 5 类似，包含外部目的网络的 IP 地址、子网掩码、路由度量值等信息。
- 作用 ：在 NSSA 区域内通告外部路由信息，因为 NSSA 区域不允许 LSA 5 进入，所以使用 LSA 7 来实现区域内对外部路由的通告，然后由 NSSA 区域的 ABR 将 LSA 7 转换为 LSA 5 传播到其他区域。
3.7. LSA 8 外部属性链路通告
- 生成者：在 BGP/MPLS VPN 环境中使用，由 PE（Provider Edge）路由器生成。
- 传播范围：在 MPLS 骨干网络中传播。
- 携带信息：包含与外部路由相关的属性信息，如 VPN 标签等。
- 作用：用于在 MPLS VPN 环境中通告外部路由的属性，帮助实现 VPN 路由的分发和管理。
3.8. LSA 9、10、11
- 生成者：根据具体应用，由相关路由器生成。
- 传播范围：分为区域内传播（LSA 9）、自治系统内传播（LSA 10）和链路本地传播（LSA 11）。
- 携带信息：可以携带自定义的信息，用于扩展 OSPF 功能，比如在 TE（流量工程）中用于传递拓扑和流量相关的信息。
- 作用：为 OSPF 协议提供了扩展机制，以满足不同的网络应用和需求。
四、OSPF的LSA传播过程
1.LSA报文头格式
2.OSPF区域间路由传播与计算
五、OSPF的特殊区域
1.概念
2.特殊区域--STUDB区域
2.1Stub 区域的定义与作用
定义 ：Stub 区域是 OSPF 中的一种特殊区域，它不允许自治系统外部的 LSA（链路状态通告）在其内部进行泛洪传播。
作用：在网络中，并非每一台路由器都需要了解所有外部目的地的信息。以第一张图为例，Area 1 中的路由器若要访问外部网络（如 RIPv2 网络 172.16.6.1/24），数据包都必须先发送到 ABR（区域边界路由器，如 R1 ），再由 ABR 转发到 ASBR（自治系统边界路由器，如 R2 ）。在这种情况下，将 Area 1 配置为 Stub 区域，可以减少该区域内路由器的路由表规模，降低路由器的处理负担，同时节省网络带宽。
2.2 Stub 区域的特性
允许学习 Type 3 LSA：Type 3 LSA 是网络汇总 LSA，用于在区域间传递路由信息。Stub 区域内的路由器可以通过 ABR 学习到其他区域的路由信息（以 Type 3 LSA 形式），从而实现区域间的通信。
拒绝 Type 4、Type 5 LSA：Type 4 LSA 是 ASBR 汇总 LSA，用于描述如何到达 ASBR；Type 5 LSA 是外部 LSA，用于描述自治系统外部的路由信息。Stub 区域拒绝这两种 LSA，防止外部路由信息在区域内大量泛洪，简化了区域内的路由信息。
Default LSA 作为 Summary LSA 注入：由于 Stub 区域拒绝 Type 5 LSA，为了保证区域内路由器能够访问外部网络，ABR 会生成一条默认路由（0.0.0.0/0）的 Type 3 LSA 并注入到 Stub 区域中。这样，区域内的路由器在没有明确匹配的路由时，会将数据包发送到 ABR，由 ABR 转发到外部网络。
外部路由振荡不波及 Stub 区：外部路由（如 RIPv2 网络的路由）可能会因为网络拓扑变化等原因而频繁波动。由于 Stub 区域拒绝 Type 5 LSA，外部路由的波动不会影响到 Stub 区域内的路由表，保证了 Stub 区域内路由的稳定性。
2.3 Stub 区域路由器的路由表条目
Stub 区域内路由器的路由表主要包含以下三类路由：
- 默认路由：由 ABR 注入的默认路由（0.0.0.0/0），用于访问外部网络。
- 区域间路由：通过 Type 3 LSA 学习到的其他区域的路由信息。
- 区域内路由：本区域内的路由信息，通过 Type 1 和 Type 2 LSA 学习得到。
2.4 Stub 区域的限制条件
- 链路状态数据库一致 ：一个 Stub 区域内部的所有路由器必须拥有相同的链路状态数据库。这是因为 Stub 区域的路由计算依赖于一致的链路状态信息，若数据库不一致，可能导致路由计算错误。
- 虚链路限制 ：虚链路不能在 Stub 区域内进行配置，也不能穿过 Stub 区域。虚链路用于连接两个不直接相连的区域，而 Stub 区域的特性可能会影响虚链路的正常工作。
- 无 ASBR ：Stub 区域内的路由器不能是 ASBR。ASBR 负责将外部路由引入 OSPF 自治系统，而 Stub 区域的设计目的是隔离外部路由信息，因此不允许区域内存在 ASBR。
- ABR 多台时的网关选择问题 ：一个 Stub 区域可以拥有多台 ABR 路由器，但由于默认路由的存在，区域内部路由器无法确定哪一台 ABR 是到达 ASBR 的最优网关。在这种情况下，可能需要通过配置策略路由等方式来优化数据包的转发路径。
3.特殊区域------完全STUB区域
3.1完全 Stub 区域的定义与作用
- 定义 ：完全 Stub 区域是 Stub 区域的一种更严格的形式 ，它不仅阻止自治系统外部的 LSA（链路状态通告）在其内部泛洪，还阻止所有区域间的汇总 LSA（除了默认路由的 Type 3 LSA）。
- 作用：完全 Stub 区域进一步简化了区域内的路由信息，减少了路由器的路由表规模和处理负担。以第一张图为例，Area 1 被配置为完全 Stub 区域后，该区域内的路由器不仅使用默认路由到达 OSPF 自治系统外部的目的地，还使用默认路由到达该区域外部的所有目的地（包括其他 OSPF 区域的目的地）。
3.2完全 Stub 区域的特性
- 拒绝所有 External LSA（Type 5）：External LSA 用于描述自治系统外部的路由信息，完全 Stub 区域拒绝此类 LSA，防止外部路由信息进入区域内。
- 拒绝具体的 Summary LSA（Type 3 和 Type 4）：Summary LSA 用于在区域间传递路由信息，其中 Type 3 LSA 是网络汇总 LSA，Type 4 LSA 是 ASBR 汇总 LSA。完全 Stub 区域拒绝这些具体的汇总 LSA，只允许默认路由的 Type 3 LSA 进入。
- Default LSA 作为 Summary LSA 注入：ABR（区域边界路由器）会生成一条默认路由（0.0.0.0/0）的 Type 3 LSA 并注入到完全 Stub 区域中，用于代表所有被拒绝的路由信息。这样，区域内的路由器在没有明确匹配的路由时，会将数据包发送到 ABR，由 ABR 转发到目的地。
- LSDB 更小，路由信息更稳定：由于拒绝了大量的 LSA，完全 Stub 区域内的链路状态数据库（LSDB）更小，路由信息更加稳定，路由数量也更少。
- 路由表条目简化：完全 Stub 区域内路由器的路由表主要包含默认路由和区域内路由，没有其他区域的具体路由信息。
3.3完全 Stub 区域与 Stub 区域的区别
- Stub 区域 ：允许 Type 3 LSA（区域间汇总路由）进入，拒绝 Type 4 和 Type 5 LSA。区域内路由器的路由表包含默认路由、区域间路由和区域内路由。
- 完全 Stub 区域 ：**只允许默认路由的 Type 3 LSA 进入，拒绝所有其他的 Type 3、Type 4 和 Type 5 LSA。**区域内路由器的路由表仅包含默认路由和区域内路由。
4.特殊区域--NSSA区域
4.1 NSSA 区域的定义与背景
- 定义 ：**NSSA 区域是一种特殊的 OSPF 区域，**它允许将外部路由（来自其他路由协议的路由）引入到 OSPF 自治系统中，同时保留了末梢区域的部分特性。
- 背景：在某些网络环境中，可能存在一些只支持特定路由协议（如 RIPv2）的设备（如第一张图中的 R4），这些设备需要与 OSPF 网络进行通信。如果将包含这些设备的区域配置为普通的末梢区域（Stub Area），则无法引入外部路由；如果配置为非末梢区域，则会导致大量的外部 LSA 在区域内泛洪，增加路由器的负担。NSSA 区域正是为了解决这一问题而设计的。
4.2 NSSA 区域的特性
- 允许外部路由通告到 OSPF 自治系统内部：NSSA 区域内的 ASBR（自治系统边界路由器）可以将外部路由（如 RIPv2 路由）引入到 OSPF 自治系统中，同时保留了末梢区域的部分特性（如拒绝 Type 5 LSA 在区域内泛洪）。
- 始发 Type 7 LSA：为了实现外部路由的引入，NSSA 区域内的 ASBR 会生成 Type 7 LSA（NSSA 外部 LSA），用于描述外部路由的信息。
- Type 7 LSA 的泛洪与转换：Type 7 LSA 只在 NSSA 区域内进行泛洪，当它们到达 ABR（区域边界路由器）时，ABR 会将 Type 7 LSA 转换为 Type 5 LSA，并将其泛洪到 OSPF 自治系统的其他区域（如骨干区域）。
4.3 NSSA 外部 LSA（Type 7 LSA）
- 始发于 ASBR 路由器：Type 7 LSA 由 NSSA 区域内的 ASBR 生成，用于通告到达 OSPF 自治系统外部的目的地或者 OSPF 自治系统外部的默认路由。
- 只在 NSSA 区域内泛洪：Type 7 LSA 的泛洪范围仅限于始发该 LSA 的 NSSA 区域，不会扩散到其他 OSPF 区域，从而减少了对整个 OSPF 自治系统的影响。
4.4 NSSA 区域与其他区域的区别
- 与 Stub 区域的区别：Stub 区域拒绝所有外部 LSA（Type 5），而 NSSA 区域允许通过 Type 7 LSA 引入外部路由。
- 与非 Stub 区域的区别：非 Stub 区域允许 Type 5 LSA 在区域内泛洪，而 NSSA 区域拒绝 Type 5 LSA，只允许 Type 7 LSA 在区域内泛洪，并在 ABR 处转换为 Type 5 LSA。
5. 特殊区域--完全NSSA区域
5.1完全 NSSA 区域的定义与作用
- 定义：完全 NSSA 区域是 NSSA 区域的一种更严格的形式，它不仅允许将外部路由引入到 OSPF 自治系统中，还阻止所有区域间的汇总 LSA（除了默认路由的 Type 3 LSA）。
- 作用：完全 NSSA 区域进一步简化了区域内的路由信息，减少了路由器的路由表规模和处理负担。以图中为例，Area 2 被配置为完全 NSSA 区域后，该区域内的路由器不仅可以通过 Type 7 LSA 学习到外部路由（如 RIPv2 网络 172.16.6.1/24 的路由），还使用默认路由到达该区域外部的所有目的地（包括其他 OSPF 区域的目的地）。
5.2完全 NSSA 区域的特性
- 允许外部路由通告到 OSPF 自治系统内部：完全 NSSA 区域内的 ASBR（自治系统边界路由器，如 R2）可以将外部路由（如 RIPv2 路由）引入到 OSPF 自治系统中，同时保留了末梢区域的部分特性（如拒绝 Type 5 LSA 在区域内泛洪）。
- 拒绝所有 External LSA（Type 5）：External LSA 用于描述自治系统外部的路由信息，完全 NSSA 区域拒绝此类 LSA，防止外部路由信息进入区域内。
- 拒绝具体的 Summary LSA（Type 3 和 Type 4）：Summary LSA 用于在区域间传递路由信息，其中 Type 3 LSA 是网络汇总 LSA，Type 4 LSA 是 ASBR 汇总 LSA。完全 NSSA 区域拒绝这些具体的汇总 LSA，只允许默认路由的 Type 3 LSA 进入。
- Default Summary LSA 注入：ABR（区域边界路由器，如 R6）会生成一条默认路由（0.0.0.0/0）的 Type 3 LSA 并注入到完全 NSSA 区域中，用于代表所有被拒绝的路由信息。这样，区域内的路由器在没有明确匹配的路由时，会将数据包发送到 ABR，由 ABR 转发到目的地。
5.3完全 NSSA 区域与其他区域的区别
- 与 NSSA 区域的区别：NSSA 区域允许 Type 3 LSA（区域间汇总路由）进入，而完全 NSSA 区域只允许默认路由的 Type 3 LSA 进入，拒绝所有其他的 Type 3、Type 4 和 Type 5 LSA。
- 与完全 Stub 区域的区别：完全 Stub 区域拒绝所有外部 LSA（Type 5）和具体的 Summary LSA（Type 3 和 Type 4），但允许 Type 7 LSA 在区域内泛洪；而完全 NSSA 区域允许 Type 7 LSA 在区域内泛洪，并在 ABR 处转换为 Type 5 LSA。
缺省路由（默认路由）发布总结表
| 区域类型 | 配置命令 | 生成的 LSA 类型 | 发布者 | 发布范围 |
|---|---|---|---|---|
| 标准区域 | default-information originate |
LSA 5（OE1/OE2） | ASBR | OSPF 自治系统内 |
| Stub 区域 | area x stub |
LSA 3（OIA） | ABR | 区域内 |
| 完全 Stub 区域 | area x stub no-summary |
LSA 3（OIA） | ABR | 区域内 |
| NSSA 区域 | area x nssa default-information |
LSA 7（ON1/ON2） | ASBR | 区域内 |
| 完全 NSSA 区域 | area x nssa no-summary |
LSA 3（OIA） | ABR | 区域内 |
特殊区域 LSA 允许情况对比表
| 区域类型 | LSA 1&2 | LSA 3 | LSA 4&5 | LSA 7 |
|---|---|---|---|---|
| 骨干区域（区域 0） | 允许 | 允许 | 允许 | 不允许 |
| 普通区域 | 允许 | 允许 | 允许 | 不允许 |
| 末梢区域 | 允许 | 允许 | 不允许 | 不允许 |
| 完全末梢区域 | 允许 | 不允许 | 不允许 | 不允许 |
| NSSA 区域 | 允许 | 允许 | 不允许 | 允许 |
| 完全 NSSA 区域 | 允许 | 不允许 | 不允许 | 允许 |