概要信息：
1、ospf的LSA类型 1/2/3/4/5/7类LSA
2、ospf的特殊区域 stub、totally stub、nssa、totally nssa
3、ospf的网络类型 broadcast、NBMA、P2P、P2MP
一、背景
在ospf出现前，网络上广泛使用RIP作为IGP内部网关协议，但由于RIP是基于距离矢量算法的路由协议，存在收敛慢、路由环路、可扩展性差等问题，所以逐渐被可全面解决RIP这些问题的ospf所取代。
ospf（开放式最短路径优先）是一个基于链路状态进行路由计算的动态路由协议，主要用于大中型网络；ospfv2和ospfv3两个版本，ospfv2仅支持ipv4，而ospfv3同时支持ipv4和ipv6，这里仅介绍基于ipv4网络的ospfv2版本。
二、OSPF Open Shortest Path First 开放式最短路径优先
1、ospf的几个重要概念
要认识ospf，首先就要了解ospf的几个非常重要的基本概念：AS自治系统、Area区域、路由器类型、路由类型和Router ID。
（1）Router ID 路由器ID
一台运行ospf协议的路由器必须指定一个用于标识路由器自身的Router ID；
Router ID是一个32比特无符号整数；
在一个AS中，每台路由器的Router ID必须唯一，同一台路由器的不同进程可以使用相同的Router ID。
（2）AS 自治系统
AS自治系统就是Routing Domain路由域，由同一组织机构管理、运行同一种路由协议的一组路由器组成；
路由域中的所有路由器必须运行相同的路由协议，且必须彼此相互连接，中间不能被其他协议路由域隔开，分配相同的AS号；
不仅ospf可以配置AS，ISIS、BGP等动态路由协议也可以配置AS，都可以形成特定的路由域；
（3）Area 区域
当一个大型网络中的路由器都运行ospf协议时，LSDB链路状态数据库会占用大量的存储空间，并使得运行SPF最短路径算法的复杂度增加，导致CPU负担加重；同时，网络规模越大，拓扑结构发生变化的概率也越大，网络会经常处于振荡之中，造成网络中会有大量的ospf协议报文在传递，降低了网络带宽利用率，更为严重的是，每一次变化都会导致网络中所有的路由器重新进行路由计算。
区域是从逻辑上将网络中的不同路由器划分为不同的组，每个组用区域号来标识，需要注意的是ospf区域的边界是设备接口，isis区域的边界是链路，即ospf区域边界路由器间直接相连的链路两端接口必须属于同一个区域，isis区域边界路由器间直接相连的链路两端接口是分属于不同区域的。
一个ospf路由域可以包括多个区域，通过在区域边界路由器上进行路由聚合，不同区域之间仅向外通告其聚合路由，这样就可以大大减少通告到其他区域的LSA数量，还可以最小化由网络拓扑变化带来的影响；
每台ospf路由器只能在所属区域内部学习到完整的链路状态信息；
ospf除了可以划分多个普通区域外，还可以配置多种特殊区域类型，如固定为Area0的骨干区域、Stub末梢区域、Totally Stub完全末梢区域、NSSA非纯末梢区域和Totally NSSA完全非纯末梢区域；
（4）路由器类型
ospf把一个AS划分成了多个区域，使得ospf网络中不同路由器的角色会有所不同，根据路由器在AS中的不同位置，可以分为以下4类：
区域内路由器 Internal Routers，IR：该类设备的所有接口都在同一个ospf区域内；
区域边界路由器 Area Border Routers，ABR：该类设备的接口可以分属不同区域，但其中一个接口必须连接骨干区域；ABR用来连接骨干区域和非骨干区域，它与骨干区域之间既可以是物理连接，也可以是逻辑上的连接（也就是虚连接）。
骨干路由器 Backbone Routers，BR：该类设备至少有一个接口属于骨干区域；所有的ABR和位于骨干区域的内部设备都是骨干路由器。
自治系统边界路由器 AS Boundary Routers，ASBR：与其他AS中的设备交换路由信息的设备称为ASBR；只要一台ospf设备引入了外部路由（包括直连路由、静态路由、RIP、ISIS路由、BGP路由或者其他ospf进程路由），它就成为ASBR，ASBR位于AS的边界，可以是区域内设备，也可以是ABR。
（5）路由类型
划分区域的目的就是想减少LSA的数量，从而减少依据LSA形成的路由数量，这就自然会想到对区域内部、区域之间以及其他AS的外部路由进行分类，ospf中，路由分成以下4类：
区域内路由 Intra Area：仅用于区域内IR路由器之间的路由，用于IR设备间的互联，不向区域外通告；
区域间路由 Inter Area：仅用于区域间ABR之间的路由，用于骨干区域与其他区域相互通告路由信息；
第一类外部路由 Type1 External：由ASBR引入的外部路由，它们的开销值计算方法与ospf的开销值计算方法具有可比性，到第一类外部路由的开销=本设备到相应的ASBR的开销+ASBR到该路由目的地址的开销；
第二类外部路由 Type2 External：由ASBR引入的外部路由，它们的开销值计算方法与ospf的开销值计算方法不具有可比性，ospf协议认为从ASBR到自治系统之外的开销远远大于在自治系统之内到达ASBR的开销，所以ospf计算第二类外部路由的开销只考虑ASBR到自治系统之外的开销，即到第二类外部路由的开销=ASBR到该路由目的地址的开销。
第一类外部路由和第二类外部路由由管理员手动设置，缺省为第二类外部路由。
2、ospf网络设计
ospf比rip复杂许多，主要表现在ospf可以支持更大规模的网络；另外，ospf还可以把网络中的路由器划分成不同的区域、不同的路由器角色，这就决定了在配置ospf路由之前必须先设计好相关的ospf网络，然后才能进行各方面的ospf路由配置工作，而不是像RIP路由那样基本上不需要设计，对于一个可适用于大型广域网络的动态路由协议，ospf网络的规划工作具体如下：
（1）确定需运行ospf协议的路由器
（2）合理地划分ospf区域
ospf区域划分可以按照地理区域、行政单位来划分；也可以按照路由器性能来划分；还可以按照IP网段来划分。
按照一般经验，当网络中的路由器数量少于20台的时候，可以只划分一个区域，即骨干区域；
在一个区域内路由器的数量最好不要超过50台；
但现在的路由器CPU处理速度、内存容量都在日益增强，有测试表明，200台路由器一个区域都可以非常快速的收敛。
由于骨干区域中的路由器要负责整个ospf网络各个区域的路由信息传递，负荷比较大，所以骨干区域应该选择性能好，处理能力强的高端路由器来承担；
（3）主要ABR和ASBR的性能要求
ospf网络中的每个ABR都要负责所连接的两个或多个区域间的路由信息传递工作，需要保存每个连接区域的LSDB，所以ABR通常也要由性能比较高的路由器来承担；
同时为了不使ABR的负担太重，通常建议一台ABR上最多连接3个区域，即一个骨干区域和两个普通区域；
而ASBR更是要负责两个或多个AS间的路由信息传递，需要保存每个AS的LSDB，负担更重，所以ASBR的性能要求更高。
3、ospf的LSA类型
因为在ospf网络中对各ospf路由器根据其用途进行了分类，所以不同类型的ospf路由器所发送的lsa的用途和可以通告的范围各不相同，ospf将lsa分为以下几类：
（1）一类LSA Router LSA 路由器LSA
每台ospf路由器都会产生路由器LSA；
描述了本设备所连接的链路；
仅在区域内泛洪；
（2）二类LSA Network LSA 网络LSA
网络LSA仅在MA网络（广播、NBMA）中存在，由DR产生；
描述了DR所在网段的链路状态；
仅在区域内传播；
（3）三类LSA Network Summary LSA 网络聚合LSA
网络汇总LSA由ABR产生；
描述了某个区域内某个网段的聚合路由；
通告给非Totally Stub或NSSA区域，到达其他区域必须经过骨干区域转发该LSA；
（4）四类LSA ASBR Summary LSA ASBR聚合LSA
ASBR聚合LSA由ABR产生；
描述了该ABR到达ASBR的路由；
仅向普通区域泛洪，不能进入stub、totally stub、nssa和totally nssa这些特殊区域；
（5）五类LSA AS External LSA 自治系统外部LSA
AS外部LSA由ASBR产生；
描述到达AS外部的路由；
仅向普通区域泛洪，不能进入stub、totally stub、nssa和totally nssa这些特殊区域；
（6）七类LSA NSSA External LSA NSSA外部LSA
NSSA外部LSA由ASBR产生；
内容几乎和5类LSA相同，但它专用于NSSA／Totally NSSA区域中的ASBR向NSSA区域泛洪外部AS的路由，然后经过NSSA／Totally NSSA区域ABR将其转换成5类LSA向其他普通区域泛洪。
（7）9/10/11类LSA Opaque LSA
在ospf中主要用到的就是1/2／3/4/5/7这六种LSA。
Opaque LSA提供用于OSPF扩展的通用机制，在MPLS TE中有涉及；
9类LSA仅在接口所在网段范围内泛洪，用于支持GR的Grace LSA就是9类LSA的一种；
10类LSA在区域内泛洪，用于支持TE的LSA就是10类LSA的一种；
11类LSA在AS内泛洪，目前还没有实际应用的例子；
4、ospf的特殊区域
在ospf网络的区域中，除了要介绍的stub区域、totally stub区域、nssa区域和totally nssa区域外，其他区域包括骨干区域都称为普通区域。
（1）骨干区域
骨干区域是普通区域中的一种特殊区域，它的区域号固定为0.0.0.0，即区域0；
骨干区域是连续的或者通过虚连接连接两个或多个分离的骨干区域，这些分离的骨干区域的区域号一样，均为0；
要求其他区域必须与骨干区域直接连接或者通过虚连接虚拟连接；
（2）Stub末梢区域
Stub区域是一种专门为那些由性能较低的路由器组成、与AS外部没有太多路由通信的AS边缘区域简化区域内部路由器上的路由表而采取的一种优化措施，可在一定程度上减小区域内部路由器上的内存资源消耗、路由表规模，提高路由效率；
只有处于AS边缘、只有一个连接其他区域的ABR、没有ASBR、没有虚连接穿越的非骨干区域才能配置为 Stub区域；
Stub区域是通过禁止与AS外部路由相关的4类LSA和5类LSA通过ABR进入区域内泛洪来实现的，仅允许同一AS中其他区域的3类LSA通过ABR进入区域泛洪；
Stub区域内的路由器仅有1类LSA、2类LSA（广播网络中才有）和3类LSA存在，没有4类和5类LSA，更没有专用于NSSA和Totally NSSA区域的7类LSA；
阻止了与AS外部相关的4类、5类LSA进入区域后，Stub区域内的路由器不能获知外部AS的路由信息，不能与AS外部进行通信，Stub区域的ABR就需要向本区域内部路由器泛洪一条指向自己的缺省路由0.0.0.0，是Stub区域ABR作为区域内的路由器与外部AS通信的唯一出口；
一个Stub区域中的所有路由器都必须知道自身属于该区域，否则Stub区域的设置不会起作用；
（3）Totally Stub完全末梢区域
Totally Stub完全末梢区域是Stub区域的升级版本，也是为那些设备性能相当低的边缘区域而设计的，可以进一步降低设备内存资源消耗，减少区域内路由器的路由表项，提高路由效率；
Totally Stub区域所需满足的条件与Stub区域一样，只有处于AS边缘、且只有一个连接其他区域的ABR、没有ASBR、没有虚连接穿越的非骨干区域才可配置为Totally Stub区域；
在LSA的限制上，Totally Stub区域比Stub区域更加严格，除了不允许与AS外部路由相关的4类LSA和5类LSA进入区域内之外，还不允许同一AS中其他区域的3类LSA经由ABR向区域内路由器泛洪；
Totally Stub区域的路由器仅有1类和2类LSA（广播网络中才有），没有3类、4类和5类LSA，更没有NSSA区域专有的7类LSA；
与Stub区域类似，为了解决Totally Stub区域内的路由器需要与其他区域、AS外部进行通信的问题，Totally Stub区域的ABR向区域内泛洪一条缺省路由，作为区域内的路由器与其他区域、AS外部通信的唯一出口；
（4）NSSA 非纯末梢区域
Stub区域虽然为合理地规划网络描绘了美好的前景，但在实际的组网中利用率并不高（没有asbr只能处于AS边缘、只有一个ABR）。为了弥补缺陷，协议设计者提出了NSSA Not-So-Stubby Area非纯末梢区域，NSSA区域是Stub区域的修订版本；
NSSA区域在必备条件方面有所放宽，NSSA区域可以有一个或多个ASBR，可以位于非边缘区域，也可以有多个ABR；
NSSA区域允许从其直接连接的ASBR上引入AS外部路由以7类 LSA进入NSSA区域内泛洪，然后在ABR上转换成5类 LSA以自己的身份发布到区域之外；
7类 NSSA LSA是专门为NSSA区域设计，非NSSA区域设备不可识别；
与Stub区域一样，NSSA区域允许区域间的3类LSA进入区域内部泛洪，不允许与其他区域中ASBR连接的AS外部路由相关的4类和5类LSA进入NSSA区域内泛洪；
NSSA区域存在1类、2类、3类和7类LSA，但没有4类和5类LSA；
NSSA区域也限制了由其他区域中的ASBR所引入的AS外部路由进入区域内，NSSA区域内的路由器无法与其他区域连接的外部AS进行通信，NSSA区域的一个ABR上向区域内的路由器泛洪一条指向自己的缺省路由，使该ABR作为区域内的路由器与其他区域所连接的外部AS进行通信的唯一出口；
（5）Totally NSSA 非完全纯末梢区域
Totally NSSA区域可以说是Totally Stub区域和NSSA区域的结合体；
与NSSA区域一样，可以有多个ASBR和ABR，可以位于非边缘区域；
与NSSA区域一样，允许区域中ASBR引入的AS外部路由以7类LSA进入区域内泛洪，然后经由该区域内的ABR将其转换成5类LSA向其他所有区域泛洪；
与Totally Stub区域一样，不允许4类、5类和3类LSA进入区域内泛洪；
Totally NSSA区域限制了由其他区域中的ASBR所引入的AS外部路由的4类、5类LSA和其他区域路由的3类LSA进入区域内，区域内的路由器无法与其他区域连接的外部AS和其他区域进行通信，Totally NSSA区域的一个ABR上向区域内的路由器泛洪一条指向自己的缺省路由，使该ABR作为区域内的路由器与其他区域和其他区域所连接的外部AS进行通信的唯一出口；
5、ospf的网络类型
ospf协议支持多种不同类型的网络，不同类型网络的报文发送方式不同，根据链路层协议类型的不同将这些可支持的网络分为下列4种类型：
（1）Broadcast 广播
当链路层协议是Ethernet时，OSPF缺省网络类型是Broadcast类型；
以组播形式（224.0.0.5）发送Hello报文；
以单播形式发送DD报文、LSR报文；
以组播形式（224.0.0.6）向DR发送LSU报文，然后DR将该LSU发送到224.0.0.5；
以组播形式（224.0.0.5）发送LSAck报文；
Hello发送时间10s，失效时间缺省是hello时间的4倍；
（2）Non-Broadcast Multi-Access 非广播多路访问NBMA
当链路层协议是帧中继时，OSPF缺省网络类型是NBMA；
以单播形式发送各种OSPF协议报文；
Hello发送时间30s，失效时间缺省是hello时间的4倍；
（3）Point-to-Point 点到点P2P
当链路层协议是PPP、HDLC时，OSPF缺省网络类型是P2P；
以组播形式224.0.0.5发送各种OSPF协议报文；
Hello发送时间10s，失效时间缺省是hello时间的4倍；
（4）Point-to-Multipoint 点到多点P2MP
链路层协议没有P2MP的概念，P2MP必须由其他的网络类型强制更改；
以组播形式（224.0.0.5）发送Hello报文，以单播形式发送DD报文、LSR报文、LSU报文、LSAck报文；
Hello发送时间30s，失效时间缺省是hello时间的4倍；
ospf的各种网络类型互连：
NBMA类型与broadcast、p2p、p2mp都无法建立邻居、邻接关系；
broadcast类型与p2p、p2mp，保持hello时间一致可以建立邻居、邻接关系，无法计算路由；
p2p类型与p2mp，保持hello时间一致可以正常工作；
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