OSPF LSA詳解

OSPF V2版本中常用的主要有6類LSA，分別是Router-LSA、Network-LSA、Network-summary-LSA、ASBR-summary-LSA、AS-External-LSA、NSSA-LSA，接下來我將一步一步為大家解析。

Type 1：Router-LSA

每個設備都會產生，描述了設備的鏈路狀態和開銷，在所屬的區域內傳播。

談到1類LSA，大家必然會想到它的鏈路類型，鏈路類型分為4類：P2P、Stub、Transit、Vritual link。

通過上述表格大家是否能明白什麽意思？

通過MA網絡抓包可以看到

這是我隨機截的一個1類LSA的包，10.1.12.2為互聯IP地址，2.2.2.2/3.3.3.3為loopback口地址，可以看到loopback的鏈路類型為Stub類型，為最末端，也無法再繼續添加任何接口。互聯接口的鏈路類型為Transit類型，由於此時的網絡類型為Broadcast。

當我把R1和R2的網絡類型更改為P2P之後，可以看到如下現象；更改網絡類型命令：在接口下ospf network-type p2p來實現

可以發現互聯鏈路類型為P2P，10.1.12.2的link-id為對端的RID，此接口已變為Stub鏈路類型。

測試Virtual Link鏈路類型：

模擬方法如下：

拓撲：

虛鏈路配置方法如下：

R1：

在area模式下配置：vlink-peer R2的router-id

R2：

在area模式下配置：vlink-peer R1的router-id

R1和R2之間建立Virtual-Link，建立完成後在R1-R2之間的鏈路抓包如下：

可以發現R1-R2之間的鏈路類型為Virtual Link。

註：虛鏈路在現實環境中用到的很少，只能說在我的職業生涯中還沒碰到過，不過Vlink是一個解決區域隔離的有效方法。

總結：每種鏈路類型在什麽情況下會出現？

P2P：非MA link上會有P2P link state。(OSPF網絡類型：P2P P2MP)

Stub：僅當有stub link，如沒有鄰居的ethernet ，or secondary address 網絡，loopback 接口網絡or P2P link上的網絡號都是以stub形式出現。

Transit：MA網絡中每臺路由器都會產生transit類型的LSA1。

Virtual Link：在建立了虛鏈路的情況下會產生Virtual link的LSA1。

Type 2：Network-LSA

由DR（Designated Router）產生，描述本網段的鏈路狀態，在所屬的區域內傳播。

根據報文來查看，很多段1類LSA裏也存在，就像LS Age、LS ID、AR 、LS seq等等。那我就根據這些段簡單的聊聊吧。

LS age：LSA的老化時間，範圍是0~3600s，一個路由器在始發一個LSA時，會把LS Age設置為0，經過一臺路由器，LSA的老化時間就會增加一個infTransDelay設定的時間，默認為1s。

當一條LSA通告的老化時間達到最大生存時間時，LSA將被重新泛洪擴散，並且隨後會從LSDB中清除該條LSA。當一臺路由器需要從所有路由的數據庫中清除一條LSA時，它會提前把這條LSA的老化時間設置為最大生存時間並重慶泛洪擴散這個LSA。在這裏，只有始發這條LSA的路由器才可以提前使這條LSA老化。

問：在什麽情況下，OSPF會在LSDB中存在大量未老化的LSA？

答：當設備剩余內存降低時，SOCK會優先上送隊列優先級較高的報文，當剩余內存很低時，除了Hello報文之外的其他協議報文均不上送，造成LSA無法得到更新，Age值達到3600s之後，OSPF無法計算出路由，並且由於ACK報文也不上送，造成LSDB無法老化。#摘自Hedex文檔

至於Link state ID、Link-state Advertisement Type、Advertising Router、LS seq、LS Checksum、Length等信息，相信大家可以看懂，只要對OSPF LSA有點了解，這些也就是字面意思。

下面給大家分析一下option字段：

DN位：全稱Downbit，主要出現在MPLS VPN環境中。

O位：O比特被定義使用在OSPF的option字段中，用來說明路由器是否有能力發送和接收opaque LSA。

當我們部署MPLS TE且使用OSPF作為TE的時候，OSPF就需要擴展以便支持MPLS TE，這時候就可以看到Obit位的置位了，而且只能夠在這種環境下的DBD報文中看到相應的option的obit置位，而其他報文中的option裏obit仍然為0。

NP位：其中N/P位為1位，N位及P位分別只出現在HELLO及LSA報文中：

在Hello報文中：N bit指示該路由器為NSSA區域路由器，當N bit被置1時E bit就必須被清零。

在LSA報文中：P bit僅在7類LSA中出現。

MC位：該位描述是否組播擴展OSPF。

E位：當始發路由器具有接受AS外部LSA的能力時,該位將被設置。

在所有的AS外部LSA和所有始發於骨幹區域以及非末梢區域的LSA中，該位將設置為1。而在所有始發於末梢區域的LSA當中，該位設置為0。另外，可以在Hello數據包中使用該位來表明一個接口具有接收和發送類型5的LSA的能力。E位配置錯誤的鄰居路由器將不能形成鄰接關系，這個限制可以確保—個區域的所有路由器都同樣地具有支持末梢區域的能力。

Type 3:Network-summary-LSA

由ABR產生，描述區域內某個網段的路由，並通告給發布或接收此LSA的非Totally STUB或NSSA區域。

完全末梢區域是不存在3類LSA的，NSSA區域沒有5類和3類LSA，多了7類LSA。

如果在OSPF中執行了Area間匯總，那麽LSA3中通告的就是匯總路由而不是明細的，其實這裏就應該說成時“路由”而不是“鏈路”，因為LSA3本身通告的就是各網絡如何可達，接受路由器並不明了該Area的拓撲結構，只是以DV的思想，將LSA3中通告的鏈路加上自己到ABR的開銷就放進路由表了。

通過實驗來查看3類LSA，拓撲如下：

我們在ABR上的Area 1裏面做匯總，命令如下：abr-summary 3.1.0.0 255.255.0.0

你查看路由可以發現在R2上看到的是兩條明細路由分別為3.1.1.0/24和3.1.2.0/24,在R1上查看到的是一條匯總路由3.1.0.0/16。這是由於在ABR上面做了匯總，可以通過命令display ospf lsdb summary查看3類LSA的明細。如下：

通過查看，可以發現這條3類LSA的始發路由器為R2，並不是原路由器R3了。當做了路由匯總之後，這條匯總路由的通告路由器便是做匯總的這個ABR。

Type 4:ASBR-summary-LSA

由ABR產生，描述到ASBR的路由，通告給除ASBR所在區域的其他相關區域。

LSA3和LSA4都由ABR始發，報文格式是相同的，只不過有幾處字段內容不一樣。在“鏈路狀態ID”這個字段中，LSA3通告的是網絡或子網的IP地址，而LSA4通告的是ASBR的路由器ID；而“網絡掩碼字段”對LSA4沒什麽意義，設置為0.0.0.0。
一臺Router成為ABR的前提是必須有運行OSPF進程的接口與Area 0直連，否則不會產生LSA3和LSA4，也就無法完成ABR的任務，解決辦法一般是通過虛鏈路。
LSA3和LSA4都只能在單Area內泛洪。具體來看，LSA4就是在Area0內泛洪讓ABR都知道ASBR在哪；而LSA3這裏要註意，比如Area1和ABR將Area1的路由信息通告進Area0，成為一個LSA3，因為不僅要加上自己到那個ABR的鏈路開銷，而且ADV Router也要改為自己，新的LSA3會進入到Area2並泛洪開來，所以還是遵守了LSA3的泛洪原則。從一個側面也可以看出，OSPF進行Area間路由是典型的距離矢量的行為。

如上拓撲，我在R3上新建loopback 3和loopback 4引入，這樣R3便成為了ASBR。

我們在R1上查看4類LSA的詳細信息：

通過可以看到LS id為R3（ASBR）的router-id，通告路由器為R2（ABR）的router-id。當然有4類LSA存在的話，必然有5類LSA或7類LSA。因為4類LSA是通告到ASBR的路由，從其他區域到ASBR的路由。

Type 5:AS-External-LSA

由ASBR產生，描述到AS外部的路由，通告到所有的區域（除了STUB區域和NSSA區域）。

LSA5通告了ASBR直連的其他AS的路由信息，不同於BGP中AS的概念，這裏指IGP區域。LSA5被Flooding至除Stub、Totally Stub、NSSA以外的所有Area，是唯一的一個不與任何Area相關連的LSA通告。

LSA5形成的路由條目以Type1或Type2表示，通過命令改為Type1類型。在ospf進程下，配置命令import direct|static|rip|ospf|isis|bgp type 1 即可改為Type 1 方式計算Cost。

Type1 Cost=本地到ASBR的Cost+ASBR到AS外部目的網絡的Cost

Type2 Cost=ASBR到AS外部目的網絡的Cost

當OSPF路由器獲得一條LSA5，在裝進路由表之前會檢查“轉發地址（Forwarding Address）”是否可以通過Area內或Area間路由到達，若不可達，不會裝進路由表。

Type 7:NSSA-LSA

由ASBR產生，描述到AS外部的路由，僅在NSSA區域內傳播。

談到7類LSA，必然會牽扯出NSSA區域。到底何為NSSA區域呢？

OSPF規定STUB區域是不能引入外部路由的，這樣可以避免大量外部路由對STUB區域路由器帶寬和存儲資源的消耗。對於既需要引入外部路由又要避免外部路由帶來的資源消耗的場景，STUB區域就不再滿足需求了。因此產生了NSSA區域。

OSPF NSSA區域（Not-So-Stubby Area）是OSPF新增的一類特殊的區域類型。

NSSA區域和STUB區域有許多相似的地方。兩者的差別在於，NSSA區域能夠將自治域外部路由引入並傳播到整個OSPF自治域中，同時又不會學習來自OSPF網絡其它區域的外部路由。

還記得在上一章談鄰接關系的時候談到DD報文，DD報文裏有一個字段NP-bit就關系到NSSA區域，當NP-bit置位時，表示此區域為NSSA區域。

而7類LSA是為了支持NSSA區域而新增的一種LSA類型，用於描述引入的外部路由信息，Type7 LSA由NSSA區域的自治域邊界路由器（ASBR）產生，其擴散範圍僅限於ASBR所在的NSSA區域。NSSA區域的區域邊界路由器（ABR）收到Type7 LSA時，會有選擇地將其轉化為Type5 LSA，以便將外部路由信息通告到OSPF網絡的其它區域。

為了將NSSA區域引入的外部路由發布到其它區域，需要把Type7 LSA轉化為Type5 LSA以便在整個OSPF網絡中通告。在Type7 LSA中有一個P-bit（Propagate bit），用於告知轉化路由器該條Type7 LSA是否需要轉化，只有P-bit置位並且FA（Forwarding Address）不為0的Type7 LSA才能轉化為Type5 LSA；若不置位，將不會轉化為5類LSA。缺省情況下，轉換路由器的是NSSA區域中Router ID最大的區域邊界路由器（ABR）。區域邊界路由器產生的Type7 LSA不會置位P-bit。

在NSSA區域中，我們可能同時存在多個ABR，當出現多個ABR後，都計算彼此之間的路由，可能會產生環路，所以為了防止環路的產生，定義邊界路由器之間不計算對方發布的缺省路由。

Forwarding Address

關於FA，它有為0或非0兩種情況，我從下面實驗來幫大家認識FA。

場景：此環境為MA環境，R1和R2之間屬於OSPF Area0，R3不屬於OSPF。在R2上建立指向3.3.3.3/24的靜態路由，並引入OSPF中。

而此時R2屬於ASBR，我們在R2上查看display ospf lsdb ase可以發現，R2為3.3.3.3的通告路由，FA地址為10.1.1.3。

同樣在R1上看3.3.3.3 5類LSA的內容也是如此。當存在FA時，此時路由器不會再去找ASBR，而是會根據FA地址來轉發到3.3.3.3。在R1上trecert即可發現。

通過追蹤3.3.3.3的ping包可以發現，數據包根本不會到達ASBR，根據FA地址，就直接丟過去了。

總結：當FA為非0時，OSPF區域內路由器不會再去尋找ASBR,直接根據FA地址轉發。

那何時FA為0呢？現在我們做一點小小的更改。

將OSPF網絡類型更改為P2P模式，在接口模式下配置ospf network-type p2p即可。

此時在R2上查看5類LSA內容，發現FA此時為0

當FA為0時，它的數據包該如何轉發呢？由於R2為ASBR，為了查看效果我們在R1上tracert 3.3.3.3測試。

此時你會發現，R1到3.3.3.3走了兩跳，先到達R2 ASBR，再到達R3。

結論：當FA為0時，OSPF區域內路由首先找到ASBR，再從ASBR到目的地址。這樣你就會發現產生了次有路徑，所以FA還能解決次優路徑。

接下來為大家總結一下，FA何時為0何時為非0。

如果外部路由的下一跳地址滿足，在asbr上。

1、下一跳地址所對應的網絡發布到ospf內

2、下一跳所在的link沒有slient

3、下一跳地址所在的link的網絡類型不是P2P或P2MP

滿足上述條件，LSA5 Forwarding Address是非0.0.0.0，等於下一跳地址；

如果不滿足，則LSA5 Forwarding Address是0.0.0.0 。

當然FA在7類LSA中也存在，但是在7類LSA中FA始終為非0。

原因：在NSSA區域，會產生多個ABR，這樣如果FA為0時，容易產生次優路徑或環路。從下面FA的作用的場景中可以看出。

剛才也說過，FA能避免次優路徑，這提到了FA的作用，FA有兩大作用:

1、避免次優路徑

2、避免環路

同樣以場景來為大家解釋：

1、避免次優路徑

根據上面拓撲來分析：

當FA地址為非0時，在R4上查看FA=10.1.12.1，數據包路徑：R4->R2->R1

當FA地址為0時，數據包路徑：R4->R3->R1（次優路徑）

分析：這樣就產生了次優路徑，為啥會走R3呢？那是因為在NSSA區域中若出現多個ABR，由router-id大的那個ABR做轉發，這是為了避免環路的發生。如果LSA5不攜帶FA地址或7/5轉換時把FA地址抑制掉，R3上進行7/5轉換後，生成的LSA5中的FA為0，R4收到這條LSA5時，尋找到ASBR最短路徑，通過計算下一跳為R3，這樣次優路徑就產生了。

2、避免環路

就將上面環境做一下小小的更改

R2和R3之間直連一根線，在Area 1內，刪除了R1-R2之間的互聯。並且將R2的router-id改的比R3大。

此時，我們來分析一下：

當FA為非0時，數據包路徑：R4->R3->R1

當FA為0時，數據包路徑：R4->R2->R3->R4（環路產生）

分析：當FA為非0時，數據包當然會根據FA來轉發，最終到R1。但FA為0時，此時R4需要找到ASBR，由於把R2的router-id改大了，此時R2為ASBR。這樣R4->R2。當然對於R3來說，此時R3在NSSA區域會收到一條關於1.1.1.1/24的7類LSA，而在R2上進行7/5轉換之後，5類LSA會在非STUB、NSSA區域內泛洪，這樣R3也會收到一條關於1.1.1.1/24的5類LSA。收到兩條相同的LSA，此時R3會進行cost比較，由於R4傳來的5類LSA開銷更小，所以R3到達1.1.1.1/24的下一跳為R4，這樣就產生了路由環路。

這裏可能會糾結一個問題：就是R3為什麽會選擇R4，而不會根據接口G0/0/2到達ASBR-R2？

R2產生的LSA5只能在Area 0泛洪，不能再NSSA區域泛洪。那對於R3來說，它通過R2在Area0和Area 1內產生的LSA1得知R3是ASBR，從Cost上來說應該選擇直連鏈路到達R2，但是因為R3是在Area 0得到的LSA 5，所以只會使用本區域的LSA1計算到達ASBR的路由，也是最終R2去往外部路由的下一跳是R4的原因。

我們在操作的時候，可以通過nssa suppress-forwarding-address將FA地址抑制。記得在Area下配置哦。

那以上這幾種LSA是如何放環的呢？

Type1 LSA/Type2 LSA

區域內LSA1/LSA2，根據LSA1/LSA2而畫出的區域內的graph可通過dijkstra算法構建出SPF樹。SPF tree是從執行計算的當前節點，即root node到所有其他節點的最短路徑成本樹，建樹的過程就消除了環路。

Type3 LSA

Type 3是在區域間傳遞網絡路由信息的，特定區域結構（非0 Area圍著Area 0）及區域邊界處的水平分割規則限制從一個區域出來的LSA3不會流回到源區域，避免LSA3路由所致的環路。

Type4 LSA

放環的方式和LSA3一致；區別於LSA3的地方在於LSA3傳達的是到目標網段的路徑信息；而LSA4傳達的是到目標路由器的路徑cost信息

Type5 LSA

依賴於LSA3和LSA4來防止環路和選擇最優路徑。

LSA5在OSPF Domain內Flooding時，沒有區域邊界的限制，所以LSA類型3的放環規則對LSA5不適用。但LSA5能否進入路由表並導致環路，得依賴於類型3或類型4。

LSA5有Forwarding-Address字域，非0.0.0.0值參看對應的LSA3的選路信息；0.0.0.0值則根據LSA4來選路。只要LSA3和LSA4不致環路出現，LSA5就不致環路出現。

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OSPF詳解之三：OSPF LSA詳解