OSPF路由计算

同一区域的OSPF路由器拥有完全一致的LSDB。在区域内 OSPF采用SPF算法完成路由计算

区域划分可以一定程度缓解路由器压力

OSPF支持外部路由引入，从而使得OSPF知晓到达域外的路由

一、区域内路由计算

LSA概述

LSA是OSPF路由计算的关键依据

OSPF的LSU报文可以携带多种不同类型的LSA

各种类型的LSA拥有相同的报文头部

常见的LSA类型

1-Route LSA-每个设备都会产生，描述了设备的链路状态和开销，该LSA只能在接口所属区域泛洪

2-Network LSA-DR产生，描述该DR所接入的MA网络中所有与之形成邻接关系的路由器，以及DR自己，该LSA只能在接口所属区域内泛洪。

3-Network Summary LSA-由ABR产生，描述区域内某个网段的路由，该类LSA主要用于区域间路由传递

4-ASBR Summary LSA-由ABR产生，描述到ASBR的路由，通告给出ASBR所在区域内其他相关区域

5-AS External LSA-由ASBR产生，描述到达OSPF域外路由

7-NSSA LSA-由ASBR产生，用于描述到达OSPF域外的路由。NSSA LSA与AS外部的LSA功能类似，但泛洪范围不同，NSSA LSA只能在始发的NSSA内泛洪，并且不能直接进入Area0。NSSA的ABR会将7类LSA转换成5类LSA注入到A0

Router LSA

描述了该路由器直连接口的信息。

只在所属区域内泛洪

Link State ID为OSPF的Router ID

Router LSA 使用Link来承载路由器直连接口的信息。

每条Link均包含 链路类型 链路ID 链路数据 以及度量值 几个关键信息

路由器可能会采用一个或者多个Link来描述某个接口

Router LSA描述P2P网络

R1向R3发送Router-LSA，携带拓扑和网段信息

Router LSA描述TransNet

R2向R3和R5发送Router-LSA，携带拓扑信息。

Network LSA

Network LSA（2类）由DR产生，描述本网段的链路状态，在所属区域内传播

记录了该网段所有与DR建立了邻接关系的OSPF路由器，同时携带了该网段的网络密码。

Network LSA描述MA网络

R2向R3和R5发送Network LSA，携带拓扑和网段信息

SPF算法

1、构建SPF树

路由器将自己作为最短路径树的树根 根据一类和二类LSA的拓扑信息，一次将度量值最小的路由器添加到SPF书，以Router ID或者DR标识

广播网络中DR和其连接的路由器度量值为0

SPF树中只有单向的最短路径，保证了OSPF区域内路由计算不会出现环路。

2、计算最优路由

将一类二类LSA中的路由信息以叶子节点的形式附加在对应OSPF路由器上，计算最优路由。已经出现的路由信息不回再添加到SPF树干上

以R1为例说明OSPF拓扑和路由的计算过程

1、R1以自己为树根 检查一类路由，对于非StubNet类型的link 将linkID加入候选列表并记录路径开销

2、R1将候选列表中候选总路径开销最小的移到最短路径树上，并候选列表中删除。

（候选总开销为本LSA中描述的Metric值和父节点到达根节点开销之和，候选列表本质上记录的是邻居列表）

3、继续查询DR产生的二类LSA。将描述的拓扑信息添加到候选列表，如果LSA中所描述的分节点在最短路径树上已经存在，则忽略

4、R1将候选总路径开销最小的邻居移到最短路径树上，并从候选列表中删除

5、根据R2产生的一类LSA 将邻居信息记录在候选列表

6、将候选总路径开销最小的邻居移到最短路径树上 并从候选列表删除

7、继续查询DR产生的2类LSA 将描述的拓扑细腻添加到候选列表

8、将候选总路径开销最小的邻居移到最短路径树上，并从候选列表中删除

9、查询R3的1类LSA，R3所有邻居都已在SPF树中，拓扑不再变化

10、查询R5的1类LSA，将R4加入SPF树，并从候选列表删除

11、查询R4的1类LSA，发现所有邻居已在SPF树干中，并且已计算完全部的SLA，构建完成

计算最优路由

从根节点开始依次添加各节点LSA中的路由信息

添加顺序为各节点加入PSF树的顺序，已有忽略

从第二阶段根据一类LSA中的Stub、二类LSA中的路由信息 完成最优路由计算

OSPF根据LSDB计算路由表，LSDB可能存在多种LSA，所有LSA有相同的报文头部格式

同意区域的OSPF路由器拥有完全一致的LSDB。在只有一个区域的情况下，区域内部主要存在两种类型的LSA，一类二类

每台路由都会产生一类 描述直连接口信息

在MA网络中 DR会产生二类来描述接入该MA网络的所有圣路易渠道Router id 包括DR自身，以及该网络的掩码

二、区域间路由计算

引入：连续的OSPF路由器构成的网络称为OSPF域

OSPF要求网络内的路由器同步 LSDB实现对于网络的已知认知

当网络规模越来越大时，LSDB将变得非常臃肿，此外路由器的路由表规模也变大了，无疑是加大了性能损耗

网络拓扑变更时，需要扩散整个网络

单区域的设计使OSPF无法部署路由汇总

区域划分

一类和二类LSA只在区域内泛洪，因此通过区域划分在一定程度上提升硬件性能

划分区域后 路由分为

区域内部路由器（Internal Router）：设备所有接口同属一个区域

区域边界路由器（Area Border Rtouter）：设备接口分别连接两个或以上的区域

区域间路由信息传递

OSPF区域间路由信息传递是通过ABR产生的Network Summary LSA（三类）实现的

Network Summary LSA （三类LSA）

由ABR产生，用于向一个区域通告到达另一个区域的路由

R1和R3的路由计算

1、通过区域内SPF的计算，R1到R2的cost=1，R3到R2的cost=2

2、R1和R3根据收到的3类LSA进行路由计算

区域间路由防环机制

环路的产生：OSPF区域间路由的传播过程与距离矢量路由协议的路由传播过程相似

OSPF要求所有的非骨干区域必须与A0直接相连 区域路由必须由A0中转

区域间的路由传递不能发生在两个非骨干区域之间，这使OSPF的区域架构在逻辑上形成了类似星形的拓扑

ABR不会将描述到达某个区域内网段路由的3类LSA再注入回该区域

ABR从非骨干区域收到的3类LSA不能用于区域间路由的计算

解决骨干区域不连续问题

虚链接的作用及配置

OSPF要求骨干区域必须是连续的，但并不要求物理上连续，可以使用虚连接使骨干区域在逻辑上连续

虚链接开开眼在任意两个ABR上建立，但是要求这两个ABR都有端口连接到一个相同的非骨干区域

虚链接的创建使OSPF协议可以通过非骨干区域通信，违背了OSPF区域间的防环规则，在某些场景下回导致路由环路的产生，因此不建议部署OSPF虚连接

OSPF引入了多区域概念，使得大规模组网

OSPF使用3类LSA描述区域间路由信息

为了避免环路，OSPF只能有一个骨干区域，且非骨干区域必须与骨干区域直连

OSPF Virtual Link是虚拟的逻辑的链路，被部署在两台OSPF路由器之间，它穿越某个非骨干区域用于实现另一个非骨干区域与A0的连接。Virtual Link应该始终作为一种临时的技术手段来解决非骨干区域没有与A0直接连接的情况

外部路由计算

网络中存在部分链路未开启OSPF协议

如：外部网络使用静态路由或者BGP、直连服务器签到链路未开启OSPF协议

基本概念：

ASBR自治系统边界路由：只要一台路由器引入了外部路由，它就成了ASBR

ASBR将外部路由信息以AS-External LSA 5类LSA的形式在OSPF网络泛洪

在OSPF进程下，设备支持引入BGP/ISIS/OSPF/直连以及静态路由

AS-External LSA 5类LSA

AS-External LSA 由ASBR产生，描述到达AS外部的路由，该LSA会被通告到所有的区域（除Stub和NSSA）

路由计算过程

ASBR-Summary LSA 4类 LSA

由ABR产生，描述到ASBR的路由，通告给除ASBR所在区域的其他相关区域

R5的路由计算过程

区分OSPF外部路由的2种度量值类型

Metric-type-1

当外部路由的开销与自治系统内部开销相当，并且和OSPF自身路由的开销具有可比性时，可以认为这类路由可信程度较高，将其配置成Metric-type-1

Metric-type-2

当ASBR道AS之外的开销远远大于在AS之内到达ASBR开销时，可以认为这类路由的可信程度较低，将其配置成Metric-type-2

Metric-type-2外部路由的开销等于AS外部开销

OSPF支持将AS外部路由引入本AS

ASBR将外部路由引入OSPF后使用5类LSA描述它们，与ASBR同一个区域的路由能根据5类LSA以及区域内1、2类LSA完成外部路由计算，与ASBR不同区域的路由器需要借助ABR转换的4类LSA才能完成路由计算

OSPF将外部路由引入到OSPF后，可以设置路由的度量值类型，不同的度量值类型的外部路由 开销计算的方式不同，其露天的优先级也不同，type1的优先级高于type2

更新: 2025-03-13 10:33:59
原文: https://www.yuque.com/yuhui.net/network/sakdrhgq7zpcifsu