【华为认证】HCIP-Datacom OSPF路由计算

2. OSPF路由计算

同一区域内的OSPF路由器拥有完全一致的LSDB，在区域内部，OSPF采用SPF算法完成路由计算，随着网络规模不断扩大，路由器为了完成路由计算所消耗的内存、CPU资源也越来越多。通过区域划分可以在一定程度上缓解路由器的压力，在大规模网络中除了OSPF之外，还可能存在其它路由协议，OSPF支持外部路由引入，从而使得OSPF路由器知晓到达域外的路由，本小节介绍OSPF路由计算原理，包括区域内部路由、区域间路由及外部路由的计算过程。

2.1 区域内路由计算

LSA是OSPF进行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。

重要字段解释：

LS Age（链路状态老化时间）：此字段表示LSA已经生存的时间，单位是秒。
Options（可选项）：每一个bit都对应了OSPF所支持的某种特性。
LS Type（链路状态类型）：指示本LSA的类型。
Link State ID（链路状态ID）：不同的LSA，对该字段的定义不同。
Advertising Router（通告路由器）：产生该LSA的路由器的Router ID。
LS Sequence Number（链路状态序列号）：当LSA每次有新的实例产生时，序列号就会增加。
LS Checksum（校验和）：用于保证数据的完整性和准确性。
Length：是一个包含LSA头部在内的LSA的总长度值。

链路状态类型、链路状态ID、通告路由器三元组唯一地标识了一个LSA
链路状态老化时间、链路状态序列号、校验和用于判断LSA的新旧

常见LSA的类型

2.1.1 1类LSA--Router LSA

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”这几个关键信息，路由器可能会采用一个或者多个Link来描述某个接口。

字段解释：

V (Virtual Link ) ：如果产生此LSA的路由器是虚连接的端点，则置为1。
E (External )：如果产生此LSA的路由器是ASBR，则置为1。
B (Border )：如果产生此LSA的路由器是ABR，则置为1。
links ：LSA中的Link（链路）数量。Router LSA使用Link来承载路由器直连接口的信息。

2.1.2 2类LSA—Network LSA

Network LSA（2类LSA）：由DR产生，描述本网段的链路状态，在所属的区域内传播，Network LSA 记录了该网段内所有与DR建立了邻接关系的OSPF路由器，同时携带了该网段的网络掩码。

字段解释：

Link State ID ：DR的接口IP地址。
Network Mask：MA网络的子网掩码。
Attached Router：连接到该MA网络的路由器的Router-ID（与该DR建立了邻接关系的邻居的Router-ID，以及DR自己的Router-ID），如果有多台路由器接入该MA网络，则使用多个字段描述。

2.1.3 SPF计算过程

步骤1：构建SPF树

路由器将自己作为最短路径树的树根，根据Router-LSA和Network-LSA中的拓扑信息，依次将Cost值最小的路由器添加到SPF树中。路由器以Router ID或者DR标识，广播网络中DR和其所连接路由器的Cost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。

步骤2：计算最优路由。

将Router-LSA、Network-LSA中的路由信息以叶子节点形式附加在对应的OSPF路由器上，计算最优路由，已经出现的路由信息不会再添加到SPF树干上。

2.2 区域间路由计算

OSPF要求网络内的路由器同步LSDB，实现对于网络的一致认知，当网络规模越来越大时，LSDB将变得非常臃肿，设备基于该LSDB进行路由计算，其负担也极大地增加了，此外路由器的路由表规模也变大了，这些无疑都将加大路由器的性能损耗，当网络拓扑发生变更时，这些变更需要被扩散到整个网络，并可能引发整网的路由重计算，而且单区域的设计，使得OSPF无法部署路由汇总。

Router LSA和Network LSA只在区域内泛洪，因此通过区域划分在一定程度上降低网络设备的内存及CPU的消耗，区域间的路由又是如何传递与计算的呢？

2.2.1 区域间路由计算过程

OSPF区域间路由信息传递是通过ABR产生的Network Summary LSA（3类LSA）实现的，3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。