学习笔记——动态路由——OSPF（特殊区域）

十、OSPF特殊区域

1、技术背景

早期路由器靠CPU计算转发，由于硬件技术限制问题，因此资源不是特别充足，因此是要节省资源使用，规划是非常必要的。

OSPF路由器需要同时维护域内路由、域间路由、外部路由信息数据库。当网络规模不断扩大时，LSDB规模也会不断的增长。OSPF通过划分区域可以减小区域内路由器LSDB的规模，给OSPF划分区域：分为骨干区域和非骨干区域。

划分区域这样确实有效的减少了LSA的条目，但是一些非骨干区域的路由器还是会接收到较多的三类、四类、五类LSA。

OSPF的骨干区域的路由器一般性能会比较强大，能承载和维护更多的LSDB，但是一些非骨干区域的路由器可能并不能承载过大的LSDB，对于非骨干区域的低端路由器来说仍然无法承受。而且有一些非骨干区域的路由器不需要为其他区域提供流量的中转，那么该区域内的路由器就没有必要维护本区域外的LSDB。所以为了进一步减少路由器LSDB的规模以及LSA的数量，我们可以通过引入两个特殊区域，Stub和Nssa区域,进一步减少LSA的数量和路由表的规模。。

OSPF的三种通信量

① 域内通信量：单个区域内的路由器之间交换数据包构成的通信量

② 域间通信量：不同区域的路由器之间交换数据包构成的通信量

③ 外部通信量：OSPF域内的路由器与OSPF区域外或另一个自治系统内的路由器之间交换数据包构成的通信量

2、特殊区域概述

在OSPF网络中，Stub区域、Totally-stub区域、NSSA区域和Totally-NSSA区域是特殊的区域类型，用于在网络中实现特定的路由聚合和传输策略。它们可以帮助简化路由表、减小网络开销、提高网络稳定性，并适应不同网络设计和需求。

注意事项：非骨干区域才能配置成特殊区域，骨干区域不可以配置成特殊区域，就算配置了也不会生效，因为骨干区域链接多个区域，作为LSA的中转站，一定是需要去传输LSA的。

主要作用

① 减少特殊区域LSA的数量 ② 减少路由表的数量

特殊区域的局限性

① 特殊区域可能会产生次优路径

② 特殊区域不能配置虚拟链路

③ 骨干区域不能配置为特殊区域

OSPF特殊区域的功能和优势

区域类型	功能和优势
Stub区域	将末端区域的网络信息聚合为默认路由，简化路由表，降低网络开销，加快路由收敛速度。
Totally-stub区域	在Stub区域的基础上，将Area 0(主干区域)的外部路由信息也聚合为默认路由，进一步简化路由表，优化网络性能。
NSSA区域	允许传输末端区域的网络信息到外部区域，但仍然聚合外部区域的网络信息为默认路由，增加网络安全性和管理灵活性。
Totally-NSSA区域	在NSSA区域的基础上，允许Area 0(主干区域)的外部路由信息传输到NSSA区域，提供更大的灵活性和控制权。

3、特殊区域类型

OSPF的区域可分为两种类型：

1)传输区域(Transit Area)：除了承载本区域发起的流量和访问本区域的流量外，还承载了源IP和目的IP都不属于本区域的流量，即“穿越型流量”Area0。(如下图)

2)末端区域(Stub Area)：只承载本区域发起的流量和访问本区域的流量Area1和Area2(如下图)

主要有四种特殊区域：Stub末端区域、Totally Stub区域、NASS区域、Totally NASS区域

对于末端区域，需要考虑下几个问题：

保存到达其他区域明细路由的必要性：访问其他区域通过单一出口(这里为R2、R3)，“汇总”路由相对明细路由更为简洁。

设备性能：网络建设与维护必须要考虑成本因素。末端区域中可选择部署性能相对较低的路由器。

OSPF路由器计算区域内、区域间、外部路由都需要依靠收集网络中的大量LSA，大量LSA会占用LSDB存储空间，所以解决问题的关键是在不影响正常路由的情况下，减少LSA的数量。

(1)末梢区域(Stub Area)

末端区域/末节区域(Stub Area):用于表示一个网络的最后节点，往后不会再有其它网络节点接入。用于将网络中的末端区域与主干区域(Area 0)相连。

简略特点：拒绝4、5类，生成3类默认路由。

Stub区域通过汇总外部路由，并使用默认路由，减少区域内路由器的负担，并阻止来自其他区域的LSA信息。Stub区域的ABR，不向Stub区域内传播接收到的AS外部路由，Stub区域中路由器的LSDB、路由表规模都会大大减小。

Stub区域是一种可选的配置属性，但并不建议将每个区域都配置为Stub区域。通常来说，Stub区域位于自治系统的末梢，是那些只有一个ABR的非骨干区域。被设置为stub区域的区域不会学习其他区域的详细路由条目，为保证Stub区域能够到达自治系统外部，Stub区域的ABR将生成一条3类LSA 0.0.0.0/0的默认路由(对应三类LSA)，并发布给Stub区域中的其他路由器。(以便访问OSPF中其他区域的网络)。

1)Stub区域的路由及3类LSA

R1作为ASBR引入多个外部网段，如果Area 2是普通区域，则R3将向该区域注入5类和4类LSA。

当把Area 2配置为Stub区域后，R3不会将5类LSA和4类LSA注入Area 2。

R3向Area 2发送用于描述缺省路由的3类LSA，Area 2内的路由器虽然不知道到达AS外部的具体路由，但是可以通过该默认路由到达AS外部。

可以看出R5的路由表上有一条默认路由，下一跳是R3，到达其他区域

2)Stub区域的特点

为保证Stub区域能够到达AS外部，Stub区域的ABR将生成一条缺省路由(使用3类LSA描述)。

1、骨干区域不能被配置为Stub区域。

2、如果要将一个区域配置成Stub区域，则该区域中的所有路由器必须都要配置成Stub路由器。

3、Stub区域内不能存在ASBR，自治系统外部路由不能在本区域内传播。区域内的路由器只需要维护默认路由，而不需要具体的外部路由信息。

4、虚连接不能穿越Stub区域建立

5、当外部网络发生变化后，Stub区域内的路由器是不会直接受到影响。

6、处于STUB区域中的路由设备，其LSDB中不允许出现4、5类LSA，但会生成一条3类的默认路由指向该特殊区域的ABR设备。

在Stub区域中只有域内路由和域间路由。

3)配置

配置说明：

ospf 1 area 0 //将接口GE 0/0添加到Area 0(主干区域)。

ospf 1 area 1 stub //将接口GE 0/1添加到Area 1，并配置为Stub区域。

R1的配置 R2的配置

router ospf 1 router ospf 1

network 192.168.12.0 0.0.0.255 area 1 network 192.168.12.0 0.0.0.255 area 1

area 1 stub network 192.168.23.0 0.0.0.255 area 0

area 1 stub

通过命令display ospf lsdb查看该路由器所有LSA发现只有一类、二类、三类LSA，还有一条缺省三类LSA

[rtd]display ospf lsdb

OSPF Process 1 with Router ID 192.168.3.4

Link State Database

Area: 0.0.0.1

Type LinkState ID AdvRouter Age Len Sequence Metric

Router 192.168.3.4 192.168.3.4 305 36 80000006 1

Router 192.168.1.2 192.168.1.2 308 36 80000004 1

Network 192.168.3.4 192.168.3.4 305 32 80000002 0

Sum-Net 0.0.0.0 192.168.1.2 315 28 80000001 1 缺省三类LSA

Sum-Net 192.168.4.0 192.168.1.2 315 28 80000001 3

Sum-Net 192.168.2.0 192.168.1.2 315 28 80000001 2

Sum-Net 192.168.1.0 192.168.1.2 315 28 80000001 1

<rtd>dis ip routing-table

Route Flags: R - relay, D - download to fib

------------------------------------------------------------------------------

Routing Tables: Public

Destinations : 11 Routes : 11

Destination/Mask Proto Pre Cost Flags NextHop Interface

0.0.0.0/0 OSPF 10 2 D 192.168.3.2 GigabitEthernet0/0/0

2、完全(绝对)末梢区域(Totally Stub)

Totally-stub区域是一种更加精简的Stub区域，除了将末端区域的具体网络信息聚合为默认路由外，还将Area 0(主干区域)的外部路由信息也聚合为默认路由。

Totally STUB区域类似于STUB区域，但还阻止来自骨干区域的LSA信息。这样可以进一步简化区域内的路由表，并减少资源消耗。

在Total Stub Area中只有本区域内的路由。LSA3/4/5均不允许进入本区域，只存在1类、2类LSA。配置Total Stub Area后会在区域内自动的生成一条默认路由(以便访问OSPF中其他区域的网络)。

由stub区域的ABR设备产生一条3类LSA 0.0.0.0/0的默认路由，发布给stub区域中的其他路由器

3)Totally STUB区域的特点包括：

在Totally STUB区域中，外部路由被汇总为默认路由。

区域内的路由器只需要维护默认路由，而不需要具体的外部路由信息。

Totally STUB区域不会接收来自骨干区域的LSA信息。

所有末端区域和外部区域的路由信息都被聚合为一个默认路由。

Totally-stub区域内的路由器只知道默认路由，不知道任何具体的网络信息。

3)配置：特殊区域的所有设备都要配置

ospf

area 0.0.0.2

stub no-summary //把区域2设置为stub区域，stub 区域的ABR上配置就可以

GE 0/0 ospf 1 area 0 //将接口GE 0/0添加到Area 0(主干区域)。

GE 0/1 ospf 1 area 1 stub //将接口GE 0/1添加到Area 1，并配置为Stub区域。

GE 0/2 ospf 1 area 2 stub no-summary //将接口GE 0/2添加到Area 2，并配置为Totally-stub区域。

查看RTD的LSDB：此时可以发现，三类LSA只剩下一条缺省三类LSA

[rtd]display ospf lsdb

OSPF Process 1 with Router ID 192.168.3.4

Link State Database

Area: 0.0.0.1

Type LinkState ID AdvRouter Age Len Sequence Metric

Router 192.168.3.4 192.168.3.4 63 36 8000000B 1

Router 192.168.1.2 192.168.1.2 68 36 80000005 1

Network 192.168.3.4 192.168.3.4 63 32 80000002 0

Sum-Net 0.0.0.0 192.168.1.2 74 28 80000001 1 缺省三类LSA

[rtd]dis ospf routing

OSPF Process 1 with Router ID 192.168.3.4

Routing Tables

Routing for Network

Destination Cost Type NextHop AdvRouter Area

192.168.3.0/24 1 Transit 192.168.3.4 192.168.3.4 0.0.0.1

0.0.0.0/0 2 Inter-area 192.168.3.2 192.168.1.2 0.0.0.1

Total Nets: 2

Intra Area: 1 Inter Area: 1 ASE: 0 NSSA: 0

4、非纯末梢区域(NSSA)

(1)背景

OSPF规定Stub区域是不能引入外部路由的，这样可以避免大量外部路由对Stub区域路由器带宽和存储资源的消耗。对于既需要引入外部路由又要避免外部路由带来的资源消耗的场景，Stub区域就不再满足需求了。因此产生了NSSA区域。

NSSA(Not-So-Stubby-Area)区域是一种允许传输外部路由信息的非纯末梢区域。在NSSA区域中，末端区域可以通过NSSA区域向外传递自己的网络信息，但仍然聚合外部区域的网络信息为默认路由。

NSSA(Not-So-Stubby Area)在NSSA区域中允许存在ASBR，区域允许将外部路由引入OSPF区域，但LSA类型被修改以兼容OSPF，并提供更大的灵活性。这个外部路由在NSSA区域内以LSA 7存在。

当此LSA 7路由离开NSSA区域进入别的区域时，NSSA的ABR会进行LSA 7向LSA 5的转换(如图Area 6所示)。

本区域只允许LSA 3进入，禁止LSA4/5的进入。所以此区域有域内、域间和外部路由。

配置NSSA区域需要在区域内手工的创建一条默认路由(以便访问OSPF中其他区域的网络)。

# router ospf x

# area 6 nssa default-information-originate

两者的差别在于，NSSA区域能够将自治域外部路由引入并传播到整个OSPF自治域中，同时又不会学习来自OSPF网络其它区域的外部路由。

7类LSA是为了支持NSSA区域而新增的一种LSA类型，用于描述NSSA区域引入的外部路由信息。

7类LSA的扩散范围仅限于始发NSSA区域，7类LSA不会被注入到普通区域。

NSSA区域的ASBR将外部路由引入该区域后，使用7类LSA描述这些路由。

NSSA区域的ABR会将7类LSA转化为5类LSA，并将该LSA注入到骨干区域，从而在整个OSPF域内泛洪。

NSSA区域的ABR会阻挡其他区域引入的外部路由引入本区域，即NSSA区域内不会存在4类及5类LSA，为了让NSSA区域内的路由器能够通过骨干区域到达AS外部，NSSA区域的ABR会自动向该区域注入一条7类LSA O N2 0.0.0.0/0缺省路由，该路由采用7类LSA描述。

本NSSA区域的路由器可以拥有ASBR，可以引入外部路由，该外部路由以7类LSA的形式在NSSA区域中存在。

由NSSA区域的ABR路由器将7类LSA转换成5类LSA，如果有多个ABR，router-id大的ABR成为转发者路由器。

(2)、NSSA区域的特点包括：

允许在NSSA区域中引入外部路由。

NSSA区域的ASBR(自治系统边界路由器)将外部路由转换为NSSA LSA类型。

NSSA区域内的其他路由器可以接收和转发NSSA LSA。

末端区域可以传递自己的网络信息到外部区域。

外部区域的网络信息被聚合为一个默认路由。

Nssa区域的LSDB

当R5将外部路由192.168.3.0/24引入NSSA区域时R5作为ASBR生成7类LSA在Area 2内泛洪; R3生成使用7类LSA描述的缺省路由注入Area 2,Area 2内的路由器依然会收到R3注入的3类LSA

LSA的处理原则

当OSPF设备收到一条LSA进行新旧比较的原则

1.比较新收到的LSA和LSDB库中的LSA的 SEQ 序列号大的优先

2.校验和大的更优

3.收到的LSA是否为3600s 如果是那么收到的这条LSA 更优

4.新旧的LSA age时间相差15min 小的更优

5.如果没有相差15min 那么就会保留先收到的

(3)配置：属于nssa区域的所有设备都需要配置

ospf 1 router-id 55.1.1.1

area 0.0.0.2

nssa //把区域2设置为nssa区域

ospf 1 router-id 11.1.1.1

nssa translator-always //强制指定R1作为转发者

参数：no-import-route //NSSA区域中的路由器，不允许引入外部路由

GE 0/0 ospf 1 area 0 //将接口GE 0/0添加到Area 0(主干区域)。

GE 0/1 ospf 1 area 1 nssa //将接口GE 0/1添加到Area 1，并配置为NSSA区域。

5、完全纯末梢区域(Totally NSSA)

Totally-NSSA区域是一种更加灵活的NSSA区域，除了允许传输外部路由信息，还将Area 0(主干区域)的外部路由信息也传输到NSSA区域中。

Totally NSSA区域类似于NSSA区域，但还阻止来自骨干区域的LSA信息。这样可以进一步控制区域内的资源消耗，并提供更高的灵活性。

在NSSA区域中允许存在ASBR，所以也就可以引入外部路由。这个外部路由在NSSA区域内以LSA 7存在。当此LSA 7路由离开NSSA区域进入别的区域时，NSSA的ABR会进行LSA 7向LSA 5的转换(如图Area 7所示)。

本区域禁止LSA3/4/5进入，只有本区域内路由和外部路由。配置Total NSSA Area后的ABR设备会在区域内自动的生成一条一条3类LSA 0.0.0.0/0的默认路由(以便访问OSPF中其他区域的网络)。

Totally NSSA区域的特点包括：

允许在Totally NSSA区域中引入外部路由。

Totally NSSA区域的ASBR将外部路由转换为Totally NSSA LSA类型。

Totally NSSA区域内的其他路由器可以接收和转发Totally NSSA LSA。

允许传输末端区域和外部区域的网络信息。

Area 0(主干区域)的外部路由信息也传输到Totally-NSSA区域中。

配置：属于nssa区域的ABR设备需要配

ospf 1 router-id 11.1.1.1

area 0.0.0.2

nssa no-summary //把区域2设置为totally nssa区域

GE 0/0 ospf 1 area 0 //将接口GE 0/0添加到Area 0(主干区域)。

GE 0/1 ospf 1 area 1 nssa //将接口GE 0/1添加到Area 1，并配置为NSSA区域。

GE 0/2 ospf 1 area 2 nssa no-summary //将接口GE 0/2添加到Area 2，并配置为Totally-NSSA区域。

6、四者的比较

Stub与NSSA

都是过滤4、5类LSA

Stub生成3类默认路由、NSSA生成7类默认路由

NSSA可引入外部路由作为7类LSA

TotallyStub与TotallyNSSA

都是过滤3、4、5类LSA

Totally Stub生成3类默认路由、Totally NSSA生成3类默认路由与7类默认路由

Totally NSSA仍然可以引入外部路由作为7类LSA传递

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