OSPF-区域间路由计算

## 一、概述
前面学习了我们学习了Router-LSA和Network-LSA，它们都只能在区域内进行泛洪，而且我们之前一直主要是单区域学习。OSPF的核心是骨干区域Area 0，其它都为非骨干区域。但是在大型网络中，单区域OSPF会存在一定的问题，所以就有了OSPF多区域。

## 二、OSPF区域

![OSPF区域](/media/202403/2024-03-26_112303_0889940.4532507033538662.png)

**OSPF域（Domain）**：一系列使用相同策略的连续OSPF网络设备所构成的网络。

OSPF路由器在同一个区域（Area）内网络中泛洪LSA。为了确保每台路由器都拥有对网络拓扑的一致认知，LSDB需要在区域内进行同步。

如果OSPF域仅有一个区域，随着网络规模越来越大，OSPF路由器的数量越来越多，这将导致诸多问题：
- LSDB越来越庞大，同时导致OSPF路由表规模增加。路由器资源消耗多，设备性能下降，影响数据转发。
- 基于庞大的LSDB进行路由计算变得困难。
- 当网络拓扑变更时，LSA全域泛洪和全网SPF重计算带来巨大负担。

![OSPF多区域](/media/202403/2024-03-26_112319_7335030.19931983080441107.png)

多区域设计有以下优点：
- OSPF引入区域（Area）的概念，将一个OSPF域划分成多个区域，可以使OSPF支撑更大规模组网。
- OSPF多区域的设计减小了LSA泛洪的范围，有效的把拓扑变化的影响控制在区域内，达到网络优化的目的。
- 在区域边界可以做路由汇总，减小了路由表规模。
- 多区域提高了网络扩展性，有利于组建大规模的网络。

基于多区域的设置，路由器在不同区域也就有不同的角色了，OSPF路由器根据其位置或功能不同，有这样几种类型：
- 区域内路由器（Internal Router），所以接口都在一个区域内。
- 区域边界路由器ABR（Area Border Router），接口属于两个区域以上，但必须有一个连接骨干区域
- 骨干路由器（Backbone Router），至少有一个接口属于骨干区域。
- 自治系统边界路由器ASBR（AS Boundary Router），该类路由器与其他AS交换路由信息。只要一台OSPF路由器引入了外部路由的信息，它就成为ASBR。

![路由器角色](/media/202403/2024-03-26_112338_9367950.41980032355636976.png)

## 三、区域间路由传递
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。

![区域划分](/media/202403/2024-03-26_112400_3817080.709853093962568.png)

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。

![区域间路由](/media/202403/2024-03-26_112417_2638400.9791697359679865.png)

简单说就是由边界路由器汇总后向骨干路由器进行传递。

### 3.1 Network Summary LSA详解
Network Summary LSA（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。

![Network Summary LSA](/media/202403/2024-03-26_112433_6440510.6004475040443903.png)

重要字段解释：
- LS Type：取值3，代表Network Summary LSA。
- Link State ID：路由的目的网络地址。
- Advertising Router：生成LSA的Router ID。 
- Network Mask：路由的网络掩码。
- metric：到目的地址的路由开销。

![示例](/media/202403/2024-03-26_112455_3141100.8896282209690332.png)

### 3.2 路由计算过程

![计算过程1](/media/202403/2024-03-26_112513_6126350.41883729466893005.png)

![计算过程2](/media/202403/2024-03-26_112532_5689790.3974423674940547.png)

![计算过程3](/media/202403/2024-03-26_112550_1322700.7092672999782709.png)

实验拓扑：

![示例](/media/202403/2024-03-26_112609_2347790.012020700664522765.png)

![示例1](/media/202403/2024-03-26_112625_9607650.020295594021401242.png)

![示例2](/media/202403/2024-03-26_112643_3689210.19318720445774495.png)

配置示例：
```ssh
# AR1，在ospf进程里面配置多个区域，在对应区域下面通告网段
ospf 1 
 area 0.0.0.0 
  network 10.0.0.0 0.0.0.255 
  network 192.168.1.0 0.0.0.255 
 area 0.0.0.1 
  network 14.1.1.0 0.0.0.255

# AR4
ospf 1 
 area 0.0.0.1 
  network 1.1.1.1 0.0.0.0 
  network 14.1.1.0 0.0.0.255 
  
# 检测邻居状态
[AR1]dis ospf peer bri

OSPF Process 1 with Router ID 10.0.0.1
		  Peer Statistic Information
 ----------------------------------------------------------------------------
 Area Id          Interface                        Neighbor id      State    
 0.0.0.0          GigabitEthernet0/0/0             10.0.0.2         Full        
 0.0.0.1          GigabitEthernet0/0/2             14.1.1.4         Full        
 ----------------------------------------------------------------------------

# 查看LSDB数据库，这边看到不同区域的LSDB信息
[AR1]dis ospf lsdb

OSPF Process 1 with Router ID 10.0.0.1
		 Link State Database

Area: 0.0.0.0
 Type      LinkState ID    AdvRouter          Age  Len   Sequence   Metric
 Router    10.0.0.2        10.0.0.2          1072  48    80000008       1
 Router    10.0.0.1        10.0.0.1          1605  48    80000006       1
 Network   10.0.0.2        10.0.0.2            89  32    80000002       0
 Sum-Net   14.1.1.0        10.0.0.2          1352  28    80000001       1
 Sum-Net   14.1.1.0        10.0.0.1          1166  28    80000001       1
 Sum-Net   1.1.1.1         10.0.0.1          1163  28    80000001       1
 
		         Area: 0.0.0.1
 Type      LinkState ID    AdvRouter          Age  Len   Sequence   Metric
 Router    10.0.0.1        10.0.0.1          1164  36    80000003       1
 Router    14.1.1.4        14.1.1.4          1157  48    80000009       1
 Network   14.1.1.4        14.1.1.4          1157  32    80000002       0
 Sum-Net   172.16.1.0      10.0.0.1          1166  28    80000001       2
 Sum-Net   10.0.0.0        10.0.0.1          1166  28    80000001       1
 Sum-Net   192.168.1.0     10.0.0.1          1166  28    80000001       1

```

总结：学习了OSPF的区域概念，单区域有其局限性，出现了OSPF多区域。骨干区域Area 0，基于多区域路由器划分了不同的角色如边界路由器，内部路由器等等，区域间的路由通过Network Summary LSA（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。