OSPF LSA分析详解.docx

1、OSPF LSA分析详解LSA是LSDB建立的基础。每条LSA都包含序列号，校验和以及老化时间。一台路由器始发一个LSA，之后每产生一个该LSA的拷贝就在序列号上加1，序列号从0x80000001到0x7fffffff（不用考虑8和7的大小），数值越大视为越新。LSA存放在LSDB中每5mins就会进行一次校验，以确保该LSA没有损坏。一条LSA的老化时间为1h，始发路由器发出一条LSA时会将其时间设置为0，每经过一台路由器就增加一个由InfTransDelay设定的秒数（Cisco路由器上默认为1），当LSA在LSDB中驻留时，老化时间也会逐渐增大。当一条LSA在LSDB中一直没有被新的LS

2、A实例刷新直到老化计时器超时，就会从本地的LSDB中清除，但是这个动作不会影响到别的路由器，在OSPF网络中只有始发路由器能够提前使该LSA老化，即有意识的清除该LSA，具体动作是将该LSA的老化时间设为最大然后重新泛洪出去。LSA的刷新时间是30mins，关于刷新机制是个值得关注的问题。如果每个LSA都关联一个独自的重刷新计时器，这样会使链路带宽的利用没有效率，如果统一为一个计时器，那么每隔30mins都会产生一个流量和CPU利用率的高峰。作为折衷的的解法，引入LSA组步调机制，即每一条LSA依然保持各自的重刷新计时器，不过在超时的时候，会引入一个时延（缺省为240s）来推迟这些LSA通告泛

3、洪的时间，并在这个时间段内将更多的LSA通告编为一组，使一个LSU可以携带更多的LSA再通告出去。如果LSDB非常大，那么减小这个时延会比较好，而如果LSDB较小的话，增大这个时延会更有效率，该组步调计时器的范围从10到1800s。每一个LSA都必须要得到接收路由器的确认，确认分为显式确认和隐式确认两种，显示确认就是用LSAck给予回应，LSAck中只含有该LSA的头部，因为这样就足够了；而隐式确认是发送包含该LSA拷贝的数据包给始发路由器，当邻居路由器收到该LSA，又刚好要向始发路由器发送自己的LSU的时候，隐式确认就显得很方便。在OSPF的Hello，DBD和LSA中都有一个Option字

4、段，即可选字段。下面重点说一下LSA中的一些位：DN位，用于基于MPLS的三层VPN技术。当一条路由通过OSPF从某个客户网络学到，就会穿过使用多协议BGP的VPN被通告到网络对端，接着再通过OSPF被通告回客户网络。通告回的OSPF网络会被重新分配到VPN运营商网络，这样就产生环路。而DN位就是用来避免环路，当LSA 3 & 5 & 7设置了DN位后，接收路由器就不能用该LSA进行SPF计算。O位，用来表明始发路由器支持Opaque LSA，即LSA 9 & 10 & 11，可用做MPLS网络应用的流量工程参数。N位，设置N-bit=1，表明该LSA支持NSSA外部路由，即为LSA 7，N-

5、bit=0则不支持。需要注意的是如果N-bit=1，那么E-bit必须为0。E位，设置E-bit=0，表明该LSA始发于Stub区域路由器，如果是NSSA区域该位也设为0，其他类型区域始发的LSA都设置E-bit=1，另外可以在Hello中设置该位表明这个接口能接受和发送LSA 5，形成邻居时会检查该字段看对端接口是否属于相同类型的区域。P位，P位和N位在同一字段内，如果该字段选择设置P-bit，可以告诉一个NSSA中的ABR将LSA 7 转换为 LSA 5，即将P-bit位从1设置为0。LSA类型LSA 1：Router LSA，始发于Area内的任何路由器。LSA 1列出了路由器的链路和接

6、口，链路的出站Cost以及接口状态。LSA 1只在本Area内Flooding，本Area内其它路由器收到LSA1形成的路由条目以“O” 表示。简单来讲，LSA1描述自身的直连信息。LSA 2：Network LSA，本Area内DR始发。LSA2通告的对象：该LAN 内所有的DRother和Area内的其他路由器（一个Area里面可能还有其他链路，比如点到点，或者另一个LAN，他们作为Area成员需要知道该LAN 的信息）。LSA 2通告的内容：该LAN 内所有和DR形成Full 邻接关系的路由器的Router-id 以及DR本身的Router-id，再就是该LAN的网络掩码（LAN中的各接

7、口掩码肯定是一样的，否则无法形成OSPF邻居）。LSA2只在本Area内Flooding。Attention：就字段分析，LSA1的重点在于链路ID和链路数据，针对不同的链路类型有不同的内容，而LSA2本身是广播型链路的产物，重点在于和DR相连的路由器ID以及该广播型链路的网络掩码。路由器在SPF运算时，使用LSA1确定如何到达此LAN内的各个接口，使用LSA2确定此LAN的网络掩码。这就是LSA2要求被泛洪到整个Area的原因，也是LSA2最大的一个作用。LSA1通告的链路类型链路ID 链路数据1 我连着点到点链路邻居路由器的ID 与其直连所用的本端接口IP地址2 我连着传送网络这个网络DR

8、的地址我和DR相连的那个接口的IP地址3我连着末节网络这个网段的地址 这个网段的子网掩码4 我连着一条虚链路虚链路对端的路由器ID我的虚链路接口的MIB-II ifIndex这里所说的传送网络在实际中就是广播型链路,而末节网络可能是所连的点到点链路，一个环回口代表的网段，或者一个实际连接的主机子网段。而MIB-II ifindex 就是虚链路所依托的实际链路的入口IP地址，虚链路的建立是在两台ABR之间选择一条Cost最低的路径。Eg: (Lo0:1.1.1.1)R1-.1-12.1.1.0-.2-R2(Lo0:2,2.2.2)R1会向R2通告一个LSA1,其中包含3条自己有关的链路：1.A

9、Stub Network , Link ID = 1.1.1.1 & Link Data = 255.255.255.255R1认为学到一个末节网络（实际是通过Lo0模拟的主机地址）2.Another Router（Point-to-Point），Link ID = 2.2.2.2 & Link Data = 12.1.1.1R1认为自己通过点到点链路连着另一个Router，它的ID是2.2.2.2，R1通过12.1.1.1这个接口和它相连。3.A Stub Network , Link ID = 12.1.1.0 & Link Data = 255.255.255.0R1认为自己学到一个末节

10、网络（实际是一条点到点的链路）LSA 3：Network Summary LSA，ABR始发。LSA 3通告的是ABR相连Area的链路信息，具体来讲就是将自己Area内的链路告诉Area 0，也将其他Area（包括Area 0）的信息传到自己的Area。其通告的链路是所有链路中Cost最小的，在路由表中以“O IA” 表示。如果LSA3通告的是一条缺省路由，那么链路状态ID和网络掩码字段中都将设为0.0.0.0。Attention：如果在OSPF中执行了Area间汇总，那么LSA 3中通告的就是汇总路由而不是明细的，其实这里就应该说成是“路由”而不是“链路”，因为LSA 3本身通告的就是各网

11、络如何可达，接收路由器并不明了该Area的拓扑结构，只是以DV的思想，将LSA 3中通告的链路加上自己到ABR（即ADV Router）的开销就放进路由表了。LSA 4：ASBR Summary LSA，ABR始发。LSA 4通告了ASBR的具体位置，是一条到达ASBR的主机路由。LSA3和LSA4都由ABR始发，报文格式是相同的，只不过有几处字段内容不一样。在“链路状态ID” 这个字段中，LSA3通告的是网络或子网的IP地址，而LSA4通告的是ASBR的路由器ID；而“网络掩码字段”对LSA4没什么意义，设置为0.0.0.0。一台Router成为ABR的前提是必须有运行OSPF进程的接口与A

12、rea 0直连，否则不会产生LSA 3 和LSA 4，也就无法完成ABR的任务，解决办法一般是通过虚链路。Attention：LSA3和LSA4都只能在单Area内泛洪。具体来看，LSA4就是在Area 0内泛洪让ABR都知道ASBR在哪；而LSA3这里要注意，比如Area 1的ABR将Area 1的路由信息通告进Area 0，该LSA3仅在Area 0内泛洪，Area 2会收到这个LSA3，但不是将其直接发送到Area 2，而是新生成一个LSA3，因为不仅要加上自己到那个ABR的链路开销，而且ADV Router也要改为自己，新的LSA3会进入到Area 2并泛洪开来，所以还是遵守了LSA

13、3的泛洪原则。从一个侧面也可以看出，OSPF进行Area间路由是典型的距离矢量的行为。LSA 5：AS External LSA，ASBR始发。LSA 5通告了与ASBR直连的其它AS的路由信息，不同于BGP中AS的概念，这里指IGP区域。LSA 5被Flooding 至除Stub，Total Stub,，NSSA以外的所有Area，是唯一的一个不与任何Area相关联的LSA通告。LSA 5形成的路由条目以E1或E2表示（默认为E2），可以通过命令改为E1类型 redistribute igp subnets metric-type 1 。E2 Cost = ASBR到AS外部目的网络的Cos

14、tE1 Cost = 本地到ASBR的Cost + ASBR到AS外部目的网络的Cost。Attention：当OSPF路由器获得一条LSA 5，在装进路由表之前会检查“转发地址”是否可以通过Area内或Area间路由到达，若不可达，不会装进路由表。LSA 7：NSSA External LSA，由NSSA区域的ASBR始发。该LSA内容和LSA5基本一样（只有转发地址字段不同），关键是LSA7只在始发该LSA的NSSA区域内Flooding，并在ABR转换成LSA5，LSA 7形成的路由条目以N1或N2表示。事实上LSA7和LSA5内容一样，只不过泛洪区域有限制所以要标记一下，而且是可以相互

15、转换的。在NSSA区域中，ASBR将外部路由信息封装进LSA ，设置其P-Bit 位为1，使其在NSSA区域里泛洪。在ABR那里会将P-Bit 位改为0，由LSA 7转换为LSA 5，再传到OSPF其他的Area。同样的，如果有别的Area通告进来的外部路由要注入到这个NSSA区域中，在该NSSA区域的ABR那里会将LSA 5转换为LSA 7。OSPF区域OSPF 特殊区域类型有四种：Stub ，Total Stub，NSSA 和 Total NSSA 。其本质都是“LSA精简的Area ”。当一个Area 被定义为Stub区域时，该Area 内的路由器所发送的hello数据包都会将E-Bit

16、位设为0，而普通区域的应该是1，所以区域内的所有路由器都敲入area 1 stub 这样的命令才能正常形成邻接关系。LSA的精简决定了Stub区域在接收LSA时会有所取舍，但对本Area信息的向外通告不会有任何影响，因此别的Area对Stub区域的信息是完全了解的。像是要成为Total Stub区域只需要在ABR上加上关键字no-summary，因为阻止的是ABR向Stub区域内发送LSA3。Stub区域中不通告AS外部路由，也无法实现重发布，但是有OSPF Area内和Area间的完整信息，并通过一条默认路由O*IA 保持和AS外部的联系，该默认路由通过LSA 3学到。Stub 区域设计是出

17、于对该区域路由器性能及路由条目需求的考虑而进行的LSA精简，但不可避免的引起信息不对称，进而出现次优选路。Total Stub 比 Stub “末节”得更为彻底，连OSPFArea间的路由也不要，只有本Area 的信息。ABR将默认路由注入Total Stub 区域，不仅外部路由要通过它走，Area间的路由也要通过它走，同时ABR会阻止LSA3 & 5 & 7 在Total Stub 区域内泛洪- 除了通告默认路由的那一条LSA3。普通区域的Router 进行Area 间的选路原则为：路由总Cost = 本Router到ABR的Cost + ABR到目的网络的开销 Cost最小的路由放进路由表

18、而设置为Total Stub 的区域的Router 选路原则为：路由总Cost = 本Router到达ABR的Cost Cost最小的路由放进路由表NSSA是当Stub区域中存在ASBR时形成的区域，本身Stub不能有AS外部路由，也不能进行重发布，但无奈自己成为了OSPF和其它IGP通信的边界，变得 Not So Stubby ，于是形成NSSA区域，在NSSA区域内注入的外部路由以LSA 7传递，并在ABR处还原为LSA 5。简单来讲： NSSA= Stub+ ASBR Total NSSA= Total Stub + ASBR在Stub ，Total Stub，NSSA 和Total N

19、SSA 中只有NSSA不会自动注入默认路由，不过可以用命令实现：area 1 nssa default-information-originate ，这样即使是其他Area注入的外部路由也可达，基本上就是can go anywhere。如果NSSA区域的ABR同时也是一个ASBR，会将外部路由以LSA 7 的形式注入到NSSA区域当中，那么针对这种特殊情况可以用命令 area 1 nssa no-redistribution 来阻止外部路由的注入。外部路由在NSSA中以LSA 7存在，在ABR那里会转换为LSA 5向Area 0通告，我们可以用命令 summary-address prefix

20、 mask not-advertise 针对具体的条目控制LSA转换的过程，如果不用关键字 not-advertise 这条命令是用来外部路由汇总的，在ASBR上进行。拓朴结构：R5(S0/0)-(S0/2)R1(F2/0)-(F2/0)R7R5#show ip ospf database OSPF Router with ID (5.5.5.5) (Process ID 1) Router Link States (Area 0)Link ID ADV Router Age Seq# Checksum Link count1.1.1.1 1.1.1.1 1218 0x80000008 0x0

21、0BDD2 45.5.5.5 5.5.5.5 1161 0x80000005 0x00E981 37.7.7.7 7.7.7.7 1372 0x80000004 0x006B75 2 Net Link States (Area 0)Link ID ADV Router Age Seq# Checksum192.168.2.10 7.7.7.7 18 0x80000001 0x00AFDB-R5在LSDB中，以自已产生的LSA为根进行查询，生产OSPF路由!R5#show ip ospf database route 5.5.5.5 OSPF Router with ID (5.5.5.5) (

22、Process ID 1) Router Link States (Area 0) LS age: 1430 Options: (No TOS-capability, DC) LS Type: Router Links Link State ID: 5.5.5.5 Advertising Router: 5.5.5.5 LS Seq Number: 80000005 Checksum: 0xE981 Length: 60 Number of Links: 3 Link connected to: a Stub Network-直联网段，对产生路由无帮助 (Link ID) Network/su

23、bnet number: 192.168.1.8 (Link Data) Network Mask: 255.255.255.252 Number of TOS metrics: 0 TOS 0 Metrics: 64 Link connected to: a Stub Network-直联网段，对产生路由无帮助 (Link ID) Network/subnet number: 5.5.5.5 (Link Data) Network Mask: 255.255.255.255 Number of TOS metrics: 0 TOS 0 Metrics: 1 Link connected to

24、: another Router (point-to-point) (Link ID) Neighboring Router ID: 1.1.1.1 (Link Data) Router Interface address: 192.168.1.10 Number of TOS metrics: 0 TOS 0 Metrics: 64-类型是P-T-P，需要跳到Link ID为1.1.1.1的LSA进行递归查询：R5#show ip ospf database rou 1.1.1.1 OSPF Router with ID (5.5.5.5) (Process ID 1) Router Lin

25、k States (Area 0) LS age: 1619 Options: (No TOS-capability, DC) LS Type: Router Links Link State ID: 1.1.1.1 Advertising Router: 1.1.1.1 LS Seq Number: 80000008 Checksum: 0xBDD2 Length: 72 Number of Links: 4 Link connected to: another Router (point-to-point) (Link ID) Neighboring Router ID: 5.5.5.5

26、(Link Data) Router Interface address: 192.168.1.9 Number of TOS metrics: 0 TOS 0 Metrics: 64-这条是R1指向R5的，对R5本身没有意义！ Link connected to: a Stub Network-直联网段，对产生路由无帮助 (Link ID) Network/subnet number: 192.168.1.8 (Link Data) Network Mask: 255.255.255.252 Number of TOS metrics: 0 TOS 0 Metrics: 64 Link co

27、nnected to: a Stub Network (Link ID) Network/subnet number: 1.1.1.1 (Link Data) Network Mask: 255.255.255.255 Number of TOS metrics: 0 TOS 0 Metrics: 1-找到第一条有意义的，生成路由，目标网段1.1.1.1，掩码：255.255.255.255，metric值为64+1=65，下一跳为192.168.1.9(通过show ip ospf nei得出邻居的接口地址R1的S0/2地址) :R5#show ip ospf neighbor Neighb

28、or ID Pri State Dead Time Address Interface1.1.1.1 0 FULL/ - 00:00:33 192.168.1.9 Serial0/0因此，找到第一条有用的路由：R5# show ip route ospf 1.0.0.0/32 is subnetted, 1 subnetsO 1.1.1.1 110/65 via 192.168.1.9, 00:19:06, Serial0/0Link connected to: a Transit Network (Link ID) Designated Router address: 192.168.2.1

29、0 (Link Data) Router Interface address: 192.168.2.9 Number of TOS metrics: 0 TOS 0 Metrics: 1-类型是Transit Network的，表明连接的是一个多路访问网络，跳到LS ID为192.168.2.10的LSA进行递归查询:R5#show ip ospf database network OSPF Router with ID (5.5.5.5) (Process ID 1) Net Link States (Area 0)Routing Bit Set on this LSA(路由选择位，并不是L

30、SA本身的一部分，而是IOS软件中用来作内部网络维护的位。表示通过这个LSA通告到目的路由是有效的。因此，当你看到“Routing Bit Set on this LSA”时，表示到这个目的路由在路由选择表中。) LS age: 24 Options: (No TOS-capability, DC) LS Type: Network Links Link State ID: 192.168.2.10 (address of Designated Router) Advertising Router: 7.7.7.7 LS Seq Number: 80000001 Checksum: 0xAFDB Length