OSPF的LSA详解-编程知识

一、什么是LSA？LSA作用？

在OSPF协议中，LSA全称链路状态通告，主要由LSA头部信息（LSA摘要）和链路状态组成。部分LSA只有LSA头部信息，无链路状态信息。使用LSA来传递路由信息和拓扑信息，因此了解不同的LSA的内容和其功能，对了解OSPF协议的路由形成有很大帮助。这里的OSPF是v2版本，只针对IPv4来讲。
描述一条LSA的三要素： ADV Router产生者路由器、link-ID 链路标识符、LSA类型。

二、LSA头部信息

查看OSPF某一条LSA的详细信息，类型以及LS ID参数

[r2]display ospf lsdb router 1.1.1.1

链路状态老化时间
- 指一条LSA的老化时间，即存在了多长时间。
- 当一条LSA被始发路由器产生时，该参数值被设定为0。之后，随着该LSA在网络中被洪泛，老化时间逐渐累加。
- 当一条LSA的老化时间为3600S时，则判断该条LSA失效，将被删除。
- LSA的老化时间一般应该小于1800S，因为OSPF存在周期链路刷新机制。周期链路刷新机制是只有始发路由器可以执行的，而沿途其余设备执行的是触发更新机制。
- 在OSPF网络中，只有始发路由器可以修改或删除LSA信息。
链路状态类型
- 指的是本条LSA的类型属性。
链路状态ID
- 根据链路状态类型的不同，该参数的含义不同。
通告路由器
- 产生该条LSA的路由器的Router-ID。
校验和
- 除了验证LSA的完整性，还会参与到LSA的新旧关系对比。
链路状态序列号
- 代表有序性，每发送一条LSA，则序号加1。也是用于判断LSA新旧关系的一种。
- 初始序列号：0x80000001
- 截止序列号：0x7FFFFFFF
- 序列号由负数开始增长，其中数值越大越优。
- OSPF序列号刷新方式
  - 当一条LSA序列号为0x7FFFFFFF时，始发路由器会将其老化时间设定为3600S，其他设备收到该LSA后，因为序列号最大，会无条件接受，此时又因为老化时间参数，会删除该条LSA。
  - 而此时始发路由器会重新发送序列号为0x80000001的全新LSA信息，实现序列号的刷新机制。

判断LSA的新旧关系

拥有更高序列号的LSA被认为更新。
如果序列号相同，则拥有较大校验和的LSA被认为更新。
如果序列号与校验和均相同，则对比老化时间。
- 如果某条LSA的老化时间为3600S，则无条件选择该条LSA。
- 如果没有LSA老化时间为3600S，则对比两条LSA的老化时间差值，如果差值大于15min，则认为老化时间较小的为更新。如果差值小于15min，则两条LSA被认为相同。

确定唯一LSA

LSA Type----------------LSA类型
Link State ID------------链路状态ID
Advertisting Router----通告路由器的Router-ID

三、OSPF中常见的六种LSA详解

链路类型	LS ID	通告者	传播范围	携带信息
Type - 1LSA Router	通告者的RID	区域内所有运行OSPF协议的路由器的RID	设备所在的单区域	本地接口直连拓扑信息
Type -2 LSA NETWORK	DR接口的IP地址	每一个MA网络中DR所在的路由器的RID	单区域	对单个MA网络拓扑的补充信息
Type -3LSA SUM NET(summary)）	域间路由信息的网络地址	ABR设备，在通过下一个ABR设备时会被修改为新的ABR设备的RID	ABR设备相邻的单区域	域间路由信息
Type -5 LSA EXTERAL (ase)	域外路由信息的网络地址	ASBR	整个OSPF网络	域外路由信息
Type -4 LSA Sum-Asbr (asbr)	ASBR的RID	与ASBR同区域的ABR设备，在通过下一个ABR设备时会被修改为新的ABR设备的RID（即修改为新的ABSR设备）	除去ASBR所在区域的所有单区域	ASBR的位置信息
Type -7 LSA NSSA	域外路由下目标网络地址	ASBR,离开NSSA区域后转换成5类	NSSA区域	域外路由信息

1类LSA

Tpye名称为Router即为一类LSA信息。一类LSA信息是所有设备都会发送的LSA，且每一个设备只会发送一条LSA。

路由器会为每个区域单独产生一条一类LSA，用以描述连接在该区域的接口参数信息。

功能：本路由器针对某个区域产生的路由信息和拓扑信息
传播范围：只能在本区域内传输（终止于ABR）
Link ID：产生该LSA的Router-id
ADV router：产生该LSA的Router-id
特性：在单个区域中产生一条1类LSA，若存在MA网络，1类LSA不完整，需要配合二类LSA生成路由信息以及拓扑信息
查看1类LSA信息的指令

[r2]display ospf lsdb router 1.1.1.1

标记位
- V----代表发送该LSA的路由器是Vlink的一段端点。
- E----代表发送该LSA的路由器是ASBR
- B----代表发送该LSA的路由器是边界路由器。
链路数量
- 特指该LSA中Link的数量。
- 每一个link均包含链路ID、链路数据、链路类型、度量值。路由器使用一条Link或者多条link来共同描述一个接口信息。
链路类型---->链路ID与链路数据随着链路类型的改变而改变。
1类LSA 内容类型——需要记住

举例分析

分析这个1类LSA，是route-id为91.1.1.1这个路由器产生的
有2条链路，其中一个是开销为0的 1.1.1.1，掩码为32，说明是自身的环回地址的路由信息
第二条是开销值为1的10.1.1.1，说明是自身的接口IP，但是没有子网掩码，是拓扑信息，这里是MA网络类型，因此需要2类LSA来补充1类LSA的缺失的路由信息。

2类LSA

名称：network LSA ，网络LSA
功能：用于在MA网络中，描述本网络路由器的数量以及本MA网络的网络掩码
传播范围：只能在本区域之内传输，终止于ABR
Link ID：DR接口的IP地址
ADV router：DR所在路由器的router-ID
特性：只会出现在MA网络，用于补充1类LSA（1.MA网络的掩码2.MA网络路由器的数量）

对于接入MA网络的OSPF设备而言，仅依靠一类LSA是无法正常补全网络拓扑结构，其中缺少两个信息，分别是该MA网络的掩码信息以及有多少个节点连接在这个MA网络。---->使用二类LSA进行补充。

二类LSA必须由DR设备产生。

OSPF中，拓扑信息全部由一类以及二类LSA进行完善，且每个LSA仅在各自产生区域传递。

举例分析

分析这个2类LSA，是route-id为91.1.1.1这个路由器产生的，其中包含着网络掩码是24，所连接的路由器信息： 91.1.1.1 和 92.2.2.2这2个路由器相连接。提供网络掩码和连接路由器的数量

3类LSA

名称：summary LSA 汇总LSA
功能：传递不同区域之间的路由信息
传播范围：整个运行OSPF协议的中。
link-id ：传递路由的网络号
ADV router：默认为所在区域ABR的router-id
特性：在穿越不同区域时，由其他的ABR重新产生（ADV router 是变化的）
ABR： 是指运行OSPF协议的，不同区域之间的那个路由器，比如图上的R2和R3都是ABR。

三类LSA的通告者都是该区域的ABR设备，且每一条路由信息使用一条独立的LSA进行描述。

三类LSA中携带“网络地址”“网络掩码”“开销值”三个参数。

三类LSA中的开销值等于该LSA通告者到达目的地的开销值。本地路由表中的路由项开销值等于三类LSA中的开销值加上通过一二类LSA计算出到达ABR设备的开销值之和。

当接收者收到一条三类LSA后，首先会根据本地的一、二类LSA进行验算，验算是否可以到达这条三类LSA的通告者，如果可以正常到达，则接收该LSA并生成相应路由信息；否则丢弃该LSA信息。

三类LSA在跨区域传递时，需要进行通告者的转换，实际上是重新编写了一条全新的LSA内容。

举例分析

在R1上查看这条3类LSA，里面传递的是掩码24，其中ADV Router表明是由R2产生的这条3类LSA，开销值为1，经过了1个设备。

5类LSA

这里先引出5类LSA，因为4类LSA是为5类LSA服务的，没有5类LSA存在，就没有4类LSA.

功能：用于在整个OSPF中传递外部路由（原本不属于OSPF域的路由在OSPF中传递）
类型：5类LSA有两种类型（默认为类型2）：
- 类型1 类型2的区别：类型2在整个OSPF传递过程中cost值不增加，类型1在整个OSPF传递过程中cost值增加（import-route rip 100 type 1—修改类型的命令）
正常5类转发地址一般情况下都为0.0.0.0，是空的状态不用关注，但是如果转发地址有信息，就需要重点关注
Link id：传递外部路由的网络号
ADV router：产生该LSA的router-id （产生本LSA的ASBR的router-id ）
特性：跨区域传递的时候，ADV router不会改变，一直是产生这条LSA的路由器的ADVrouter.
传播范围：在整个OSPF域中传输
一个协议重发布到另一个协议中要给一个初始化度量值，这个度量值叫做种子度量值

五类LSA主要传递域外路由信息，该LSA被ASBR产生，并且传播到整个OSPF网络（除了一些特殊区域）。

开销值
- 五类LSA中的开销值并不等于ASBR到达目标网段的开销。原因在于外部路由的开销值算法与OSPF内部的开销值算法不同，该数值对于OSPF而言，没有意义。---->故，五类LSA在引入到OSPF网络时，会使用一个常数来标识LSA中的开销，该常数值一般称为种子度量值。
- 种子度量值默认为1，该参数可以在重发布过程中进行修改。
- [r4-ospf-1]import-route rip 1 cost 10 ----将种子度量值修改为10
E位---->度量值类型
- Type-1
  - 如果E标记位为0。
  - 所有设备到达域外目标网段的开销值====本地到达发出这条LSA的ASBR的开销+种子度量值
- Type-2
  - E标记位为1。默认值。
  - 域内所有到达目标网段的开销值====种子度量值
- 在重发布时可以进行修改
  - [r4-ospf-1]import-route rip 1 type 1 ----修改开销值类型
FA---转发地址
- 可以把转发地址就理解为重定向信息。
- 当FA==0.0.0.0时，则到达该外部网段的流量会被发往引入该外部路由的ASBR。
- 当FA不等于0.0.0.0时，则到达该外部网段的流量会被发往FA字段。
  - 即转发地址不为空的时候，则以转发地址加入路由表中

当同时满足如下四个条件时，FA字段可以被ASBR设置为其他参数数值。
- 引入外部路由的ASBR在其连接外部网络的接口上激活了OSPF协议。
- 该接口没有被配置为静默接口——（在OSPF中不接收也不发送）
  - 在RIP中只接受不发送
- 该接口的网络类型为Broadcast或NBMA（表示该网络中有多个节点）
- 该接口的IP地址属于OSPF协议配置的network命令范围内。
外部路由标记
- 该参数用于给OSPF域外路由信息打上标签，从而对路由信息进行分组。根据组别使用路由策略对不同组播进行不同操作。
- 在华为路由器上，缺省时，所有路由信息标记为1。
- 在重发布时可以进行修改
  - [r4-ospf-1]import-route rip 1 tag 84512313

举例分析

分析这个5类LSA，可知它是由91.1.1.1这个路由器产生的，传递的网络号是100.1.1.0，网络掩码为24，它的type是2，开销值为1，FA地址为 0.0.0.0。
解析：
type类型： 外部路由引入的时候，默认的type类型为2，可以修改为type 1,两者的主要区别是，type为2的时候，发送的5类LSA沿途不累加开销值，不管传递多少路由器，都为1. 当type修改为1 后，就累加开销值。
开销值： 这里的开销值也叫做种子度量值。可以在引入外部路由时候进行修改，默认为1.

FA地址：也叫做转发地址，5类LSA和7类LSA都有FA地址，5类LSA的FA地址多数是空的(0.0.0.0),转发地址不为空的时候，则以转发地址加入路由表中。

OSPF协议的路由优先级为10，当将外部路由引入到OSPF中，所有引入的路由的优先级自动修改为150