OSPF区域

OSPF区域(、、、、、)、路由器类型(、、、、、)

随着网络规模日益扩大，当一个大型网络中的路由器都运行OSPF路由协议时，会出现以下问题：

    网络拓扑发生变化概率增大，LSA泛洪严重，降低网络带宽利用率。

    路由器数量增多，LSDB庞大，占用大量存储空间，并使得运行SPF算法的复杂度增加。

    每台路由器需要维护的路由表越来越大。

OSPF协议通过将自治系统划分成不同的区域，将LSA泛洪限制在一个区域内，提高网络的利用率和路由的收敛速率；每个区域内的路由器数量减少，维护的LSDB规模降低，SPF计算也仅限于区域内的LSA；每台路由器需要维护的路由表也越来越小。 此外，多区域提高了网络的扩展性，有利于组建大规模的网络。

区域是从逻辑上将路由器划分为不同的组，每个组用区域号（Area ID）来标识。区域的边界是路由器，而不是链路。一个网段（链路）只能属于一个区域，或者说每个运行OSPF的接口必须指明属于哪一个区域。

在了解OSPF区域之前，需要先了解与区域相关的两个概念：路由器类型和路由类型。

路由器类型

OSPF协议中常用到的路由器类型如图1所示。

图1 路由器类型

路由类型

AS区域内和区域间路由描述的是AS内部的网络结构。AS外部路由则描述了应该如何选择到AS以外目的地址的路由。OSPF将引入的AS外部路由分为Type1和Type2两类。

表2中按优先级从高到低顺序列出了路由类型。

表2 路由类型

区域类型

OSPF的区域类型包括普通区域、Stub区域、NSSA区域，如表3所示。

OSPF网络划分区域以后，一个区域内参与SPF算法的只有区域内的LSA，其他的区域的LSA不参与本区域的SPF算法。如图2所示，Area 1中的链路质量不好一直处于闪断中，所以Area 1的SPF算法会频繁运算。但是这种影响仅局限在Area 1内，其他区域不会因此而重新进行SPF运算，网络的震荡被限制在一个更小的范围内，提高了网络的稳定性。

图2 划分区域后链路震荡的影响范围减小

Stub区域和Totally Stub区域

如图3所示，OSPF划分了Area 0和Area 2，并且Area 0内的ASBR引入了外部路由。通常情况下，为了保证网络的路由可达性，可能把网络的各个角落的路由全都发布进了OSPF。此时，虽然各路由设备都能够到达网络的各个角落了，但如果网络越来越大，设备越来越多，那么每台设备的路由表项就会越来越大，而维护一个大规模的路由表项是需要消耗很多CPU及内存资源的。特别是对于一些边缘区域，设备性能可能比较低，维护大规模的路由表项会对设备性能带来巨大压力。

图3 Stub区域和Totally Stub区域

从网络优化的角度考虑，通常在保证网络可达性的同时应尽量减小路由表项的规模，减少网络中LSA报文的泛洪。Area 2如果作为一个常规区域，那么可能存在Type1、Type2、Type3、Type4、Type5共计5中类型的LSA。对于Area 2中的路由器，无论想到达区域外的哪个网络，都必须首先到达到ABR路由器，也就是说这个时候Area 2中的其他路由器并不需要了解外部网络的细节。这种情况下，就产生了OSPF的Stub区域。

对于Area 2中的路由器来说，其实区域间的明细路由也没必要都了解，仅保留一个出口让Area 2中的路由器的数据包能够出去就足够了，这就产生了OSPF的Totally Stub区域。Totally Stub区域中，既不允许自治系统外部的路由在区域内传播，也不允许区域间路由在区域内传播，这样就进一步减少了区域内LSA的数量。

NSSA区域和Totally NSSA区域

如图4所示，假设Area 2原来作为一个Stub区域运行，但是有个外部网络需要通过Area 2接入到这个OSPF网络，也就是需要将自治系统外部路由引入并传播到整个OSPF自治系统中。此时可以在RouterA上将外部路由注入到OSPF自治系统，但是这样RouterA将成为ASBR，因此，Area 2也就不是Stub区域了。针对这种场景，OSPF定义了NSSA区域。

图4 NSSA区域和Totally NSSA区域

相比于Stub区域，NSSA区域能够将自治系统外部路由引入并传播到整个OSPF自治系统中，同时又不会学习来自OSPF网络其它区域的路由。

在NSSA区域中，为保证到自治系统外的路由可达，NSSA区域的ABR将生成一条缺省路由，并发布给NSSA区域中的其他路由器。

在NSSA区域中，可能同时存在多个ABR，为了防止路由环路产生，边界路由器之间不计算对方发布的缺省路由。

一个区域内所有路由器上配置的区域类型必须保持一致。OSPF在Hello报文中使用N-bit来标识路由器支持的区域类型，区域类型选择不一致的路由器不能建立OSPF邻居关系。虽然协议有要求，但有些厂商实现时违背了这一原则，在OSPF DD报文中也置位了N-bit。为了和这些厂商互通，交换机的实现方式是可以通过命令设置N-bit来兼容。

与Totally Stub区域类似，为了进一步减少NSSA区域中LSA的数量，OSPF还定义了Totally NSSA区域。