【干货】网工人必须知道的OSPF路由计算知识点~
区域内路由计算
LSA概述
同一个区域中的所有路由器拥有完全一致的LSDB，如R2的LSDB所示，该网络中有多个LSA。
LSA的基本概念
LSA是OSPF进行路由计算的关键依据。
OSPF的LSU报文可以携带多种不同类型的LSA。
各种类型的LSA拥有相同的报文头部。
重要字段解释
LS Age（链路状态老化时间）：此字段表示LSA已经生存的时间，单位是秒。
Options（可选项）：每一个bit都对应了OSPF所支持的某种特性。
LS Type（链路状态类型）：指示本LSA的类型。
Link State ID（链路状态ID）：不同的LSA，对该字段的定义不同。
Advertising Router（通告路由器）：产生该LSA的路由器的Router ID。
LS Sequence Number（链路状态序列号）：当LSA每次有新的实例产生时，序列号就会增加。
LS Checksum（校验和）：用于保证数据的完整性和准确性。
Length：是一个包含LSA头部在内的LSA的总长度值。
链路状态类型、链路状态ID、通告路由器三元组唯一地标识了一个LSA。
链路状态老化时间 、链路状态序列号 、校验和用于判断LSA的新旧
LS Age：当LSA被始发时，该字段为0，随着LSA在网络中被泛洪，该时间逐渐累加，当到达MaxAge（缺省值为3600s）时，LSA不再用于路由计算。
LS Sequence Number：该字段用于判断LSA的新旧或是否存在重复的实例。序列号范围是0x80000001-0x7FFFFFFF，路由器始发一个LSA，序列号为0x80000001，之后每次更新序列号加1，当LSA达到最大序列号时，重新产生该LSA，并且把序列号设置为0x80000001。
常见LSA的类型
在许多场合中，我们习惯使用类型值来称呼对应的LSA，例如1类LSA等同于Router LSA，2类LSA等同于Network LSA，以此类推。
Router-LSA
Router LSA详解 (1)
Router LSA（1类LSA）：每台OSPF路由器都会产生。它描述了该路由器直连接口的信息。
Router LSA只能在所属的区域内泛洪。
V (Virtual Link ) ：如果产生此LSA的路由器是虚连接的端点，则置为1。
E (External )：如果产生此LSA的路由器是ASBR，则置为1。
B (Border )：如果产生此LSA的路由器是ABR，则置为1。
links ：LSA中的Link（链路）数量。Router LSA使用Link来承载路由器直连接口的信息。
Router LSA详解 (2)
Router LSA使用Link来承载路由器直连接口的信息。
每条Link均包含“链路类型”、“链路ID”、“链路数据”以及“度量值”这几个关键信息。
路由器可能会采用一个或者多个Link来描述某个接口。
度量值（Metric）：Cost值。
Router LSA描述P2P网络
Router LSA描述TransNet
Network-LSA
Network LSA详解
Network LSA（2类LSA） ：由DR产生，描述本网段的链路状态，在所属的区域内传播。
Network LSA 记录了该网段内所有与DR建立了邻接关系的OSPF路由器，同时携带了该网段的网络掩码。
Link State ID ：DR的接口IP地址。
Network Mask：MA网络的子网掩码。
Attached Router：连接到该MA网络的路由器的Router-ID（与该DR建立了邻接关系的邻居的Router-ID，以及DR自己的Router-ID），如果有多台路由器接入该MA网络，则使用多个字段描述。
Network LSA描述MA网络
SPF计算过程
SPF算法 (1)
Phase 1：构建SPF树。
路由器将自己作为最短路径树的树根，根据Router-LSA和Network-LSA中的拓扑信息，依次将Cost值最小的路由器添加到SPF树中。路由器以Router ID或者DR标识。
广播网络中DR和其所连接路由器的Cost值为0。
SPF树中只有单向的最短路径，保证了OSPF区域内路由计算不会出现环路。
SPF算法 (2)
Phase 2：计算最优路由。
将Router-LSA、Network-LSA中的路由信息以叶子节点形式附加在对应的OSPF路由器上，计算最优路由。
已经出现的路由信息不会再添加到SPF树干上。
SPF算法举例
构建SPF树 (1)
1.R1以自己为根，检查Router LSA，对于非StubNet类型的Link，将Link ID加入候选列表并记录路径开销。
2.R1将候选列表中候选总路径开销最小的移到最短路径树上，并从候选列表中删除。
·注意：
候选总开销为本LSA中描述的Metric值和父节点到达根节点开销之和。
候选列表本质上记录的是邻居列表。
3.继续查询DR产生的Network LSA。将描述的拓扑信息添加到候选列表。如果LSA中所描述的分节点在最短路径树上已经存在，则忽略该分节点。
4.R1将候选总路径开销最小的邻居移到最短路径树上，并从候选列表中删除。
5.根据R2产生的Router LSA，将邻居信息记录在候选列表。
6.将候选总路径开销最小的邻居移到最短路径树上，并从候选列表中删除。
7.继续查询DR产生的2类LSA。将描述的拓扑信息添加到候选列表。
8.将候选总路径开销最小的邻居移到最短路径树上，并从候选列表中删除。
R3在候选列表中存在两个不同的Cost值，分别为48和2，因此将Cost值较小的添加到最短路径树，并从候选列表中删除。
9.查询R3的1类LSA，R3所有邻居都已在SPF树中，拓扑不再变化。
10.查询R5的1类LSA，将R4加入SPF树，并从候选列表删除。
11.查询R4的1类LSA，发现所有邻居已在SPF树干中。并且已计算完全部的LSA，SPF树构建完成。
计算最优路由
从根节点开始依次添加各节点LSA中的路由信息。
添加顺序为各节点加入SPF树的顺序，已经出现的忽略。
第二阶段根据Router LSA中的Stub、Network LSA中的路由信息，完成最优路由的计算。
从根节点开始，依次添加LSA中的路由信息（添加顺序按照每个节点加入SPF树的顺序）：
10.0.1.1（R1）的Router LSA中，共1个Stub连接，网络号/子网掩码10.0.13.0/24，Metric=48；
10.0.12.2（DR）的Network LSA中，网络号/子网掩码10.0.12.0/24，Metric=1+0=1；10.0.2.2（R2）的Router LSA中，共1个Stub连接，网络号/子网掩码10.0.24.0/24，Metric=1+0+48=49；
10.0.235.2（DR）的Network LSA中，网络号/子网掩码10.0.235.0/24，Metric=1+0+1=2；
10.0.3.3（R3）的Router LSA中，共1个Stub连接，网络号/子网掩码10.0.13.0/24，已在R1上，忽略；
10.0.5.5（R5）的Router LSA中，共1个Stub连接，网络号/子网掩码10.0.45.0/24，Metric=1+0+0+1+48=50；
10.0.4.4（R4）的Router LSA中，共2个Stub连接，网络号/子网掩码10.0.24.0/24，已在R2上，忽略；网络号/子网掩码10.0.45.0/24，已在R5上，忽略。
结果验证
思考：为什么R1的OSPF路由表中的路由没有全部出现在全局路由表中？
思考题
01
（多选题）Router-LSA中主要包含哪几种链路类型？( )
A.P2P
C.StubNet
A.TransNet
D.Vlink
答案
点击下方空白处获得答案
ABCD
02
1.（判断题）经过SPF算法计算后，被认为是最优的OSPF路由一定会被放入路由器的路由表。( )
A.对
B.错
答案
点击下方空白处获得答案
B
OSPF根据LSDB计算路由表，LSDB中可能存在多种类型的LSA，并且所有的LSA有相同的报文头部格式。
同一区域的OSPF路由器拥有完全一致的LSDB。在只有一个区域的情况下，区域内部主要存在两种类型的LSA，即Router-LSA和Network-LSA。·每台路由器都会产生Router-LSA，描述了路由器的直连接口信息。
在MA网络中，DR会产生Network-LSA来描述接入该MA网络的所有路由器的Router-ID（其中包括DR自身），以及这个网络的掩码。