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LSA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-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 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Area 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 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CostE1 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 。