网络运维学习笔记(DeepSeek优化版)027 OSPF外部路由计算

OSPF外部路由计算

1. 实验拓扑与基础配置

实验目标:将R4的静态路由引入OSPF域,观察外部路由传播机制及LSA生成过程。
实验拓扑图

2. 关键配置命令

2.1 引入静态路由

[R4-ospf-1] import-route static # 将静态路由注入OSPF进程,可以引入直连、静态、rip、ospf、isis、bgp等外部路由

2.2 查看路由表

[R1] display ip routing-table     #路由表中出现外部的路由,协议是O_ASE即ospf外部路由,且优先级与内部的10不同,外部的是150
......
   5.5.5.5/32            O_ASE       150       1            D      12.1.1.2           GigabitEthernet0/0/0

3. LSA生成与传播分析

抓包观察到两条LSU更新

3.1 ASBR角色通告(1类LSA)

第一条LSU携带了自身的1类LSA, 重点是Flags,标记了路由器自身的角色是ASBR。
1类LSA标记ASBR

验证ASBR标记:

[R4] display ospf lsdb router 4.4.4.4      #查看R4的1类LSA ,也能看到标记了ASBR

第一条LSU的重点是通知其他路由器,本路由器的路由器角色的变化。

3.2 外部路由通告(5类LSA)

第二条LSU携带了5类LSA,就是引入的外部路由。

[R4] display ospf lsdb

数据库输出示例:

Type LinkState ID AdvRouter Age Len Sequence Metric
External 5.5.5.5 4.4.4.4 1139 36 80000001 1

3.3 外部路由引入过程

  • 在使用命令将静态路由引入到ospf后,R4会触发两条LSU报文
    • 第一条携带1个自身的1类LSA,且会把ASBR置位,用来告诉本区域的其他路由器,我成为了ASBR,要引入外部路由了;
    • 第二条LSU携带的就是引入的外部路由(5类LSA)

4. 5类LSA关键字段解析

  • 5类LSA(External LSA):用来描述外部路由信息
[R4]display ospf lsdb        #查看数据库发现最下面多出一个External(5类LSA),在External(外部路由)数据库
OSPF Process 1 with Router ID 4.4.4.4
    Link State Database

                 Area:0.0.0.2
Type           LinkState ID         AdvRouter           Age     Len       Sequence        Metric
Router         4.4.4.4              4.4.4.4            1139      36       80000005         1
Router         3.3.3.3              3.3.3.3            1346      36       80000004         1
Network        34.1.1.4             4.4.4.4            1338      32       80000002         0
Sum-Net        12.1.1.0             3.3.3.3            1362      28       80000001         1
Sum-Net        23.1.1.0             3.3.3.3            1397      28       80000001         1

              AS External Database
Type           LinkState ID         AdvRouter           Age     Len       Sequence        Metric
External       5.5.5.5              4.4.4.4            1139      36       80000001         1

外部路由不是基于区域泛洪,他在ospf的自治域中泛洪,与骨干/非骨干的区域无关,凡是建立Full邻居关系的都会被泛洪(能传但不一定会算)

[R4]dis ip routing-table   #这条路由一定是静态学来的
......
    5.5.5.5/32          Static        60         0           RD       45.1.1.5           GigabitEthernet0/0/0
[R4]display ospf lsdb ase 5.5.5.5    #查看5类LSA的方式。ase:外部
Type          : External             #LS类型:5类LSA(External LSA)。用来描述外部路由信息
Ls id         : 5.5.5.5              #LSA的名字。5类LSA中表示外部路由的网络地址
Adv rtr       : 4.4.4.4              #通告者:5类LSA中使用ASBR路由器
......
Net mask      : 255.255.255.255      #该外部路由信息的网络掩码
TOS 0 metric  : 1                    #ASBR路由器到达该目的网络的开销值。外部cost引入后不再计算,一律是1  TOS:优先级
E type        : 2                    #描述了5类LSA的开销值类型,默认为2,可改为1。.引入时更改。
Forwarding Address :0.0.0.0          #转发地址(FA):可优化ospf访问路径
Tag           : 1                    #路由标记:用来作为路由策略的一个匹配参数

E Type的类型对比

类型计算方式适用场景
Type1内部开销 + 外部开销需要精确路径选择的复杂网络
Type2仅外部开销(默认)简单网络或需要优先外部度量

5. 外部路由类型控制

5.1 修改开销类型

[R4-ospf-1] import-route static type 1  #更改方式为引入时即更改

5.2 调整种子度量

[R4-ospf-1] import-route static cost 1000   #如果不想更改tpye类型,还可以手动更改外部路由的种子开销值来影响选路

6. 4类LSA关键字段解析

6.1 LSA类型与作用

  • 4类LSA(ASBR Summary LSA) :描述ASBR位置信息,由ABR生成并跨区域传播

6.2 生成机制

关键过程

  1. ABR接收到含ASBR标记的1类LSA
  2. 转换为4类LSA向相邻区域传递
  3. 其他ABR收到后更新AdvRouter字段为自己,继续泛洪
Sum-Asbr       4.4.4.4              3.3.3.3            1973      28       80000002         1

6.3 字段解析示例

[R4]display ospf lsdb asbr 4.4.4.4
Type          : Sum-Asbr            #LS类型:4类LSA(asbr LSA)。用来描述ASBR信息
Ls id         : 4.4.4.4             #LSA的名字。4类LSA中使用ASBR路由器的router-id填充
Adv rtr       : 3.3.3.3             #通告者:4类LSA中使用ABR路由器
......    
TOS 0 metric  : 1                    #用来描述ABR路由器到达ASBR路由器的开销值。

7. 关键问题与LSA类型总结

7.1 思考题精解

问题①:有5类LSA必然存在4类LSA吗?

答案
❌ 不一定。在单区域拓扑中,由于没有ABR存在,不会生成4类LSA。

问题②:存在4类LSA必然存在5类LSA吗?

答案
❌ 不一定。以下两种情况会导致分离:

  1. 执行import-route命令但路由表中无对应路由条目
  2. 引入的路由被路由策略过滤

7.2 ABR核心功能解析

功能场景具体行为
接收ASBR标记的1类LSA生成4类LSA向其他直连区域传播
接收其他区域的4类LSA更新AdvRouter字段后继续泛洪
跨区域路由传递将1类/2类LSA转换为3类LSA传递

8. OSPF三大LSA类型详解

8.1 LSA基础概念

定义
链路状态通告(Link-State Advertisement),通过LSU报文传输的OSPF协议数据单元,存储于LSDB中。
当一台路由器的接口宣告进了OSPF进程中,那么这个接口的信息(IP 掩码 邻居信息 等等)就会生成链路状态(LS)

8.2 LSA分类矩阵

8.2.1 域内路由计算
LSA类型作用范围核心功能
1类本区域用来描述路由器自身的直连状态,同时1类LSA还描述了路由器自身的角色(ABR ASBR vlink)
2类本区域当邻居互联链路的网络类型为广播或者NBMA时,使用DR所在接口的IP信息形成伪节点,使用2类LSA来描述伪节点信息(树干,叶子)
8.2.2 域间路由计算
LSA类型作用范围核心功能
3类跨区域ABR把域内1类和2类LSA计算出的最优路由以3类LSA形式在其他直连区域内进行传递

防环机制

  1. 星型拓扑约束:非骨干区域必须直连骨干区域
  2. ABR策略限制:
    • 非骨干区域3类LSA不会传递到骨干区域
    • 骨干区域存在邻接时不会计算非骨干区域的3类LSA
    • 骨干区域不存在邻接关系则会计算非骨干区域的3类LSA
  3. 路由优先级:1类LSA > 3类LSA(无视cost值)
8.2.3 外部路由计算
LSA类型作用范围核心功能
5类全自治系统当执行了引入动作之后,路由表中的路由条目会以5类LSA的形式存放在LSDB中,并且在整个OSPF自治域内进行传递,不基于区域
4类跨区域当ABR收到ASBR置位的1类LSA后,会将1类转4类传递到其他直连区域,用于帮助其他区域的路由器计算5类LSA

9. 综合实验

9.1 实验拓扑

实验拓扑示意图

9.2 问题列表

  • 要求:R4和R1之间的直连接口宣告到Area 0。R1和R2之间的直连接口宣告到Area 1。在R2上有一个lo0宣告到Area 0,在R2上有一个静态路由,
  • R2和R3之间没有ospf,只有静态指向了R3,目标是lo0,在R3上做了一条往回指的默认路由,在R2上把静态路由引入进了ospf。
  1. R2作为ABR会产生4类LSA么?
  2. R1作为ABR会产生4类LSA么?
  3. R1的路由表里有200.200.200.200么?为什么?
  4. R1的路由表里有100.100.100.100么?为什么?
  5. R5能ping通200.200.200.200么?为什么?
  6. R5能ping通100.100.100.100么?为什么?
  7. 如果R1和R5之间宣告了区域2,那么R5路由表中还会有100.100.100.100么?为什么?

9.3 详细解答

    1. 不会产生:它只会生成5类LSA,不会在直连区域产生4类LSA。
      因为直连区域内的路由器可通过1类LSA构建的SPF树来找到ASBR。
    1. 会产生:R1收到R2的标识ASBR的1类LSA,会将其转换成4类LSA。
    1. 没有:200.200.200.200在R2上是1类LSA,作为最优路由传递到area 1中,被转换成了3类LSA。
      R1收到此条3类LSA由于防环原则,不会继续传递。
    1. 有:当R2把static路由引入后,会作为5类LSA存在。
      5类LSA凡是建立Full邻居关系的路由器都会被泛洪。
    1. 不能:R1就没有此路由,R5更没有了。
    1. 能 :ping的原理之有去有回
      去的路径上都存在目的IP的路由,回的路径上都存在源IP的路由。
    1. 没有:R1不会再成为ABR,也就不会再传递Area 1中的1类、4类LSA。
      只有不基于区域传递的5类LSA,找不到通告者ASBR,计算不出来。

OSPF中FA地址的作用机制与实验验证

1. 实验背景

在配置OSPF协议并引入静态路由时,发现外部路由出现多路径问题。通过分析5类LSA中的 FA地址(Forwarding Address) 字段,验证其对路由计算的影响。

2. 实验拓扑与基础配置

实验拓扑图
(图示:FA地址应用场景的网络拓扑)

2.1 关键配置步骤

[R1]ip route-static 100.100.100.100 32 123.1.1.3     #R1上配置静态路由
[R1-ospf-1]import-route static        #R1上配置引入静态路由到OSPF
[R1]dis ospf lsdb    #此时查看R1的lsdb能看到引入的外部路由

3. 实验结果分析

3.1 路由表异常现象

Routing for ASEs
Destination            Cost      Type     Tag      Nexthop      AdvRouter
100.100.100.100/32     1         Type2     1       24.1.1.2     1.1.1.1
100.100.100.100/32     1         Type2     1       14.1.1.1     1.1.1.1
  • 此时静态路由转换成的5类LSA被泛洪到了配置ospf的所有路由器的ospf数据库中。
  • R4能通过area 0中的1类LSA计算出如何去往ASBR,也就能计算出去往100.100.100.100的路由。
  • 但是计算出了两个,分别为通过了R1和通过了R2。
  • 这就是FA地址的原因。

3.2 5类LSA关键字段解析

<R1> display ospf lsdb ase 100.100.100.100  #查看5类LSA 
Type          : External       
Ls id         : 100.100.100.100          
Adv rtr       : 1.1.1.1             
......      
Net mask      : 255.255.255.255     
TOS 0 metric  : 1                   
E type        : 2
Forwarding Address :123.1.1.3       #可以看到FA地址(Forwarding Address)有了内容。之前都是0.0.0.0。外部路由的下一跳会填充到FA地址中。
Tag           : 1                           

4. FA地址核心知识点

4.1 生成条件

  • ✅ ASBR的外部路由出接口需满足:
    • 接口已宣告进OSPF进程
    • 未配置静默接口(silent-interface)
    • 网络类型非P2P(Broadcast/NBMA)
  • ❌ 产生FA地址条件,不包括:
    • AR1和AR2建立邻居

4.2 功能特性

场景计算方式路径选择依据
FA=0.0.0.0寻找ASBR到达ASBR的开销
FA≠0.0.0.0通过SPF树寻找FA地址到达FA地址的开销

OSPF默认路由

1. 实验

在这里插入图片描述

1.1 基础配置与缺省路由引入

  1. ASBR配置命令
[R3-ospf-1]default-route-advertise
  • 仅引入缺省路由(若使用import-route static会引入所有静态路由)
  • 若R7-R3链路中断,全网能感知到路由变化(bfd不会感知,因为整网收敛)
  1. 链路主备场景扩展参数
permit-calculate-other
  • 允许计算其他路由器的cost值
  • 需在备用链路所在设备配置此参数

1.2 跨进程路由引入

在这里插入图片描述

1.2.1 网络拓扑说明
  • 红圈区域划分
    • 左/右红圈代表两个独立公司网络
    • 接口配置不同OSPF进程
    • 可临时使用虚链路(vlink)但稳定性较差
1.2.2 双向路由引入配置
[R3-ospf-100]import-route ospf 200    #在r3的ospf100进程引入ospf200
[R3-ospf-200]import-route ospf 100    #在r3的ospf200进程引入ospf100
1.2.3 路由转换特性
  • 跨进程引入后:
    • 原始1类LSA转换为5类LSA
    • 突破OSPF区域限制
    • 实现两个OSPF自治域互通
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