OSPF LSA详解（二）

小乔

1 前言
在《OSPF LSA详解（一）》中已对OSPF LSA的基本概念、通用报头信息和分类进行了简单讲解。为了进一步了解各类LSA的差别和作用场景，本文将对在区域内传播的OSPF LSA类型和作用进行详细讲解，包括Router-LSA（Type 1 LSA）和Network-LSA（Type 2 LSA）。
                                               
2 Router-LSA（Type 1 LSA）
2.1   报文详解Router-LSA描述了路由器的链路状态和开销信息，所有开启OSPF功能的路由器均会生成此类LSA，因此在所有区域中均会存在此类LSA。但该LSA生成后，仅在本区域内传播。对Router-LSA报文的详细介绍如下所示：
图2-1 Router-LSA报文格式


● Link State ID
链路状态ID，为产生该LSA的路由器的ID。
● Advertising Router
通告路由器，为产生该LSA的路由器的ID。
● V/E/B
若产生该LSA的路由器是虚链路的端点，V为1；否则，V为0。
若产生该LSA的路由器是ASBR，E为1；否则，E为0。
若产生该LSA的路由器是ABR，B为1；否则，B为0。
● Number of Link
表示该LSA所描述的链路数量。
一条Router-LSA可以描述多条链路的状态信息，每条链路状态信息通过Link ID、Link Data和Link Type唯一标识。
● Link ID/Link Data/Link Type
Link ID用于标识该链路所连接的对象；Link Data用于标识连接的数据；Link Type用于标识链路的类型，是对该路由器连接情况的基本描述。Link ID和Link Data的取值均取决于Link Type。三者之间的关系与取值如下表所示：
表2-1 Link Type、Link ID和Link Data取值说明

Link Type	说明	Link ID	Link Data
1 （P2P）	描述本路由器到邻居路由器的点到点链路，属于拓扑信息	邻居路由器的ID	本路由器上连接P2P链路的接口IP地址
2 （TransNet）	描述本路由器到一个Transit网络（MA网络或NBMA网络）的链路，属于拓扑信息	DR的接口IP地址	本路由器上连接Transit网络的接口IP地址
3 （StubNet）	描述本路由器到一个Stub网络（点到点连接的网络、Loopback接口或连接了PC的末梢网络）的链路，属于路由信息	Stub网络的网络地址/子网号	Stub网络的子网掩码
4 （Virutal）	描述本路由器到邻居路由器的虚链接，属于拓扑信息	虚链路中对端路由器的ID	本路由器上连接邻居接口的IP地址

● Number of ToS
连接不同的ToS（Type of Service，服务类型）的数量，通常为0。
● Metric
链路的开销值。
● ToS
ToS用于QoS路由，针对不同的ToS值，链路可以配置不同开销，从而实现对目的地址相同但ToS值不同的报文进行路由区分。但在RFC 2328中取消了基于ToS路由的应用，只支持ToS 0，因此该字段取值通常为0。
● ToS Metric
指定ToS的开销值。
2.2   应用实例对Router-LSA而言，其重要作用就是描绘本设备直连的拓扑信息，是OSPF网络中所有设备获取LSDB的基础。其中根据不同的链路类型，在报文中通过Link Type、Link ID和Link Data来区分描述。以下将通过具体的实例，在锐捷设备上通过show ip ospf database router命令查看Router-LSA信息，来展现Router-LSA对不同类型链路的描述方式。
2.2.1  Router-LSA描述P2P网络图2-2 P2P网络中的OSPF应用示意图


如上图所示，Device B作为骨干区域Area 0和常规区域Area 1的边界设备，分别与Device A和Device C建立邻居关系，相连接口的网络类型为P2P类型。此时，在Device A上通过命令show ip ospf database router self-originate查看由Device A自身产生的Router-LSA信息，显示信息如下：

Device A# show ip ospf database router self-originate             OSPF Router with ID (1.1.1.1) (Process ID 1)                 Router Link States (Area 0.0.0.0)   LS age: 1164   Options: 0x2 (-|-|-|-|-|-|E|-)   Flags: 0x0   LS Type: router-LSA                  // 表示LSA类型为Router-LSA   Link State ID: 1.1.1.1              // 链路状态ID在Router-LSA中取值为产生该LSA的Router ID   Advertising Router: 1.1.1.1        // 表示通告该LSA的路由器为Device A   LS Seq Number: 80000007   Checksum: 0xb55e   Length: 48    Number of Links: 2         // 本条LSA中包含两条链路的描述信息     Link connected to: another Router (point-to-point)    // 第一条链路描述信息，类型为P2P网络      (Link ID) Neighboring Router ID: 2.2.2.2            // Link ID为邻居Device B的Router ID      (Link Data) Router Interface address: 10.1.1.1     // Link Data为连接Device B的接口地址       Number of TOS metrics: 0        TOS 0 Metric: 1                                 // 度量值，默认为1     Link connected to: Stub Network                 // 第二条链路描述信息，类型为Stub网络      (Link ID) Network/subnet number: 10.1.1.0     // Link ID为Stub网络的网络地址      (Link Data) Network Mask: 255.255.255.0     // Link Data为Stub网络的子网掩码       Number of TOS metrics: 0        TOS 0 Metric: 1

通过上述回显信息可以看到，在P2P网络中，开启OSPF功能的Device A会通告一条Router-LSA，其中包含两条链路状态信息，分别描述了连接到邻居路由器Device B的拓扑信息（通过什么接口，连接到什么设备）和该接口所在末梢网络的路由信息（所在网络的网络号和子网掩码）。
若使用show ip ospf database router查看Device A的LSDB中所有的Router-LSA信息，还能够看到来自Device B通告的路由信息，其内容和前述的Device A通告信息类似，但描述的是以Device B视角看到的链路情况。这些信息通过设备间OSPF报文的交互进行传递，从而实现Device A和Device B上链路状态信息的同步。Device A能够通过和Device B的信息交互，获取其未知的链路状态信息。但是在回显中将会看到，Device B未将与Device C连接的链路信息传递给Device A，这是由于二者不在同一个Area内。由此，可以确认Router-LSA仅在区域内传播。
2.2.2  Router-LSA描述MA网络图2-3 MA网络中的OSPF应用示意图


如上图所示，Device A、Device B和Device C处于OSPF的同一个区域内，三台设备间通过以太链路互联，接口封装以太网协议，OSPF网络类型默认为广播类型，因而该网络为多路访问（MA）网络。Device A和Device C的G0/1接口分别作为MA网络中的BDR和DR，将与MA网络中的所有设备建立邻接关系。
在Device A上通过show ip ospf database router self-originate可以查看由Device A产生的Router-LSA信息，显示如下：

Device A# show ip ospf database router self-originate             OSPF Router with ID (1.1.1.1) (Process ID 1)                 Router Link States (Area 0.0.0.0)   LS age: 1055   Options: 0x2 (-|-|-|-|-|-|E|-)   Flags: 0x0   LS Type: router-LSA                  // 表示LSA类型为Router-LSA   Link State ID: 1.1.1.1              // 链路状态ID在Router-LSA中取值为产生该LSA的Router ID   Advertising Router: 1.1.1.1        // 表示通告该LSA的路由器为Device A   LS Seq Number: 80000030   Checksum: 0xeffb   Length: 48    Number of Links: 1     Link connected to: a Transit Network                // 链路描述信息，类型为Transit网络      (Link ID) Designated Router address: 10.1.1.3      // Link ID为DR（Device C G0/1）的IP地址      (Link Data) Router Interface address: 10.1.1.1     // Link Data为本设备上接入Transit网络的 接口地址       Number of TOS metrics: 0        TOS 0 Metric: 1                                 // 度量值，默认为1

通过上述回显信息可以看到，在MA网络中，开启OSPF功能的Device A会通告一条Router-LSA，其中包含一条链路状态信息，描述了从本设备到DR的拓扑信息（DR的地址是什么，通过什么接口与其连接）。
2.2.3  Router-LSA描述虚链路图2-4 OSPF虚链路应用示意图


如上图所示，当骨干区域Area 0和常规区域Area 2在物理上无法直接相连时，会在Device B和Device C间建立虚链路，将Area 0延伸至Device C，则可以实现Area 0与Area 2两区域在Device C上直接相连。此时，在Device C上通过show ip ospf database router self-originate可以查看由其产生的Router-LSA信息，以下显示与虚链路相关的部分回显信息：

Device C# show ip ospf database router self-originate             OSPF Router with ID (3.3.3.3) (Process ID 1)                 Router Link States (Area 0.0.0.0)   LS age: 31   Options: 0x2 (-|-|-|-|-|-|E|-)   Flags: 0x1 : ABR   LS Type: router-LSA                  // 表示LSA类型为Router-LSA   Link State ID: 3.3.3.3              // 链路状态ID在Router-LSA中取值为产生该LSA的Router ID   Advertising Router: 3.3.3.3        // 表示通告该LSA的路由器为Device A   LS Seq Number: 80000002   Checksum: 0xd2d8   Length: 36    Number of Links: 1     Link connected to: a Virtual Link                  // 链路描述信息，类型为虚链路      (Link ID) Neighboring Router ID: 2.2.2.2          // Link ID为虚链路中对端路由器的Router ID      (Link Data) Router Interface address: 192.168.23.3  // Link Data为本设备上连接该邻居的接口的 IP地址       Number of TOS metrics: 0        TOS 0 Metric: 1                                 // 度量值，默认为1

若查看完整的回显信息则可以看到，在Device C上建立虚链接时，Device C将通告三条Router-LSA，分别描述到虚链路邻居设备的拓扑信息（通过什么接口，虚连接到什么设备），以及通过物理连接的两个网络的链路状态信息。其中包含一条链路状态信息，描述了到MA或NBMA网络中DR的拓扑信息（DR的地址是什么，通过什么接口与其连接）。
                                               
3 Network-LSA（Type 2 LSA）
3.1   报文详解通过2.2.2  Router-LSA描述MA网络中的讲解可知，在MA网络中，所有设备均会产生一个Router-LSA。但仅通过Router-LSA，无法准确描述MA网络拓扑。这是由于在描述MA网络时，Router-LSA仅描述了DR的地址以及去往DR的本地接口信息。而未描述与该接口相连网段的网络号与掩码等网络信息，以及链路上其他路由器的信息，因此对于网络的描述不完整。若要像描述P2P网络一般，既要描述去往邻居的接口信息，又要描述网段信息，则会产生大量的LSA，影响传输效率，因此出现了Network-LSA。
Network-LSA由每个MA网络中的DR产生，仅在DR所在的区域内泛洪，有几个DR就会产生几个Network-LSA。在此类LSA中列出了接入该网络的所有路由器ID，并且携带有DR接口的IP地址和掩码，从而补充了Router-LSA对于网段信息描述的缺失。只需要用一条LSA即可描述整个MA网络的网络信息，有效缩小了LSDB的体积。
对Network-LSA报文的详细介绍如下所示：
图3-1 Network-LSA报文格式


● Link State ID
链路状态ID，DR的接口IP地址。
● Advertising Router
通告路由器，为DR所在的路由器的Router ID。
● Network Mask
该广播或NBMA类型网络的地址掩码。
● Attached Router
连接在该网络上所有路由器（包括DR）的Router ID。
3.2   应用实例图3-2 MA网络中的OSPF应用示意图


在锐捷设备上通过show ip ospf database network命令能够查看Network-LSA信息。此处在Device C上查看，显示如下：

Device C# show ip ospf database network             OSPF Router with ID (3.3.3.3) (Process ID 1)                 Network Link States (Area 0.0.0.0)   LS age: 296   Options: 0x2 (-|-|-|-|-|-|E|-)   LS Type: network-LSA                                     // 表示LSA类型为Network-LSA   Link State ID: 10.1.1.3 (address of Designated Router)   // 链路状态ID为DR的IP地址   Advertising Router: 3.3.3.3                           // DR的Router ID   LS Seq Number: 8000001a   Checksum: 0x62a7   Length: 36   Network Mask: /24                                     // 表示该网络地址的掩码长度为24位         Attached Router: 3.3.3.3                        // 网络中所有路由器的Router ID         Attached Router: 1.1.1.1         Attached Router: 2.2.2.2

通过上述回显信息可以看到，Link State ID告知了DR的IP地址，Network Mask又获取了掩码长度，通过将二者进行与运算，即可得到MA网络中的网络信息，在上述举例中即为10.1.1.0/24。继而通过Attached Router中显示的路由器信息，方可描绘出这个网络的情况。
                                       
4 结语
本文通过分析报文与网络实例对两种在区域内传播的OSPF LSA类型和作用进行了详细讲解。其中，OSPF通过Router-LSA描述了每个路由器的链路状态和开销信息，并且根据不同的链路类型在LSA的报文中通过不同的Link ID和Link Data来体现该链路的信息。每个设备都会产生Router-LSA，并在本区域内泛洪，设备间通过交换Router-LSA，即可描绘出一个区域内的拓扑信息。
而在多路访问网络中，为了能够完善对网段信息的描述，同时减少需要传递的LSA数量，因此通过Network-LSA来实现。Network-LSA由网络中的DR通告，有几个DR便会产生几个二类LSA，并且仅在DR所在区域内泛洪，通过Network-LSA即可描述MA网络的网络信息。

mawr1985