OSPF区域与路由聚合
1. 区域划分
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，路由器数量的增多会导致LSDB非常庞大，占用大量的存储空间，并使得运行SPF算法的复杂度增加，导致CPU负担很重。
在网络规模增大之后，拓扑结构发生变化的概率也增大，网络会经常处于“振荡”之中，造成网络中会有大量的OSPF协议报文在传递，降低了网络的带宽利用率。更为严重的是，每一次变化都会导致网络中所有的路由器重新进行路由计算。
OSPF协议通过将自治系统划分成不同的区域（Area）来解决上述问题。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。如图1所示。
图1 划分区域后，可以在区域边界路由器上进行路由聚合，以减少通告到其他区域的LSA数量，还可以将网络拓扑变化带来的影响最小化。
2. 路由器的类型
OSPF路由器根据在AS中的不同位置，可以分为以下四类：
(1) 区域内路由器（Internal Router）
该类路由器的所有接口都属于同一个OSPF区域。
(2) 区域边界路由器ABR（Area Border Router）
该类路由器可以同时属于两个以上的区域，但其中一个必须是骨干区域（骨干区域的介绍请参见下一小节）。ABR用来连接骨干区域和非骨干区域，它与骨干区域之间既可以是物理连接，也可以是逻辑上的连接。
(3) 骨干路由器（Backbone Router）
该类路由器至少有一个接口属于骨干区域。因此，所有的ABR和位于Area0的内部路由器都是骨干路由器。
(4) 自治系统边界路由器ASBR
与其他AS交换路由信息的路由器称为ASBR。ASBR并不一定位于AS的边界，它有可能是区域内路由器，也有可能是ABR。只要一台OSPF路由器引入了外部路由的信息，它就成为ASBR。
图2 OSPF路由器的类型3. 骨干区域与虚连接
OSPF划分区域之后，并非所有的区域都是平等的关系。其中有一个区域是与众不同的，它的区域号（Area ID）是0，通常被称为骨干区域。骨干区域负责区域之间的路由，非骨干区域之间的路由信息必须通过骨干区域来转发。对此，OSPF有两个规定：
l 所有非骨干区域必须与骨干区域保持连通；
l 骨干区域自身也必须保持连通。
但在实际应用中，可能会因为各方面条件的限制，无法满足这个要求。这时可以通过配置OSPF虚连接（Virtual Link）予以解决。
虚连接是指在两台ABR之间通过一个非骨干区域而建立的一条逻辑上的连接通道。它的两端必须是ABR，而且必须在两端同时配置方可生效。为虚连接两端提供一条非骨干区域内部路由的区域称为传输区（Transit Area）。
在图3中，Area2与骨干区域之间没有直接相连的物理链路，但可以在ABR上配置虚连接，使Area2通过一条逻辑链路与骨干区域保持连通。
图3 虚连接的另外一个应用是提供冗余的备份链路，当骨干区域因链路故障不能保持连通时，通过虚连接仍然可以保证骨干区域在逻辑上的连通性。如图4所示。
图4 虚连接相当于在两个ABR之间形成了一个点到点的连接，因此，在这个连接上，和物理接口一样可以配置接口的各参数，如发送Hello报文间隔等。
两台ABR之间直接传递OSPF报文信息，它们之间的OSPF路由器只是起到一个转发报文的作用。由于协议报文的目的地址不是中间这些路由器，所以这些报文对于它们而言是透明的，只是当作普通的IP报文来转发。
4. (Totally) Stub区域
Stub区域是一些特定的区域，Stub区域的ABR不允许注入Type5 LSA，在这些区域中路由器的路由表规模以及路由信息传递的数量都会大大减少。
为了进一步减少Stub区域中路由器的路由表规模以及路由信息传递的数量，可以将该区域配置为Totally Stub（完全Stub）区域，该区域的ABR不会将区域间的路由信息和外部路由信息传递到本区域。
(Totally) Stub区域是一种可选的配置属性，但并不是每个区域都符合配置的条件。通常来说，(Totally) Stub区域位于自治系统的边界。
为保证到本自治系统的其他区域或者自治系统外的路由依旧可达，该区域的ABR将生成一条缺省路由，并发布给本区域中的其他非ABR路由器。
配置(Totally) Stub区域时需要注意下列几点：
l 骨干区域不能配置成(Totally) Stub区域。
l 如果要将一个区域配置成(Totally) Stub区域，则该区域中的所有路由器必须都要配置stub [ no-summary ]命令。
l (Totally) Stub区域内不能存在ASBR，即自治系统外部的路由不能在本区域内传播。
l 虚连接不能穿过(Totally) Stub区域。
5. NSSA区域
NSSA（Not-So-Stubby Area）区域是Stub区域的变形，与Stub区域有许多相似的地方。NSSA区域也不允许Type5 LSA注入，但可以允许Type7 LSA注入。Type7 LSA由NSSA区域的ASBR产生，在NSSA区域内传播。当Type7 LSA到达NSSA的ABR时，由ABR将Type7 LSA转换成Type5 LSA，传播到其他区域。
如图5所示，运行OSPF协议的自治系统包括3个区域：区域1、区域2和区域0，另外两个自治系统运行RIP协议。区域1被定义为NSSA区域，区域1接收的RIP路由传播到NSSA ASBR后，由NSSA ASBR产生Type7 LSA在区域1内传播，当Type7 LSA到达NSSA ABR后，转换成Type5 LSA传播到区域0和区域2。
另一方面，运行RIP的自治系统的RIP路由通过区域2的ASBR产生Type5 LSA在OSPF自治系统中传播。但由于区域1是NSSA区域，所以Type5 LSA不会到达区域1。
与Stub区域一样，虚连接也不能穿过NSSA区域。
图5 6. 路由聚合
路由聚合是指ABR或ASBR将具有相同前缀的路由信息聚合，只发布一条路由到其它区域。
AS被划分成不同的区域后，区域间可以通过路由聚合来减少路由信息，减小路由表的规模，提高路由器的运算速度。
例如，图6中，Area 1内有三条区域内路由19.1.1.0/24，19.1.2.0/24，19.1.3.0/24，如果此时在Router A上配置了路由聚合，将三条路由聚合成一条19.1.0.0/16，则Router A就只生成一条聚合后的LSA，并发布给Area0中的其他路由器。
图6 OSPF有两类聚合：
(1) ABR聚合
ABR向其它区域发送路由信息时，以网段为单位生成Type3 LSA。如果该区域中存在一些连续的网段，则可以将这些连续的网段聚合成一个网段。这样ABR只发送一条聚合后的LSA，所有属于聚合网段范围的LSA将不再会被单独发送出去，这样可减少其它区域中LSDB的规模。
(2) ASBR聚合
配置引入路由聚合后，如果本地路由器是自治系统边界路由器ASBR，将对引入的聚合地址范围内的Type5 LSA进行聚合。当配置了NSSA区域时，还要对引入的聚合地址范围内的Type7 LSA进行聚合。
如果本地路由器是ABR，则对由Type7 LSA转化成的Type5 LSA进行聚合处理。
7. 路由类型
OSPF将路由分为四类，按照优先级从高到低的顺序依次为：
l 区域内路由（Intra Area）
l 区域间路由（Inter Area）
l 第一类外部路由（Type1 External）
l 第二类外部路由（Type2 External）
区域内和区域间路由描述的是AS内部的网络结构，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外部路由分为两类：Type1和Type2。
第一类外部路由是指接收的是IGP（Interior Gateway Protocol，内部网关协议）路由（例如静态路由和RIP路由）。由于这类路由的可信程度较高，并且和OSPF自身路由的开销具有可比性，所以到第一类外部路由的开销等于本路由器到相应的ASBR的开销与ASBR到该路由目的地址的开销之和。
第二类外部路由是指接收的是EGP（Exterior Gateway Protocol，外部网关协议）路由。由于这类路由的可信度比较低，所以OSPF协议认为从ASBR到自治系统之外的开销远远大于在自治系统之内到达ASBR的开销。所以计算路由开销时将主要考虑前者，即到第二类外部路由的开销等于ASBR到该路由目的地址的开销。如果计算出开销值相等的两条路由，再考虑本路由器到相应的ASBR的开销。
