OSPF Stub Area 案例用最简单的拓扑、场景来说明OSPF Stub Area 建立的过程:配置路由器的命令、消除type 4, 5 LSA, ABR添加0.0.0.0 默认路由,更新路由表。 案例有两个版本。案例有两个版本。本文是图解版本,是从仿真截图并加标注,介绍主要步骤。

-          背景:路由器是互联网的引擎,使得连接到互联网的计算机可以互相传递信息。路由器的工作就是转发数据包,收到数据包时,用它的目的IP地址来查看路由表,如果找到相应的网络地址,就把数据包转发到下一跳,。所以路由表是个关键。OSPF是个路由协议,让所有的OSPF路由器都知道彼此的链路状态 (LSA) 使得路由器的路由表都有OSPF网络以内的网络地址,同时OSPF的边界路由器 (ASBR) 还可以把OSPF网络以外的外部地址 (external address) 传送到 OSPF路由器,使得OSPF路由器能够转发数据包到OSPF网络内外的地址。但外部地址为数庞大,如果每一台路由器都要把所有的外部地址都记录下来的话,路由器的负担太大。

-          Stub area原理:为了让area内部的路由器减轻负担,不必记录大量的外部地址 (external address), OSPF准许把一个area 设置为 stuib area, 使得stub area里面的路由器都不必记录外部地址,但它们需要把数据包传送到OSPF以外时,只需把数据包交给ABR就可以了。换言之,ABR变成内部路由器对外沟通的默认网关 (default gateway)

-          预备知识 OSPF 入门、OSPF Area Border Router IP地址、路由器及路由表。见参考资料。

 

 

1. 拓扑  两个AS 上共有五台路由器,OSPF AS有两个area (三台路由器),非 OSPPF AS 有两台路由器。


OSPF Stub Area入门教程图解 (案例、过程、分析,并有配套的仿真链接)_ router

-          R1, R2, R3OSPF AS, R1, R2area 1, R2, R3 area 0, R2是个ABR (Area Border Router) 连接area 0, 1.

-          R3, R4在非OSPF AS, 运行RIP路由协议。R4只运行RIP, 有两个网络地址192.168.1.0/24, 10.0.0.0/8. R3是个ASBR (AS Border Router), 同时运行OSPFRIP.

这个拓扑是从OSPF Stub Area入门仿真截图而来,在使用仿真时,用户可以观察 数据包-LSDB-路由表 之间的因果关系、控制时间轴、窗口数据包内容、阅读字幕。

 

2. 初始化:ABR有两对LSA, ASBR有两个外部地址


OSPF Stub Area入门教程图解 (案例、过程、分析,并有配套的仿真链接)_ router_02

初始化时,OSPF路由器先生成一个Router LSA,它的type 1, Link State ID Router ID。同时,ABR, ASBR路由器还生成其他的LSA:

-          R1Router LSA(1, 1.1.1.1)

-          R2是个 ABR, 连接两个area0, 1 ,所以生成了两个Router LSA,一个是area 0LSA, 一个是area 1LSA,在LSDB 显示为(1, 2.2.2.2, 0,  (1, 2.2.2.2, 1)

R2 也生成两个network summary LSA (type 3),作为 ABR R2得为一个area里的每一个网络地址生成Summary LSA. 在这个案例中,area 1里有一个网络地址 172.16.255.0/30, R2 就生成一个Summary LSA (3, 176.16.255.0, 0) area 0内洪泛,让area 1 里面的路由器知道area 0的网络地址。R2 也为area 0的网络地址 172.16.255.4/30 生成一个Summary LSA (3, 172.16.255.4, 1) 用来在area 1 洪泛。)

-          R3是个ASBR, 连接了OSPF AS 和一个RIP AS. 它的LSDB有三个LSA:

l  一个Router LSA (1, 3.3.3.3).  LSA type 1 (Router LSA), Link State ID 3.3.3.3 (R3 Router ID)

l  两个 External LSA 用来记录R3所知道的RIP AS 里的网络地址192.168.1.0/24, 10.0.0.0/8 (要了解网络地址,请见参考资料)

 

 

 

3. 第一轮Update: 告诉邻居自己的LSA


OSPF Stub Area入门教程图解 (案例、过程、分析,并有配套的仿真链接)_ link state_03

初始化后,路由器把自己的LSA封装在Update, 发送给邻居。

例:R1发送给R2 Update包含了 一个LSA1 1.1.1.1),这是R1 Router LSA.

 R4 发送给R3 Update(包含了三个LSA: 1, 3.3.3.3, (5.192.168.1.0), (5.1.0.0.0.,8)。一个是R3Router LSA, 两个是External LSA (RIP ASR4的网络地址)..

【注】在仿真版本,读者可以观察R1, R2, R3间发送Update的过程,并点击Update, 查看个别Update的内容,并与 LSDB比较,看到LSA是怎么被同步的。

 

 

 

4. 路由器的LSDB添加了邻居的LSDB


OSPF Stub Area入门教程图解 (案例、过程、分析,并有配套的仿真链接)_OSPF_04

收到第一轮的Update后,路由器都添加了人间的LSA.li2:

-          R1添加了两条LSA:1 2.2.2.2)是R2Router LSA, (3, 172.16.255.4) Summary LSA, 描叙area 0里面的网络地址。

-          R2添加了6LSA:  2Router LSA (R1, R3); 1Summary LSA (area 1 172.16.1.0/24) 2 External LSA (R3发现的两个外部地址)1ASBR Summary LSA ( area 1的路由器知道怎么把数据包送往 ASBR而到达外部地址)

-          R3添加2LSA:  1条是R2 Router LSA 1 条是area 1的网络地址172.16.255.0/30.

 

 

 

5. 第二轮Update后,路由器收到邻居的邻居的LSA, LSDB同步,成为Full Adjacency.


OSPF Stub Area入门教程图解 (案例、过程、分析,并有配套的仿真链接)_ router_05

路由器在收到一个邻居的LSA后,将其新添的LSA 再次洪泛到其它邻居,这样不断地洪泛,直到所有的路由器都有相同的LSA为止。在这个案例中,R1, R3不直接相邻,所以得要有第二轮洪泛才能同步LSDB.

LSDB同步不是LSDB一样。现在R1, R2, R3有同样的网络地址,对拓扑有一个共识,可以分别计算路由路径得到整体的最佳路径,可是他们仍有不同的LSA.

LSA不同之处包括:R3没有 ASBR Summary LSA (type 4),  R1没有指向自己网络地址176.16.1.0/24 Summary LSA

 

6.  配置 R1, R2Stub area


OSPF Stub Area入门教程图解 (案例、过程、分析,并有配套的仿真链接)_ routing protocol_06

LSDB同步后,为了减轻内部路由器的负担,把 area 1 设为 stub area, 收到area 11 内部路由器不必记录外部地址。

路由器配置命令很简单,只要在area 1的路由器R1, R2上运行一个解读的命令即可:“area 1 stub

 

 

7.  配置后,R1 除去type 4, 5 LSAR2 添加了默认路由0.0.0.0


OSPF Stub Area入门教程图解 (案例、过程、分析,并有配套的仿真链接)_OSPF_07

执行了这个stub area的命令后,R1清除了3LSA:两条type 5 LSA, 一条type 4 LSA R1 Area 1  的内部路由器)

R2 (ABR) 发送了一个Update R1, 这个Update 播放了通过默认路由 (Type 3 LSA, Link State ID 0.0.0.0)

 

 

 

8. R1 的默认网关是R2 (ABR)

OSPF Stub Area入门教程图解 (案例、过程、分析,并有配套的仿真链接)_OSPF_08


R1
收到 Update后,把 Summary LSA  (3, 0.0.0.0) 添加到LSDB。现在,R1有了默认路由,在转发数据包时,如果目的地址不在R1的路由表里,R1就把数据包转发到默认网关R2 即可。R2ABR,它有完整的外部地址, 大量内存、更快的CPU, 可以多做点事。

 

 

 

 

参考资料:

[a] OSPF

Visualland.net 20OSPF仿真,由浅入深,见OSPF仿真目录.

OSPF入门仿真 用动画显示最简单OSPF拓扑的从头到尾的演变过程,用户可观察数据包-LSDB-路由表间的因果关系。

OSPF Area Border Router仿真 用案例说明ABR的原理、操作、结构。

谢希仁 计算机网络第五版 4.5.3 3 内部网关协议OSPF

Wikipedia: Open Shortest Path First http://en.wikipedia.org/wiki/Open_Shortest_Path_First

RFC2328 OSPF V2, http://tools.ietf.org/search/rfc2328

[b] IP address,网络地址

Visualland IP Address 6个仿真,见目录

其中第三个Network address 仿真Summary LSA相关。

谢希仁 计算机网络第五版 4.2.2 分类的IP地址;4.3 划分子网

Wikipedia IP address: http://en.wikipedia.org/wiki/Ip_address

Wikipedia subnetwork : http://en.wikipedia.org/wiki/Subnetwork