OSPF的Router-LSA和Network-LSA

article/2025/8/26 20:45:54

文章目录

  • Router-LSA
    • Router-LSA描述P2P网络
    • Router-LSA描述MA网络或NBMA网络
  • Network-LSA
    • Network-LSA描述MA网络或NBMA网络
  • OSPF区域内LSDB
  • SPF计算过程
    • SPF算法
    • 构建SPF树
    • 计算最优路由
    • 查看OSPF路由表
  • 单区域OSPF配置实现
  • 查看OSPF邻居状态

Router-LSA

Router-LSA描述P2P网络

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<RTA>display ospf Isdb router self-originate
Type:Router			/LSA类型
Ls id:1.1.1.1		/链路状态ID
Adv rtr:1.1.1.1		/产生此LSA的路由器Router IDLink ID:3.3.3.3		/邻居路由器的Router ID
Data :10.1.13.1		/宣告该Router LSA的路由器接口的IP地址
Link Type: P-2-P
Metric :48Link ID:10.1.13.0		/该Stub网络的IP地址
Data :255.255.255.0		/该Stub网络的网络掩码
Link Type: StubNet
Metric :48				/开销值
Priority : Low

  • 每台OSPF路由器使用一条Router-LSA描述本区域内的链路状态信息

    LSA头部的三个字段含义如下：
Type：LSA类型，Router-LSA是一类LSA 
LS id：链路状态ID 
Adv rtr：产生此Router-LSA的路由器Router ID

  • 一条Router-LSA可以描述多条链接，每条链接描述信息由Link ID，Data，Link Type和Metric组成

    Type：链接类型（并非OSPF定义的四种网络类型)Point-to-Point：描述一个从本路由器到邻居路由器之间的点到点链接，属于拓扑信息。TransNet：描述一个从本路由器到一个Transit网段（例如MA网段或者NBMA网段）的链接，属于拓扑信息。StubNet：描述一个从本路由器到一个Stub网段（例如Loopback接口）的链接，属于路由信息。Link ID：此链接的对端标识，不同链接类型的Link ID表示的意义也不同。
Data：用于描述此链接的附加信息，不同的链接类型所描述的信息也不同。
Metric：描述此链接的开销。

Router-LSA描述MA网络或NBMA网络

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<RTC>display ospf lsdb router self-originate
Type : Router 			//LSA类型
Lsid : 3.3.3.3			//链路状态ID
Adv rtr : 3.3.3.3		//产生此LSA的路由器的RouterIDLink ID: 10.1.235.2		//DR的接口IP地址
Data : 10.1.235.3		//宣告该Router LSA的路由器接口的IP地址
Link Type:TransNet
Metric : 1
  • 在描述MA或NBMA网络类型的Router-LSA中，Link ID为DR的接口IP地址，Data为本地接口的IP地址。
  • RTB、RTC、RTE之间通过以太链路互连，以RTC产生的LSA为例，Link ID为DR的接口IP地址( 10.1.235.2)，Data为本地路由器连接此MA网络的接口IP地址(10.1.235.3 ) ，Link Type为TransNet，Metric表示到达DR的开销值。
  • TransNet描述的链接中仅包括与DR的连接关系及开销，没有网络号/掩码及共享链路上其他路由器的任何信息。

Network-LSA

Network-LSA描述MA网络或NBMA网络

<RTB>display ospf lsdb network self-originateOSPF Process 1 with Router ID 2.2.2.2Area: 0.0.0.0Link State DatabaseType: Network		//LSA类型
Ls id: 10.1.235.2	//DR接口的IP地址
Adv rtr : 2.2.2.2	//DR的Router IDNet mask : 255.255.255.0	//网络掩码
Priority : Low
Attached Router 2.2.2.2		//连接到该网段的路由器列表
Attached Router 3.3.3.3
Attached Router 5.5.5.5

  • MA共享网段或NBMA共享网段中的网络号/掩码及路由器间的链接关系，通过Network-LSA来呈现

    Type : LSA类型，Network-LSA是二类LSA
LS id : DR的接口IP地址
Adv rtr : 产生此Network-LSA的路由器Router ID，即DR的Router ID
Net mask: 该网段的网络掩码
Attached Router: 连接到该网段的路由器列表，呈现了此网段的拓扑信息Ls id和Net mask做与运算，即可得出该网段的IP网络号，从DR路由器到其所连接的路由器的开销为0
从Attached Router部分可以看出，2.2.2.2、3.3.3.3、5.5.5.5共同连接到该共享MA网段中，DR路由器为2.2.2.2，网络号10.1.235.0，掩码255.255.255.0

OSPF区域内LSDB

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<RTA>display ospf lsdbOSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1Link State Database		//LSDB链路状态数据库Area: 0.0.0.0
Type	LinkState ID	AdvRouter 	Age		Len		Sequence	Metric
Router		4.4.4.4		4.4.4.4		1436	72		80000007 	48
Router		2.2.2.2		2.2.2.2		1305	72		80000019    1
Router		1.1.1.1		1.1.1.1		1304	60		80000007    1
Router 		5.5.5.5		5.5.5.5		1326	60		80000017    1
Router		3.3.3.3		3.3.3.3		1325	60		800000OF    1
Network 	10.1.235.2	2.2.2.2		1326	36		80000004    0
Network		10.1.12.2	2.2.2.2		1305	32		80000001    0
  • 五台路由器互连并运行OSPF协议。以RTA的LSDB为例，其中包括了五个路由器产生的Router-LSA，以及两个广播型网络中产生的Network-LSA

SPF计算过程

SPF算法

  • 构建SPF树：根据Router-LSA和Network-LSA中的拓扑信息，构建SPF树干
  • 计算最优路由：基于SPF树干和Router-LSA、Network-LSA中的路由信息，计算最优路由
  • 在一类LSA和二类LSA中，包括了拓扑信息和路由信息
  • OSPF将依据SPF算法和各类LSA进行最短路径树的计算：
    1. 依据一类LSA中的Point to Point，TransNet以及二类LSA，构建SPF树
    2. 依据一类LSA中的Stub以及二类LSA，计算最优路由

构建SPF树

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<RTA>display ospf lsdb router self-originate
Type : Router
Ls id : 1.1.1.1
Adv rtr : 1.1.1.1Link ID : 10.1.12.2
Data : 10.1.12.1
Link Type: TransNet
Metric : 1Link ID : 3.3.3.3
Data : 10.1.13.1
Link Type: P-2-P
Metric : 48Link ID : 10.1.13.0
Data : 255.255.255.0
Link Type: StubNet
Metric : 48
Priority : Low
候选列表候选总开销父节点
10.1.12.211.1.1.1
3.3.3.3481.1.1.1

  • OSPF路由器将分别以自身为根节点计算最短路径树

    1.RTA将自己添加到最短路径树的树根位置，然后检查自己生成的Router-LSA，对于该LSA中所描述的每一个连接，如果不是一个Stub连接，就把该连接添加到候选列表中，分节点的候选列表为Link ID，对应的候选总开销为本LSA中描述的Metric值和父节点到达根节点开销之和。
2.根节点RTA的Router-LSA中存在TransNet中Link ID为10.1.12.2 Metric=1和P-2-P中Link ID为3.3.3.3 Metric=48的两个连接，被添加进候选列表中。
3.RTA将候选列表中候选总开销最小的节点10.1.12.2移到最短路径树上，并从候选列表中删除。

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<RTA>display ospf lsdb network 10.1.12.2
Type : Network
Ls id: 10.1.12.2
Adv rtr : 2.2.2.2Net mask : 255.255.255.0
Priority : Low
Attached Router		2.2.2.2
Attached Router		1.1.1.1
候选列表候选总开销父节点
3.3.3.3481.1.1.1
2.2.2.21+010.1.12.2

  • DR被加入到SPF中，接下来检查Ls id为10.1.12.2的Network-LSA。如果LSA中所描述的分节点在最短路径树上已经存在，则忽略该分节点。

    如图所示，在Attached Router部分：
节点1.1.1.1被忽略，因为1.1.1.1已经在最短路径树上
将节点2.2.2.2，Metric=0，父节点到根节点的开销为1，所以候选总开销为1，加入候选列表
候选节点列表中有两个候选节点，选择候选总开销最小的节点2.2.2.2加入最短路径树并从候选列表中删除

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<RTA>display ospf Isdb router 2.2.2.2
Type : Router
Ls id: 2.2.2.2
Adv rtr : 2.2.2.2*Link ID: 10.1.12.2Data : 10.1.12.2Link Type: TransNetMetric : 1*Link ID: 10.1.235.2Data : 10.1.235.2Link Type: TransNetMetric : 1*Link ID: 4.4.4.4Data : 10.1.24.2Link Type: P-2-PMetric : 48*Link ID: 10.1.24.0Data : 255.255.255.0Link Type: StubsNetMetric : 48Priority : Low
候选列表候选总开销父节点
3.3.3.3481.1.1.1
10.1.235.21+0+12.2.2.2
4.4.4.41+0+482.2.2.2

  • 节点2.2.2.2新添加进最短路径树上，此时继续检查Ls id为2.2.2.2的Router-LSA ：

    • 第一个TransNet连接中，Link ID为10.1.12.2，此节点已经在最短路径树上，忽略
    • 第二个TransNet连接中，Link ID为10.1.235.2，Metric=1，父节点到根节点的开销为1，候选总开销为2，加入候选列表
    • 第三个P-2-P连接中，Link ID为4.4.4.4，Metric=48，父节点到根节点的开销为1，候选总开销为49，加入候选列表

  • 候选节点列表中有三个候选节点，选择候选总开销最小的节点10.1.235.2加入最短路径树并从候选列表中删除。

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<RTA>display ospf lsdb network 10.1.235.2
Type : Network
Ls id: 10.1.235.2
Adv rtr : 2.2.2.2Net mask : 255.255.255.0
Priority :Low
Attached Router		2.2.2.2
Attached Router		3.3.3.3
Attached Router 	5.5.5.5
候选列表候选总开销父节点
3.3.3.3481.1.1.1
4.4.4.41+482.2.2.2
3.3.3.31+0+1+010.1.235.2
5.5.5.51+0+1+010.1.235.2

  • DR被加入到SPF中，接下来检查Ls id为10.1.235.2的Network-LSA

    如图所示，在Attached Router部分：
1.节点2.2.2.2被忽略，因为2.2.2.2已经在最短路径树上
2.将节点3.3.3.3，Metric=0，父节点到根节点的开销为2，候选总开销为2，加入候选列表。(如果在候选列表中出现两个节点ID一样但是到根节点的开销不一样的节点，则删除到根节点的开销大的节点。所以删除节点3.3.3.3累计开销为48的候选项)
3.将节点5.5.5.5，Metric=0，父节点到根节点的开销为2，候选总开销为2，加入候选列表
4.候选节点列表中有三个候选节点，选择候选总开销最小的节点3.3.3.3和5.5.5.5加入最短路径树并从候选列表中删除

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<RTA>display ospf lsdb router 3.3.3.3
Type : Router
Ls id : 3.3.3.3
Adv rtr :3.3.3.3*Link ID : 10.1.235.2Data : 10.1.235.3Link Type: TransNetMetric : 1*Link ID : 1.1.1.1Data : 10.1.13.3Link Type: P-2-PMetric : 48*Link ID : 10.1.13.0Data : 255.255.255.0Link Type: StubsNetMetric : 48Priority : Low
  • 节点3.3.3.3和5.5.5.5新添加进最短路径树上，此时继续检查Ls id分别为3.3.3.3和5.5.5.5的Router-LSA
  • Ls id为3.3.3.3的LSA ：
    • Link ID为10.1.235.2的节点已经在最短路径树上，忽略
    • Link ID为1.1.1.1的节点已经在最短路径树上，忽略

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<RTA>display ospf lsdb router 5.5.5.5
Type : Router
Ls id : 5.5.5.5
Adv rtr : 5.5.5.5*Link ID: 10.1.235.2Data : 10.1.235.5Link Type : TransNetMetric : 1*Link ID: 4.4.4.4Data : 10.1.45.5Link Type : P-2-PMetric : 48*Link ID: 10.1.45.0Data : 255.255.255.0Link Type : StubNetMetric : 48Priority : Low
候选列表候选总开销父节点
4.4.4.41+482.2.2.2
4.4.4.41+0+1+0+485.5.5.5

  • Ls id为5.5.5.5的LSA：

    • Link ID为10.1.235.2的节点已经在最短路径树上，忽略
    • Link ID为4.4.4.4的P-2-P连接，Metric=48，父节点到根节点的开销为2，候选总开销为50。因为节点4.4.4.4已经在候选列表中出现，且候选总开销为49。49<50，所以子节点4.4.4.4的父节点选择2.2.2.2。

  • 至此，再通过命令display ospf lsdb router 4.4.4.4发现，LSA中的连接所描述的相邻节点都已经添加到了SPF树中。

  • 此时候选列表为空，完成SPF计算，其中10.1.12.2和10.1.235.2是虚节点(DR)。

计算最优路由

  • 从根节点开始依次添加各节点LSA中的路由信息
  • 添加顺序为各节点加入SPF树的顺序

请添加图片描述

  • 第二阶段根据Router LSA中的Stub、Network LSA中的路由信息，完成最优路由的计算

  • 从根节点开始，依次添加LSA中的路由信息（添加顺序按照每个节点加入SPF树的顺序：

    1.1.1.1 (RTA)的Router LSA中，共1个Stub连接，网络号/掩码10.1.13.0/24，Metric=48；
10.1.12.2 (DR)的Network LSA中，网络号/掩码10.1.12.0/24，Metric=1+0=1；
2.2.2.2 (RTB)的Router LSA中，共1个Stub连接，网络号/掩码10.1.24.0/24，Metric=1+0+48=49；
10.1.235.2 (DR)的Network LSA中，网络号/掩码10.1.235.0/24，Metric=1+0+1=2 ；
3.3.3.3 (AR3)的Router LSA中，共1个Stub连接，网络号/掩码10.1.13.0/24，已在RTA上，忽略；
5.5.5.5 (AR5)的Router LSA中，共1个Stub连接，网络号/掩码10.1.45.0/24，Metric=1+0+0+1+48=50；
4.4.4.4（AR4)的Router LSA中，共2个Stub连接，网络号/掩码10.1.24.0/24，已在RTB上，忽略；网络号/掩码10.1.45.0/24，已在AR5上，忽略。

查看OSPF路由表

<RTA>display ospf routingOSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1Routing Tables
Routing for Network		
Destination		Cost	Type 	NextHop	 AdvRoute	Area
10.1.12.0/24     1     Transit 10.1.12.1 1.1.1.1  0.0.0.0
10.1.13.0/24     48    Stub    10.1.13.1 1.1.1.1  0.0.0.0
10.1.24.0/24     49    Stub    10.1.12.2 2.2.2.2  0.0.0.0
10.1.45.0/24     50    Stub    10.1.12.2 5.5.5.5  0.0.0.0
10.1.235.0/24    2     Transit 10.1.12.2 2.2.2.2  0.0.0.0Total Nets: 5
Intra Area: 5  Inter Area: 0  ASE: 0  NSSA: O

经历上述两个阶段的计算，RTA生成的OSPF路由如上图所示

经过OSPF优选后的路由并不一定会安装进系统路由表，因为路由器还可以通过其他协议获得路由，通过不同方式获得的路由需要进行优先级比较。

单区域OSPF配置实现

请添加图片描述

查看OSPF邻居状态

<RTA>display ospf peer briefOSPF Process 1 with Router ID 1.1.1.1Peer Statistic Information
Area Id		Interface				Neighbor id		State
0.0.0.0  GigabitEthernet0/0/0		2.2.2.2			Full
0.0.0.0  Serial1/0/0				3.3.3.3			Full

以RTA为例，RTA分别和RTB、RTC建立了邻接关系


http://chatgpt.dhexx.cn/article/R0ZqDaVA.shtml

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