OSPF LSA详解（一）

OSPF作为一种链路状态路由协议，通过交换链路状态信息，每个设备独立维护LSDB并计算路由。LSA作为链路状态信息的载体，在OSPF的实现中起着至关重要的作用。因此，本文将对OSPF LSA报头中的各字段信息、LSA的分类以及作用进行详细介绍，从而让用户对OSPF中的各类LSA有初步了解。

发布时间：2022-12-14
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1 概述

OSPF（Open Shortest Path First，开放式最短路径优先协议）是一种IGP（Interior Gateway Protocol，内部网关协议），应用在AS（Autonomous System，自治系统）内部，使路由器获得远端网络的路由。OSPF作为一种链路状态路由协议，在各路由器之间并不直接传递路由表，而是交换链路状态的描述信息。启用OSPF功能的每个路由器都有独立维护的LSDB（Link State Database，链路状态数据库），基于该数据库中的链路状态信息独立计算路由。因此，链路状态信息的获取在OSPF中就显得尤为重要。OSPF通过LSA（Link State Advertisement，链路状态通告）来封装对路由信息的描述，并对外发布。

OSPF分为应用在IPv4的OSPF Version 2（简称OSPFv2）和应用在IPv6的OSPF Version 3（简称OSPFv3），本系列文章仅对OSPFv2的LSA进行详细介绍，后续均以OSPF指代OPSFv2。

2 LSA报头信息

LSA作为链路状态信息的载体，同时也是LSDB的最小组成单位。所有的OSPF LSA都有相同的报文头部，如下所示：

图2-1 LSA报头格式

表2-1 LSA报文头格式字段说明

报文字段	说明
LS age	LSA的生存时间，单位为秒。LSA的生存时间是从LSA信息生成开始计时，之后无论是在链路上传输，或是保存在LSDB中，该值都在增长。当设备收到新的LSA时将会覆盖旧的LSA，此外OSPF会周期性地对LSA进行刷新，如果LSA在最大生存时间到期前都未被刷新，则会被丢弃。
Options	可选项，在不同类型LSA上存在差异。 ● E：允许泛洪AS-External-LSA（5类LSA） ● MC：支持转发组播IP报文 ● N/P：处理Type-7 LSA DC：处理按需链路
LS type	LSA的类型，具体的LSA类型说明请参见表3-1。
Link State ID	是该LSA所要描述的链路的标识，内容根据LSA类型不同而有差异，可能为Router ID或接口IP地址等。通过LSA的类型、Link State ID、以及LSA的内容可以完整描述一个LSA的信息。
Advertising Router	产生该LSA的路由器ID。
LS sequence number	LSA的序列号。每条LSA都会携带一个序列号，当路由器发送相同的LSA信息时会将序列号逐次加1，收到LSA的路由器将根据序列号判断LSA的新旧，序列号越大表示LSA越新。
LS checksum	除LS age字段外，LSA的校验和。校验和用于保证数据的完整性和正确性，同时也可作为LSA新旧的判断依据。当序列号相同时，校验和越大表示LSA越新。
Length	包括LSA Header的LSA总长度，单位为字节。

3 LSA分类

为了缓解大规模网络的计算压力，OSPF支持将一个自治系统划分为多个区域，每个区域内的OSPF路由器拥有完全相同的LSDB。OSPF的区域类型包括骨干区域、常规区域、Stub区域、Totally Stub区域、NSSA区域和Totally NSSA区域。路由器作为区域的边界，根据其所处的位置及作用OSPF定义了4种路由器的类型，其中包括用于连接骨干区域与常规区域的ABR，以及用于和其他AS交换路由信息的ASBR。

为了在全面刻画网络中的链路状态信息的同时，还能够减少OSPF网络中路由控制报文的传递数量，以及各设备LSDB内的LSA条目数，OSPF LSA被划分为11种类型，每一类LSA只描述特定的链路状态信息，并且根据OSPF区域划分有其对应的传播范围。LSA的类型通过报头中的LS type字段来体现，分类情况如下表所示：

表3-1 OSPF LSA类型

	LSA类型	说明
常用LSA	Router-LSA（Type 1）	又称为路由器LSA或区域内LSA，由每个路由器始发，用于描述路由器的链路状态和开销，在始发路由器所在区域内传播
	Network-LSA（Type 2）	又称为网络LSA，由广播或NBMA类型网络上的DR始发，用于描述本网段的链路状态，在DR所在区域内传播
	Network-summary-LSA（Type 3）	又称为网络汇总LSA，由ABR始发，用于描述到其它区域的路由，通告给非Totally Stub、Totally NSSA区域
	ASBR-summary-LSA（Type 4）	又称为ASBR汇总LSA，由ABR始发，用于描述到ASBR的路由，通告给除ASBR所在区域的其他区域
	AS-external-LSA（Type 5）	又称为自治系统外部LSA，由ASBR始发，用于描述到AS外部的路由，通告到所有区域（除了Stub、NSSA区域）
	NSSA-external-LSA（Type 7）	又称为NSSA外部LSA，由ASBR始发，用于描述到AS外部的路由，仅在NSSA区域内传播
不常用LSA	Group Membership LSA（Type 6）	又称为组成员LSA，用于在MOSPF（Multicast OSPF，组播扩展OSPF）协议中标识组播组成员，在锐捷设备中不支持
	External attributes LSA for BGP（Type 8）	又称为BGP的外部属性LSA，用于将BGP路由引入到OSPF中，并保留BGP的AS路径等信息，在锐捷设备中不支持
	Opaque LSA（Type 9/Type 10/Type 11）	又称为不透明LSA，此类LSA提供了用于OSPF扩展的通用机制，其中： ● Type9 LSA仅在接口所在网段范围内传播，用于支持GR（Graceful Restart，优雅重启）的Grace LSA就是Type9 LSA的一种 ● Type10 LSA在区域内传播，用于支持TE（Traffic Engineering，流量工程）的LSA就是Type10 LSA的一种 Type11 LSA在自治域内传播，目前还没有实际应用的例子

根据LSA的作用和传输范围，可以对上述LSA进行进一步的划分。在常用LSA中，Type 1和Type 2 LSA用于描述设备直接连接的邻居与网络信息，且只在LSA产生的区域内部传播；Type 3和Type 4 LSA均由OSPF网络中的ABR始发，用于描述AS域内的信息，可以在区域之间进行泛洪；Type 5和Type 7LSA则都是为了学习AS外部的路由，均由ASBR始发，但二者所能传播的区域有所不同。而在不常用LSA中，Type 9、Type 10、Type 11这三类Opaque LSA则是为了增加OSPF的扩展性；Type 6和Type 8由于在多数厂商的设备上均不支持，因此在后续文章中不做详细讲解。

4 结语

LSA作为链路状态信息的载体，对OSPF协议的运行有着必不可少的作用。本文对OSPF LSA的概念、通用的报头信息、LSA的分类以及各类LSA的作用进行了基本的介绍，以便用户对OSPF中的各类LSA有初步了解。

在本系列后续的文章中，将对各类LSA一一讲解，其中将涉及LSA报文的详细介绍、应用实例，以及在锐捷设备上对LSA信息的查看方法，敬请期待。