XYCOVO CONSOLE KURISU · WEB 渗透 / AI 辅助攻防 ONLINE
#008 · 2025-06-15✓ PASS

OSPF 进阶

深入掌握 OSPF 高级核心：六种 LSA 类型详解、五种报文格式、特殊区域优化、不规则区域解决方案与选路原则。
网络ospflsa路由协议AUTHOR: KURISU

OSPF（Open Shortest Path First）是典型的链路状态型路由协议。本文聚焦 OSPF 的高级核心内容——LSA 类型体系、报文交互机制、网络优化及不规则区域解决方案。

一、OSPF LSA 详解

1.1 LSA 与 LSDB

链路状态（Link State） 是每台路由器对自己激活了 OSPF 协议的接口信息的描述。路由器将网络中所有洪泛的链路状态信息收集起来，存入 LSDB（链路状态数据库） 中。所有路由器的 LSDB 在同一个区域内是相同的。每台路由器独立运行 SPF 算法，以自己为根节点，得到一棵无环的最短路径树。

在 OSPFv2 中，LSA 共有 11 种类型，本文重点学习最核心的 6 种。

1.2 LSA 头部格式

LSA 头部共 20 字节，每个字段含义如下：

字段说明
链路状态老化时间 (LS Age)LSA 的生存时间，初始为 0，最大 3600 秒
链路状态类型 (LS Type)LSA 的类型编号
链路状态 ID (Link State ID)根据类型不同含义不同
通告路由器 (Advertising Router)产生该 LSA 的路由器的 Router-ID
链路状态序列号 (LS Sequence Number)初始 0x80000001，每次更新 +1，终点 0x7FFFFFFF
链路状态校验和 (Checksum)用于校验 LSA 完整性
长度 (Length)LSA 的总字节长度

“链路状态类型”、“链路状态 ID”、“通告路由器” 三个字段唯一标识了一个 LSA（LSA 三元组）。

1.3 判断 LSA 新旧关系

  1. 序列号越大，LSA 越新
  2. 序列号相同，校验和更大的更新
  3. 校验和也相同，则比较老化时间：
    • 若某 LSA 老化时间为 3600 秒，则无条件加载
    • 若差值大于 15 分钟，老化时间小的更新
    • 若差值小于 15 分钟，则两条相同

周期链路刷新机制：每 30 分钟向外通告本地产生的 LSA 信息。当老化时间到达 1800 秒时，始发路由器重新创建并向外洪泛。

1.4 Type-1 LSA：Router LSA

  • 产生者：每台运行 OSPF 的路由器
  • 传播范围：区域内
  • 携带信息：路由器直连接口状况和接口 Cost
  • LS ID：通告者的 Router-ID

每台路由器都会产生 Type-1 LSA，描述自己的”家门口的状况”。如果路由器有多个接口属于不同区域，将为每个区域单独产生一个 Type-1 LSA。

关键标志位：

比特位含义
V 位 (Virtual Link Endpoint)该路由器为虚链路端点
E 位 (External)该路由器为 ASBR
B 位 (Border)该路由器为 ABR（区域边界路由器）

Router LSA 中通过 Link（链路） 来描述直连接口，每个 Link 包含：

参数说明
链路类型 (Link Type)P2P、TransNet、StubNet、Virtual Link
链路 ID (Link ID)根据链路类型不同含义不同
链路数据 (Link Data)根据链路类型不同含义不同
度量值 (Metric)Cost 值

1.5 Type-2 LSA：Network LSA

  • 产生者：MA 网络中的 DR
  • 传播范围：区域内
  • 携带信息：MA 网络的掩码及接入该网络的所有路由器的 Router-ID
  • LS ID：DR 接口的 IP 地址

在 MA 网络中，DR 负责产生 Type-2 LSA，列出连接到该 MA 网络的所有路由器，补充 Type-1 LSA 无法描述的 MA 网络掩码信息。Type-1 LSA + Type-2 LSA 共同完整描述了区域内部拓扑。

1.6 Type-3 LSA：Network Summary LSA

  • 产生者：ABR（区域边界路由器）
  • 传播范围：ABR 相邻的单区域
  • 携带信息：域间路由信息（目标网段和开销）
  • LS ID：路由信息的目标网络号

3 类 LSA 传递的是域间路由信息。关键点：

  • 传递方式类似距离矢量型协议，通告者就是到达目标网段的下一跳
  • 跨区域传递时需要通告者转换（由下一个 ABR 重新产生）
  • 需要通过 1 类和 2 类 LSA 计算拓扑来寻找通告者位置

1.7 Type-5 LSA：AS External LSA

  • 产生者：ASBR
  • 传播范围：整个 OSPF 域（除特殊区域外）
  • 携带信息：域外路由信息
  • LS ID：外部路由的目标网络号

5 类 LSA 传递域外路由信息。通过重发布（import-route）将其他协议路由导入 OSPF 网络。

种⼦度量值（seed-metric）：路由导入后，舍弃原网络开销，赋予一个规定值。OSPF 默认种⼦度量值为 1，可在重发布时修改。

度量值类型：

类型E 位计算方式
Metric-Type-1E=0本地到达 ASBR 开销 + 种子度量值
Metric-Type-2E=1（默认）所有设备都等于种子度量值

转发地址（Forwarding Address, FA）：当 FA 不为 0.0.0.0 时，流量发往 FA 而非通告 ASBR，用于规避次优路径问题。

1.8 Type-4 LSA：ASBR Summary LSA

  • 产生者：与 ASBR 同区域的 ABR
  • 传播范围：除去 ASBR 所在区域的单区域
  • 携带信息：ASBR 的位置信息
  • LS ID：ASBR 的 Router-ID

4 类 LSA 格式与 3 类 LSA 一致，但通告的是 ASBR 的 RID 而非目标网段，掩码为全 0。用于其他区域寻找 ASBR 的位置。

1.9 Type-7 LSA：NSSA External LSA

  • 产生者：NSSA 区域的 ASBR
  • 传播范围：NSSA 区域内
  • 携带信息：域外路由信息（与 5 类格式一致）
  • LS ID：域外路由的目标网络号

7 类 LSA 是 5 类 LSA 在 NSSA 区域中的”马甲”，离开 NSSA 区域后由 ABR 转换成 5 类 LSA。路由标记为 O_NSSA，优先级 150。

7 类 LSA 的 FA 地址默认使用通告者（ASBR）的环回接口地址。

1.10 LSA 总结表

LSA 类型名称LS ID通告者传播范围携带信息
Type-1Router通告者 RID区域内每台路由器单区域直连拓扑
Type-2NetworkDR 接口 IPDR单区域MA 网络拓扑补充
Type-3Sum-Net目标网络号ABR（跨区转换）ABR 相邻单区域域间路由
Type-4Sum-AsbrASBR 的 RIDABR（跨区转换）除 ASBR 所在区域ASBR 位置
Type-5External域外目标网络号ASBR整个 OSPF 域域外路由
Type-7NSSA域外目标网络号ASBR（NSSA 内）NSSA 区域域外路由（NSSA）

二、OSPF 报文格式

2.1 OSPF 协议概述

OSPF 是跨层封装的协议，没有四层封装，报文内容直接包含在 IP 协议的数据内容中。OSPF 的协议号是 89。

OSPF 报文共分为五种：Hello、DBD、LSR、LSU、LSAck。

2.2 OSPF 报文头部

五种 OSPF 报文共有的参数信息，24 字节：

字段说明
VersionOSPFv2 恒为 2
Type1-Hello, 2-DD, 3-LSR, 4-LSU, 5-LSAck
Packet Length整个报文长度（字节数）
Router ID路由器的 OSPF Router-ID
Area ID所属区域 ID（32 bit）
Checksum校验和
Authentication Type认证类型
Authentication Data认证数据

2.3 Hello 报文

Hello 报文完成周期性的发现、建立以及保活邻居关系，包括 DR 和 BDR 的选举。

限制邻居关系建立的参数：

  1. 子网掩码（MA 网络中需一致，华为特有检查）
  2. Hello 间隔（缺省 P2P/Broadcast 为 10s，NBMA/P2MP 为 30s）
  3. Dead 间隔（缺省为 Hello 间隔的 4 倍）
  4. Options 字段（特殊区域标记）
  5. 认证

DR/BDR 选举：通过 Router Priority 字段决定，缺省为 1。优先级为 0 则不参与选举。

2.4 DBD 报文（DD）

数据库描述报文，三个作用：

  1. 使用未携带数据的 DBD 包进行主从关系选举
  2. 使用携带数据的 DBD 包进行目录信息共享（LSA 头部）
  3. 进行隐式确认

关键字段：

字段说明
I 位 (Initial)主从选举时为 1，选举完成后置 0
M 位 (More)后续还有 DD 报文
MS 位 (Master)Master 置 1，Slave 置 0
DD Sequence Number由 Master 决定序列号

2.5 LSR 报文

链路状态请求报文，基于 DBD 包请求本地未知的 LSA 信息。通过 LSA 三元组（链路状态类型、链路状态 ID、通告路由器）唯一标识请求的 LSA。

2.6 LSU 报文

链路状态更新报文，真正携带 LSA 信息的数据包。一个 LSU 报文可包含多个 LSA。

MA 网络中组播地址：

  • 224.0.0.6：非 DR/BDR 向 DR、BDR 发送 LSU
  • 224.0.0.5：DR 向所有 OSPF 路由器泛洪 LSU

2.7 LSAck 报文

链路状态确认报文，完成显性确认工作。包含所确认的 LSA 的头部。

2.8 OSPF 接口网络类型

网络类型OSPF 工作方式HelloDeadDR/BDR
Broadcast（以太网）Broadcast10s40s需要选举
P2P（PPP、HDLC）P2P10s40s不需要
环回接口P2P（华为）--不需要
P2MPP2MP30s120s不需要
NBMA（帧中继）NBMA30s120s需要选举

互通接口的网络类型必须一致，否则可能导致路由计算错误。

三、OSPF 优化

3.1 路由汇总

OSPF 的汇总称为区域汇总，分为两类：

域间路由汇总：在 ABR 上对 3 类 LSA 进行汇总。

[r1-ospf-1-area-0.0.0.2]abr-summary 192.168.0.0 255.255.252.0

域间路由汇总只能汇总 ABR 自身通过 1 类、2 类 LSA 学习到的路由。

域外路由汇总：在 ASBR 上对 5 类/7 类 LSA 进行汇总。

[r4-ospf-1]asbr-summary 172.16.0.0 255.255.252.0

汇总后开销：

  • Type 2：等于明细路由最大开销值 +1
  • Type 1：等于明细路由最大开销值

3.2 特殊区域

OSPF 特殊区域分为两大类、四小类：

第一大类条件

  1. 不能是骨干区域
  2. 不能存在虚链路
  3. 不能存在 ASBR

末梢区域（Stub）：拒绝 4 类和 5 类 LSA，自动生成指向骨干的 3 类缺省路由。

[r5-ospf-1-area-0.0.0.2]stub  # 区域内所有设备都需配置

完全末梢区域（Totally Stub）：在 Stub 基础上进一步拒绝 3 类 LSA，仅保留 3 类缺省。

[r1-ospf-1-area-0.0.0.2]stub no-summary  # 仅 ABR 配置

第二大类条件

  1. 不能是骨干区域
  2. 不能存在虚链路
  3. 存在 ASBR

非完全末梢区域（NSSA）：拒绝 4 类和 5 类 LSA，域外路由以 7 类 LSA 形式传递，自动生成 7 类缺省。

[r4-ospf-1-area-0.0.0.1]nssa  # 区域内所有设备都需配置

完全 NSSA（Totally NSSA）：在 NSSA 基础上进一步拒绝 3 类 LSA，产生 3 类缺省。

[r3-ospf-1-area-0.0.0.1]nssa no-summary  # 仅 ABR 配置

3.3 各区域允许的 LSA 类型

区域类型1 类2 类3 类4 类5 类7 类
普通区域有有有有有无
Stub有有有无无无
Totally Stub有有仅缺省无无无
NSSA有有有无无有
Totally NSSA有有仅缺省无无有

四、不规则区域解决方案

4.1 问题场景

OSPF 要求所有非骨干区域必须与 Area 0 直接相连，骨干区域唯一且不能被分割。实际部署中可能出现：

  1. 远离骨干的非骨干区域
  2. 不连续的骨干区域

虚链路是专门解决 OSPF 不规则区域的技术，是一种虚拟的、逻辑的链路。

配置方法：

[r2-ospf-1-area-0.0.0.1]vlink-peer 3.3.3.3
[r3-ospf-1-area-0.0.0.1]vlink-peer 2.2.2.2

注意：

  • 虚链路只跨越一个非骨干区域
  • 虚链路建立的邻居关系不在 OSPF 邻居表中存放
  • 基于开销值小的物理链路建立，本地存在物理链路则虚链路永不中断
  • Vlink 所在的非骨干区域不能传递聚合路由（避免环路）

4.3 多进程双向重发布

这是解决不规则区域最常用的方式。在 ASBR 上将不同 OSPF 进程的路由信息互相导入。

[r3]ospf 1
[r3-ospf-1]import-route ospf 2

[r3]ospf 2
[r3-ospf-2]import-route ospf 1

经过双向重发布后全网设备均能学习到所有 OSPF 路由，不存在选路不佳和环路问题。

五、OSPF 选路原则

5.1 路由优先级

OSPF 内部路由默认优先级 10；域外路由（O_ASE / O_NSSA）默认优先级 150。

5.2 选路规则

  1. 域内优于域间：1 类/2 类 LSA 学习到的 > 3 类 LSA 学习到的（即使开销更大）
  2. 域间优于域外：3 类 LSA > 5 类/7 类 LSA（即使开销更大）
  3. Type 1 永远优于 Type 2
  4. Type 2 选路：先比较种子度量值 → 再比较沿途累加开销
  5. Type 1 选路：比较总开销（种子度量值 + 沿途累加开销）
  6. 5 类和 7 类 LSA 在华为体系中的选路规则相同

5.3 开销值计算

Cost = 参考带宽 / 真实带宽

修改开销值的方法：

# 修改参考带宽（全网需要一致）
[r3-ospf-1]bandwidth-reference 1000

# 直接修改接口开销值（推荐）
[r3-GigabitEthernet0/0/0]ospf cost 1000

六、OSPF 防环机制

6.1 域间防环

  • 要求按星型拓扑部署（所有非骨干区域必须与 Area 0 直连）
  • 区域间水平分割：ABR 不会将从某个区域收到的 3 类 LSA 再注入回该区域
  • ABR 从非骨干区域收到的 3 类 LSA 不能用于区域间路由计算

6.2 域内防环

得益于 SPF（最短路径优先）算法。根据 LSDB 中的 LSA 信息转化为有向图，以本设备为根节点转化为最短路径树（无环树形结构），将路径信息加载到路由表中。

七、拓展配置

7.1 手工认证

# 接口认证
[r5-GigabitEthernet0/0/0]ospf authentication-mode md5 1 cipher 123456

# 区域认证
[r3-ospf-1-area-0.0.0.0]authentication-mode md5 1 cipher 123456

# 虚链路认证
[r4-ospf-1-area-0.0.0.1]vlink-peer 3.3.3.3 md5 1 cipher 123456

7.2 加快收敛

# 修改 Hello 时间（死亡时间自动 4 倍匹配）
[r5-GigabitEthernet0/0/0]ospf timer hello 5

# 修改死亡时间
[r1-GigabitEthernet0/0/0]ospf timer dead 20

7.3 缺省路由

缺省类型产生方式标记优先级
3 类缺省特殊区域自动生成OSPF10
5 类缺省default-route-advertiseO_ASE150
7 类缺省NSSA 区域自动或手动下发O_NSSA150
# 下发 5 类缺省
[r2-ospf-1]default-route-advertise always

# 下发 7 类缺省
[r4-ospf-1-area-0.0.0.1]nssa default-route-advertise
← #007 路由策略…#009 Burp Suite 实战笔记：… →