OSPF外部路由引起的環路問題

宋尚

摘要：OSPF是目前網絡中使用很頻繁的IGP協議之一，是一種基于SPF算法的鏈路狀態路由協議，由于OSPF采用的是分區域設計，所以除了在區域間能夠形成環路外，外部路由被引入后，也會在區域間形成環路，最典型的就是引入外部路由后在NSSA區域形成的7類LSA，經過ABR完成7類LSA轉換成5類LSA后，由于cost值的問題形成的區域間環路問題，所以最終可以通過7類或者5類LSA中的FA地址字段來進行解決次優路徑或者環路問題。

關鍵詞：OSPF;7類LSA;5類LSA;FA地址;外部路由

OSPF的路由可以分為兩種，一種是內部路由，由1類，2類，3類LSA形成的路由都是內部路由，即network產生的路由。另外一種是外部路由，由5類，7類LSA形成的稱為外部路由，即import產生的路由。內部路由的環路問題可以通過OSPF自身設置的骨干區域和非骨干區域間的規則來進行解決，那外部路由進入OSPF區域后形成的環路是如何產生的以及如何解決這環路呢？我們在充分認識OSPF區域外部路由引起的環路問題時，先了解一下OSPF的一些相關知識點：

1.特殊區域：OSPF為了能適應各種環境及路由器的組網，開發了特殊區域這一概念，OSPF的特殊區域可分為兩種類型：

A、STUB區域：STUB區域又叫末梢區域，它拒絕5類LSA進入，即拒絕外部路由進入本區域，也不能在本區域下面引入外部路由，區域內的路由器通過ABR下發的默認路由來訪問外部網絡。

B、NSSA區域：這是一種特殊的STUB區域，它保持了STUB區域拒絕5類LSA的特點，但是它能允許在該區域引入外部路由，外部路由以7類LSA的形式存在于本區域中，NSSA區域的ABR會向其它區域把此7類LSA翻譯（轉換）成5類LSA（俗稱7轉5），使其它區域的路由器可以訪問此外部路由。

2.外部路由類型：OSPF外部路由有兩種類型

A、Type 1：也稱為E1。路由器在計算type1路由的Cost時，會把此路由的外部cost（ASBR到達目標網段的cost）與內部cost（本路由器到達ASBR的cost）相加。

B、Type 2：也稱為E2，引入路由時默認為此類型，路由器在計算type2路由的cost時，只計算外部cost，而忽略內部cost。但當一臺路由器收到兩條相同的type2路由時，首先會對比外部cost的值，如果一樣再對比內部cost值。

3.FA地址：FA的全稱為forwarding address，是5類LSA與7類LSA中的一個字段。在OSPF引入外部路由時，若產生的五類LSA的FA地址為0.0.0.0，則其他路由器在計算到達該外部網絡時，將考慮如何到達ASBR來計算出外部路由的下一跳地址。若產生的五類LSA的FA地址不為0.0.0.0，則其他路由器在計算到達該外部網絡時，將考慮如何到達該FA地址來計算出外部路由的下一跳地址。所以它的作用是用于解決次優路徑與環路問題。

4.FA地址不為0的三個條件：

（1）引入的這條外部路由，其對應的出接口啟用了OSPF

（2）引入的這條外部路由，其對應的出接口未設置為被動接口

（3）引入的這條外部路由，其對應的出接口的OSPF網絡類型為MA網絡

5.外部路由的選路問題：大致可分為兩種情況

情況一：外部路由中未包含FA地址：此時路由器計算去往ASBR的路徑。

情況二：外部路由中包含FA地址：此時路由器直接計算去往FA的路徑。

理解了以上知識點后，我們來看這樣一張拓撲圖：

如圖1所示：區域1為NSSA區域，各鏈路的cost如圖所示：

1.在R1上把10.1.1.1引入OSPF，此時R1會產生關于10.1.1.1網段的7類LSA。

2.R2與R3作為Area1的ABR，都會進行7類LSA到5類LSA的轉換，但OSPF規定默認情況下只有routerid大的才能進行7轉5，R2與R3的R-ID如圖所示，即R3會進行7轉5的動作，由R3產生關于10.1.1.1的5類LSA，并在Area0中泛洪。

3.R4從Area 0中收到此5類LSA，并泛洪給R2。

4.我們來分析R4如何去往10.1.1.1，此時會有兩種情況：

情況一：R4收到的這條5類LSA中FA地址為0.0.0.0

根據OSPF外部路由的選路規則，當5類LSA中FA地址為0時，則計算去往ASBR的路徑。

1.此時產生此條5類LSA的是R3，所以R3為ASBR，R4可直接通過Area 0到達ASBR（R3）。

2.R3是通過Area 1學習到的10.1.1.1網段，所以R3可通過Area1去往10.1.1.1，即把數據包發送給R2。

3.此時R2可通過兩條LSA學習到10.1.1.1的路由

第一條：R1產生的7類LSA。類型為Type2，外部Cost為1（外部cost默認都為1），內部cost為10（內部cost，本路由器到ASBR的cost）

第二條：R3產生的5類LSA，由R4泛洪給R2（參考上面第二步），類型為Type2，外部Cost為1，內部Cost為2（R2-R4-R3的cost）

4.R2執行選路規則，兩條LSA同為Type2類型，先對比外部cost值，都為1，然后對比內部cost值，第一條為10，第二條為2，所以R2會優選第二條（R3產生的5類LSA），即會把數據包轉發給R4。

5.環路形成：R4-R3-R2-R4

情況二：R4收到的這條5類LSA中FA地址為10.1.12.1（R1與R2的互聯接口）

根據OSPF外部路由的選路規則，當5類LSA中FA地址為非0時，直接計算去往FA地址的路徑。

1.在此圖中R4收到的5類LSA中FA地址為10.1.12.1，關于10.1.12.1這個地址，R4是通過3類LSA學習到的（10.1.12.1位于Area 1中，R2與R3都為ABR，都會產生關于10.1.12.0網段的3類LSA），R4此時其實可以收到兩條10.1.12.0的3類LSA，一條R2產生，一條R3產生，通過計算cost后發現，選擇R2去往10.1.12.1更近，所以R4會把數據包轉發給R2。

2.R2同樣執行選路計算，計算去往FA地址10.1.12.1的路徑，此地址是R2的一個直連路由，所以R2會把數據包轉發給R1。

3.此時全程的路徑為：R4-R2-R1，解決了環路問題。

總結：OSPF的外部路由進入OSPF區域后在一些特殊情況下是有可能形成環路的，OSPF針對外部路由可以通過FA地址來防環，7類LSA中一般情況下都會攜帶FA地址字段，在執行7類LSA轉5類LSA后FA地址字段會默認保留，所以在默認情況下不會出現環路問題。

參考文獻：

[1]華為技術有限公司.HCNP路由交換實驗指南[M].北京：人民郵電出版社，2014：82-89.

[2]泰克教育集團.HCIE路由交換學習指南[M].北京：人民郵電出版社，2017：142-144.