OSPFv3基本原理
OSPFv3是运行于IPv6的OSPFv3路由协议，它在OSPFv2基础上进行了增强，是一个独立的路由协议。
OSPFv3在Hello报文、状态机、LSDB、洪泛机制和路由计算等方面的工作原理和OSPFv2保持一致。
OSPFv3报文封装在IPv6报文内，可以采用单播和组播的形式发送。
OSPFv3报文类型
报文类型 |
报文作用 |
|---|---|
Hello报文 |
周期性发送Hello报文，用来发现和维持OSPFv3邻居关系。 |
DD报文（Database Description packet） |
描述了本地LSDB的摘要信息，用于两台设备进行数据库同步。 |
LSR报文（Link State Request packet） |
用于向对方请求所需的LSA。 设备只有在OSPFv3邻居双方成功交换DD报文后才会向对方发出LSR报文。 |
LSU报文（Link State Update packet） |
向对方发送其所需要的LSA。 |
LSAck报文（Link State Acknowledgment packet） |
用来对收到的LSA进行确认。 |
LSA类型
LSA类型 |
LSA作用 |
|---|---|
Router-LSA（Type1） |
设备会为每个运行OSPFv3接口所在的区域产生一个LSA，描述了设备的链路状态和开销，在所属的区域内传播。 |
Network-LSA（Type2） |
由DR产生，描述本链路的链路状态，在所属的区域内传播。 |
Inter-Area-Prefix-LSA（Type3） |
由ABR产生，描述区域内某个网段的路由，并通告给其他相关区域。 |
Inter-Area-Router-LSA（Type4） |
由ABR产生，描述到ASBR的路由，通告给除ASBR所在区域的其他相关区域。 |
AS-external-LSA（Type5） |
由ASBR产生，描述到AS外部的路由，通告到所有的区域（除了Stub区域和NSSA区域）。 |
NSSA LSA（Type7） |
由ASBR产生，描述到AS外部的路由，仅在NSSA区域内传播。 |
Link-LSA（Type8） |
每个设备都会为每个链路产生一个Link-LSA，描述到此Link上的link-local地址、IPv6前缀地址，并提供将会在Network-LSA中设置的链路选项，它仅在此链路内传播。 |
Intra-Area-Prefix-LSA（Type9） |
每个设备及DR都会产生一个或多个此类LSA，在所属的区域内传播。
|
路由器类型
路由器类型 |
含义 |
|---|---|
区域内路由器（Internal Router） |
该类设备的所有接口都属于同一个OSPFv3区域。 |
区域边界路由器ABR（Area Border Router） |
该类设备可以同时属于两个以上的区域，但其中一个必须是骨干区域。 ABR用来连接骨干区域和非骨干区域，它与骨干区域之间既可以是物理连接，也可以是逻辑上的连接。 |
骨干路由器（Backbone Router） |
该类设备至少有一个接口属于骨干区域。 因此，所有的ABR和位于Area0的内部设备都是骨干路由器。 |
自治系统边界路由器ASBR（AS Boundary Router） |
与其他AS交换路由信息的设备称为ASBR。 ASBR并不一定位于AS的边界，它可能是区域内设备，也可能是ABR。只要一台OSPFv3设备引入了外部路由的信息，它就成为ASBR。 |
OSPFv3路由类型
AS区域内和区域间路由描述的是AS内部的网络结构，AS外部路由则描述了应该如何选择到AS以外目的地址的路由。OSPFv3将引入的AS外部路由分为Type1和Type2两类。
表7-2中按优先级从高到低顺序列出了路由类型。
路由类型 |
含义 |
|---|---|
Intra Area |
区域内路由。 |
Inter Area |
区域间路由。 |
第一类外部路由（Type1 External） |
这类路由的可信程度高一些，所以计算出的外部路由的开销与自治系统内部的路由开销是相当的，并且和OSPFv3自身路由的开销具有可比性。 到第一类外部路由的开销＝本设备到相应的ASBR的开销+ASBR到该路由目的地址的开销。 |
第二类外部路由（Type2 External） |
这类路由的可信度比较低，所以OSPFv3协议认为从ASBR到自治系统之外的开销远远大于在自治系统之内到达ASBR的开销。 所以，OSPFv3计算路由开销时只考虑ASBR到自治系统之外的开销，即到第二类外部路由的开销=ASBR到该路由目的地址的开销。 |
区域
随着网络规模日益扩大，当一个大型网络中的路由器都运行OSPFv3路由协议时，路由器数量的增多会导致链路状态数据库LSDB（Link-State Database）非常庞大，占用大量的存储空间，并使得运行SPF算法的复杂度增加，导致路由器负担很重。在网络规模增大之后，拓扑结构发生变化的概率也增大，网络会经常处于“动荡”之中，造成网络中会有大量的OSPFv3协议报文在传递，降低了网络的带宽利用率。更为严重的是，每一次变化都会导致网络中所有的路由器重新进行路由计算。
OSPFv3协议通过将自治系统划分成不同的区域解决LSDB频繁更新的问题，提高网络的利用率。区域是从逻辑上将路由器划分为不同的组，每个组用区域号（Area ID）来标识。区域的边界是路由器，而不是链路。一个网段（链路）只能属于一个区域，或者说每个运行OSPFv3的接口必须指明属于哪一个区域。
OSPFv3的区域类型包括普通区域、Stub区域、NSSA区域，如表7-3所示。
区域类型 |
作用 |
说明 |
|---|---|---|
普通区域 |
缺省情况下，OSPFv3区域被定义为普通区域。普通区域包括：
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Stub区域 |
Stub区域是一些特定的区域，Stub区域的ABR不传播它们接收到的自治系统外部路由，因此这些区域中路由器的路由表规模以及路由信息传递的数量都会大大减少。一般情况下，Stub区域位于自治系统的边界，是只有一个ABR的非骨干区域，为保证到自治系统外的路由依旧可达，Stub区域的ABR将生成一条缺省路由，并发布给Stub区域中的其他非ABR路由器。 Totally Stub区域允许ABR发布的Type3缺省路由，不允许发布自治系统外部路由和区域间的路由，只允许发布区域内路由。 |
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NSSA（Not-So-Stubby Area）区域 |
NSSA是Stub区域的一个变形，它和Stub区域有许多相似的地方。NSSA区域不允许存在Type5 LSA。NSSA区域允许引入自治系统外部路由，携带这些外部路由信息的Type7 LSA由NSSA的ASBR产生，仅在本NSSA内传播。当Type7 LSA到达NSSA的ABR时，由ABR将Type7 LSA转换成Type5 LSA，泛洪到整个OSPFv3域中。 Totally NSSA区域不允许发布自治系统外部路由和区域间的路由，只允许发布区域内路由。 |
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OSPFv3支持的网络类型
OSPFv3根据链路层协议类型，将网络分为如表7-4所列四种类型。
网络类型 |
含义 |
|---|---|
广播类型（Broadcast） |
当链路层协议是Ethernet、FDDI时，缺省情况下，OSPFv3认为网络类型是Broadcast。 在该类型的网络中：
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NBMA类型（Non-broadcast multiple access） |
当链路层协议是X.25时，缺省情况下，OSPFv3认为网络类型是NBMA。 在该类型的网络中，以单播形式发送协议报文（Hello报文、DD报文、LSR报文、LSU报文、LSAck报文）。 |
点到多点P2M类型（Point-to-Multipoint） |
没有一种链路层协议会被缺省的认为是Point-to-Multipoint类型。点到多点必须是由其他的网络类型强制更改的。常用做法是将非全连通的NBMA改为点到多点的网络。 在该类型的网络中：
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点到点P2P类型（point-to-point） |
当链路层协议是PPP、HDLC和LAPB时，缺省情况下，OSPFv3认为网络类型是P2P。 在该类型的网络中，以组播形式（FF02::5）发送协议报文（Hello报文、DD报文、LSR报文、LSU报文、LSAck报文）。 |
Stub区域
Stub区域是一些特定的区域，Stub区域的ABR不传播它们接收到的自治系统外部路由，在这些区域中设备的路由表规模以及路由信息传递的数量都会大大减少。
Stub区域是一种可选的配置属性，但并不是每个区域都符合配置的条件。通常来说，Stub区域位于自治系统的边界，是那些只有一个ABR的非骨干区域。
为保证到自治系统外的路由依旧可达，该区域的ABR将生成一条缺省路由，并发布给Stub区域中的其他非ABR。
配置Stub区域时需要注意下列几点：
骨干区域不能配置成Stub区域。
如果要将一个区域配置成Stub区域，则该区域中的所有设备必须都要通过stub命令配置成Stub设备。
Stub区域内不能存在ASBR，即自治系统外部的路由不能在本区域内传播。
NSSA区域
Stub区域不能引入外部路由，也不能传播外部路由，这样可以避免大量外部路由对Stub区域路由器带宽和存储资源的消耗。对于既需要引入外部路由又要避免外部路由带来的资源消耗的场景，Stub区域就不再满足需求了。因此产生了NSSA（Not-So-Stubby Area）区域。
NSSA区域是OSPFv3新增的一类特殊的区域类型。NSSA区域和Stub区域有许多相似的地方。两者的差别在于，NSSA区域能够将自治域外部路由引入并传播到整个OSPFv3自治域中，同时又不会学习来自OSPFv3网络其它区域的外部路由。
为了将NSSA区域引入的外部路由发布到其它区域，需要把Type7 LSA转换为Type5 LSA以便在整个OSPFv3网络中通告。
Type7 LSA中的P-bit（Propagate bit）用于告知转换路由器该条Type7 LSA是否需要转换。
缺省情况下，转换路由器是NSSA区域中Router ID最大的区域边界路由器（ABR）。
区域边界路由器产生的Type7 LSA不会置位P-bit。
OSPFv3路由聚合
路由聚合是指将多条具有相同IPv6前缀的路由聚合成一条路由。当大规模部署OSPFv3网络时，可能会出现由于OSPFv3路由表规模过大而降低路由查找速度的现象，为了解决这个问题，可以配置路由聚合，减小路由表的规模，降低管理的复杂度。此外，如果被聚合的IPv6地址范围内的某条链路频繁Up和Down，该变化并不会通告到被聚合的IPv6地址范围外的设备。因此，路由聚合还可以避免网络中的路由振荡，在一定程度上提高了网络的稳定性。
OSPFv3路由聚合过程如下：
ABR聚合
ABR路由聚合将具有相同前缀的路由信息聚合在一起，只发布一条路由到其它区域。
ABR在发送路由信息到别的区域的过程中，基于IPv6地址前缀生成type3 LSA。如果一些连续的IPv6地址前缀在某个区域内存在并且ABR聚合功能是使能的，这些IPv6地址前缀聚合成一个地址前缀。 对于前缀相同的多条LSA，区域边界路由器（ABR）只发送一条聚合的LSA。属于命令指定网段的LSA不单独传输。
ASBR聚合
ASBR路由聚合将具有相同前缀的引入路由聚合在一起，只发布一条路由到其它区域。
使能ASBR路由聚合功能后，自治系统边界路由器将处于聚合地址范围内的引入的type5 LSA进行聚合。聚合后，自治系统边界路由器不会为配置范围内所有的前缀生成单独的type5 LSA，相反，自治系统边界路由器只为聚合的前缀生成单一的type5 LSA。对于NSSA区域，自治系统边界路由器将处于聚合地址范围内的多条引入的type7 LSA聚合成一条type7 LSA。
OSPFv3多进程
OSPFv3支持多进程，在同一台设备上可以运行多个不同的OSPFv3进程，它们之间互不影响，彼此独立。不同OSPFv3进程之间的路由交互相当于不同路由协议之间的路由交互。
