OSPF Stub Area入门教程图解 (案例、过程、分析，并有配套的仿真链接）

cf2000

　　OSPF Stub Area 案例用最简单的拓扑、场景来说明OSPF Stub Area 建立的过程：配置路由器的命令、消除type 4, 5 LSA, ABR添加0.0.0.0 默认路由，更新路由表。 案例有两个版本。案例有两个版本。本文是图解版本，是从仿真截图并加标注，介绍主要步骤。
　　-         背景：路由器是互联网的引擎，使得连接到互联网的计算机可以互相传递信息。路由器的工作就是转发数据包，收到数据包时，用它的目的IP地址来查看路由表，如果找到相应的网络地址，就把数据包转发到下一跳，。所以路由表是个关键。OSPF是个路由协议，让所有的OSPF路由器都知道彼此的链路状态 (LSA)， 使得路由器的路由表都有OSPF网络以内的网络地址，同时OSPF的边界路由器 (ASBR) 还可以把OSPF网络以外的外部地址 (external address) 传送到 OSPF路由器，使得OSPF路由器能够转发数据包到OSPF网络内外的地址。但外部地址为数庞大，如果每一台路由器都要把所有的外部地址都记录下来的话，路由器的负担太大。
　　-         Stub area原理：为了让area内部的路由器减轻负担，不必记录大量的外部地址 (external address), OSPF准许把一个area 设置为 stuib area, 使得stub area里面的路由器都不必记录外部地址，但它们需要把数据包传送到OSPF以外时，只需把数据包交给ABR就可以了。换言之，ABR变成内部路由器对外沟通的默认网关 (default gateway)。
　　-         预备知识： OSPF 入门、OSPF Area Border Router、 IP地址、路由器及路由表。见参考资料。
　　
　　
　　1. 拓扑两个AS 上共有五台路由器，OSPF AS有两个area （三台路由器），非 OSPPF AS 有两台路由器。

　　-         R1, R2, R3在OSPF AS, R1, R2在area 1, R2, R3在 area 0, R2是个ABR (AreaBorder Router) 连接area 0, 1.
　　-         R3, R4在非OSPF AS, 运行RIP路由协议。R4只运行RIP, 有两个网络地址192.168.1.0/24, 10.0.0.0/8.R3是个ASBR (AS Border Router), 同时运行OSPF及RIP.
　　这个拓扑是从OSPFStub Area入门仿真截图而来，在使用仿真时，用户可以观察 数据包-LSDB-路由表 之间的因果关系、控制时间轴、窗口数据包内容、阅读字幕。
　　
　　2. 初始化：ABR有两对LSA, ASBR有两个外部地址

　　初始化时，OSPF路由器先生成一个RouterLSA，它的type 是1, Link State ID 是 Router ID。同时，ABR, ASBR路由器还生成其他的LSA:
　　-         R1的Router LSA是(1, 1.1.1.1)
　　-         R2是个 ABR, 连接两个area：0, 1 ，所以生成了两个Router LSA，一个是area 0的LSA, 一个是area 1的LSA，在LSDB 显示为（1, 2.2.2.2,0）,  (1, 2.2.2.2, 1)
　　R2 也生成两个network summary LSA (type 3)，作为 ABR， R2得为一个area里的每一个网络地址生成Summary LSA. 在这个案例中，area 1里有一个网络地址 172.16.255.0/30, R2 就生成一个SummaryLSA (3, 176.16.255.0, 0) 在area 0内洪泛，让area 1 里面的路由器知道area 0的网络地址。R2 也为area 0的网络地址 172.16.255.4/30 生成一个Summary LSA (3, 172.16.255.4, 1) 用来在area 1 洪泛。)
　　-         R3是个ASBR, 连接了OSPF AS 和一个RIP AS. 它的LSDB有三个LSA:
　　l  一个Router LSA (1, 3.3.3.3).  LSA type 1 (Router LSA), Link State ID3.3.3.3 (R3 Router ID)。
　　l  两个 External LSA 用来记录R3所知道的RIP AS 里的网络地址192.168.1.0/24, 10.0.0.0/8(要了解网络地址，请见参考资料)
　　
　　
　　
　　3. 第一轮Update: 告诉邻居自己的LSA

　　初始化后，路由器把自己的LSA封装在Update, 发送给邻居。
　　例：R1发送给R2 的 Update包含了 一个LSA（1， 1.1.1.1），这是R1的 Router LSA.
　　R4 发送给R3的 Update（包含了三个LSA: 1, 3.3.3.3）, (5.192.168.1.0), (5.1.0.0.0.,8)。一个是R3的Router LSA, 两个是ExternalLSA (RIP AS中R4的网络地址)..
　　【注】在仿真版本，读者可以观察R1, R2, R3间发送Update的过程，并点击Update, 查看个别Update的内容，并与 LSDB比较，看到LSA是怎么被同步的。
　　
　　
　　
　　4. 路由器的LSDB添加了邻居的LSDB

　　收到第一轮的Update后，路由器都添加了人间的LSA.li2:
　　-         R1添加了两条LSA:（1， 2.2.2.2）是R2的Router LSA, (3, 172.16.255.4) 是 个Summary LSA, 描叙area 0里面的网络地址。
　　-         R2添加了6条LSA:  2条Router LSA (R1, R3); 1条Summary LSA (area 1 的 172.16.1.0/24)， 2条 External LSA (R3发现的两个外部地址)，1条ASBR Summary LSA (让 area 1的路由器知道怎么把数据包送往 ASBR而到达外部地址)
　　-         R3添加2条LSA:  1条是R2的 Router LSA， 1 条是area 1的网络地址172.16.255.0/30.
　　
　　
　　
　　5. 第二轮Update后，路由器收到邻居的邻居的LSA,LSDB同步，成为Full Adjacency.

　　路由器在收到一个邻居的LSA后，将其新添的LSA 再次洪泛到其它邻居，这样不断地洪泛，直到所有的路由器都有相同的LSA为止。在这个案例中，R1, R3不直接相邻,所以得要有第二轮洪泛才能同步LSDB.
　　但LSDB同步不是LSDB一样。现在R1, R2, R3有同样的网络地址，对拓扑有一个共识，可以分别计算路由路径得到整体的最佳路径，可是他们仍有不同的LSA.
　　LSA不同之处包括：R3没有 ASBR Summary LSA (type 4),  R1没有指向自己网络地址176.16.1.0/24的 Summary LSA
　　
　　6.  配置 R1, R2为Stub area

　　LSDB同步后，为了减轻内部路由器的负担，把 area 1 设为 stub area, 收到area 1的1 内部路由器不必记录外部地址。
　　路由器配置命令很简单，只要在area 1的路由器R1, R2上运行一个解读的命令即可：“area 1 stub”
　　
　　
　　7.  配置后，R1 除去type 4, 5 LSA；R2 添加了默认路由0.0.0.0

　　执行了这个stub area的命令后，R1清除了3条LSA：两条type 5 LSA, 一条type 4 LSA （R1 是Area 1  的内部路由器）
　　R2 (ABR)发送了一个Update 给R1, 这个Update 播放了通过默认路由 (Type 3 LSA, Link State ID0.0.0.0)
　　
　　
　　
　　8. R1 的默认网关是R2(ABR)

R1 收到 Update后，把 Summary LSA  (3,0.0.0.0) 添加到LSDB。现在，R1有了默认路由，在转发数据包时，如果目的地址不在R1的路由表里，R1就把数据包转发到默认网关R2 即可。R2是ABR，它有完整的外部地址, 大量内存、更快的CPU, 可以多做点事。
　　
　　
　　
　　
　　参考资料：
　　[a] OSPF
　　Visualland.net 有20个OSPF仿真，由浅入深，见OSPF仿真目录.
　　OSPF入门仿真用动画显示最简单OSPF拓扑的从头到尾的演变过程，用户可观察数据包-LSDB-路由表间的因果关系。
　　OSPFArea Border Router仿真用案例说明ABR的原理、操作、结构。
　　谢希仁 计算机网络第五版 4.5.3 3 内部网关协议OSPF
　　Wikipedia: Open Shortest PathFirst http://en.wikipedia.org/wiki/Open_Shortest_Path_First
　　RFC2328 OSPF V2, http://tools.ietf.org/search/rfc2328
　　 IPaddress，网络地址
　　Visualland IP Address 有6个仿真，见目录
　　其中第三个”Networkaddress 仿真”与Summary LSA相关。
　　谢希仁 计算机网络第五版 4.2.2 分类的IP地址；4.3 划分子网
　　Wikipedia IP address: http://en.wikipedia.org/wiki/Ip_address
　　Wikipedia subnetwork : http://en.wikipedia.org/wiki/Subnetwork