Day 11 最後留了一個問題。

前面一路學 OSPF，我腦袋裡大概已經可以跑出這條流程：

Hello
↓
Neighbor
↓
Adjacency
↓
LSA
↓
LSDB
↓
SPF
↓
Routing Table

如果同一個 Ethernet 網段裡 Router 很多，還有 DR / BDR 幫忙，不需要大家全部兩兩建立 FULL Adjacency。

看起來好像很完整了。

但我突然發現一件事。

假設公司只有幾台 Router：

R1 --- R2 --- R3

每台 Router 都知道整張網路長什麼樣，好像沒什麼。

可是如果今天不是三台，而是：

50 台 Router
200 個 Network
一大堆 Link

甚至是一間有總公司、工廠、分公司的企業。

如果全部都塞在同一個 OSPF 世界裡：

每一台 Router 都真的需要知道整個公司的每一條 Link 嗎？

而且只要其中一條 Link 發生變化，LSA 又要 Flood、LSDB 又要更新、SPF 又可能要重新計算。

這樣規模一直長下去，好像哪裡怪怪的。

這就是今天要搞懂的東西：

OSPF 為什麼需要 Area？

先給 30 秒版本

我目前會先這樣理解：

Area 是把一個很大的 OSPF 網路拆成數個較小的 Link-State 世界。

同一個 Area 裡的 Router，會掌握這個 Area 的詳細拓撲。

不同 Area 之間，則透過：

ABR

也就是：

Area Border Router

互相交換路由資訊。

而：

Area 0

是 OSPF 的 Backbone Area。

正常的 Multi-Area OSPF 設計會變成：

Area 1
   |
  ABR
   |
Area 0
   |
  ABR
   |
Area 2

所以不是：

所有 Router
全部知道所有地方的所有細節

而比較像：

自己的 Area
→ 我很熟

其他 Area
→ 我知道怎麼去

這個差別就是 OSPF 從小型網路走向比較大型網路的重要一步。

我原本以為 Area 只是「分組」

第一次看到：

area 0
area 1
area 2

我其實會把它想得很像 VLAN 10、VLAN 20、VLAN 30，反正就是給不同東西編一個號碼。

甚至會覺得：

Area 0、Area 1 不就是分類而已嗎？

但這樣理解太淺了。

OSPF Area 真正處理的是：

Link-State 資訊要散播到多大的範圍。

這就會直接影響：

LSA Flooding
LSDB 大小
SPF 計算

所以它不是單純把 Router 貼不同顏色的標籤。

它是在決定：

哪些 Router 需要共同維護哪一張詳細地圖？

先假設完全不切 Area

假設公司有很多 Router，而且全部都放在 Area 0。

概念上，所有 Router 都活在同一個 Link-State Domain 裡。

例如其中一條 Link 發生變化：

Link Down
↓
產生新的 Link-State 資訊
↓
在 Area 裡 Flood
↓
Router 更新 LSDB
↓
必要時重新執行 SPF

如果網路很小，沒什麼。

可是規模越來越大時：

更多 Router
+
更多 Link
+
更多拓撲變化
=
更多需要處理的 Link-State 資訊

所以 OSPF 才需要一個階層化的方法。

也就是：

Multi-Area OSPF

Area 到底切開了什麼？

假設我們把網路改成：

       Area 1
     R1 --- R2
            |
           ABR
            |
       ========
        Area 0
       ========
            |
           ABR
            |
     R5 --- R6
       Area 2

現在 Area 1 裡面發生一個拓撲變化。

Area 1 裡面的 Router 需要知道詳細變化，因為它們要共同建立這個 Area 的 Link-State Database。

但是 Area 2 裡面的 Router，不一定需要知道 Area 1 裡面每一條 Link 到底怎麼接。

它真正需要的是：

如果我要去 Area 1 的某個 Network，路要往哪裡走？

突然就出現兩種不同層級的資訊：

Area 內
↓
詳細拓撲

Area 外
↓
到那個 Area／Network 的路由資訊

這就是我以前一直沒有建立起來的畫面。

OSPF 並不是要求每台 Router 都拿到整個 OSPF Domain 的完整詳細地圖。

它可以把詳細拓撲控制在 Area 裡。

那誰負責接 Area？

這時就輪到：

ABR

全名：

Area Border Router

假設 R2 同時有介面屬於 Area 1 和 Area 0。

那 R2 就扮演 ABR。

它站的位置很特別：

Area 1
  ↓
 [R2]
  ↑
Area 0

所以我現在會把 ABR 想成：

站在兩個 OSPF Area 邊界上的 Router。

它不只是幫忙轉封包，也負責處理不同 Area 之間需要交換的 Routing Information。

ABR 不是把整份 LSDB 複製給隔壁 Area

這裡是我覺得最重要的地方。

如果最後 ABR 做的只是：

Area 1 的完整 LSDB
↓
全部複製
↓
Area 0
↓
全部再複製
↓
Area 2

那 Area 根本沒有解決問題。

所以 Multi-Area 的核心不是把 LSDB 分幾次傳，而是：

每個 Area 維持自己的詳細 Link-State 資訊，再由 ABR 處理 Area 之間的 Routing Information。

例如 Area 2 的 Router 想去 10.1.0.0/16，它真正需要知道的是怎麼到那個 Network。

至於 Area 1 裡每條 Link 的所有內部細節，不需要全部塞進 Area 2 每一台 Router 的腦袋。

這樣一來：

Area
↓
限制詳細 Link-State 資訊的範圍
↓
ABR
↓
負責 Area 之間的 Routing Information

OSPF 才真的開始有階層。

Area 0 為什麼這麼特別？

接著出現一個以前只會背的名詞：

Area 0

又叫：

Backbone Area

我以前的記憶大概只有：

OSPF 一定要有 Area 0。

但「為什麼」完全沒畫面。

如果讓很多 Area 任意互接，Area 越多，Area 之間的關係也會越複雜。

所以 OSPF 採用一個 Backbone 的設計。

正常情況會像：

Area 1
   |
  ABR
   |
Area 0
   |
  ABR
   |
Area 2

Area 0 變成各個 Area 交換 Inter-Area Routing Information 的核心。

所以：

Area 0 不是因為數字 0 比較厲害，而是它被 OSPF 定義成 Backbone Area。

一台 Router 可以同時待在兩個 Area 嗎？

更精確地說，不是整台 Router 只能屬於某一個 Area，而是 OSPF Interface 被設定在哪一個 Area。

例如：

R2 G0/0 → Area 1
R2 G0/1 → Area 0

所以同一台 Router 可以：

一邊面對 Area 1
一邊面對 Area 0

這也正是它能成為 ABR 的原因。

做一個最小 Packet Tracer 實驗

今天可以做一個非常小的 Multi-Area OSPF：

R1 -------- R2 -------- R3

   Area 1        Area 0

其中：

R1 ↔ R2
Area 1

R2 ↔ R3
Area 0

R2 就會是 ABR。

例如網段：

R1 --- 10.1.12.0/30 --- R2

R2 --- 10.0.23.0/30 --- R3

概念上的 OSPF 設定：

R1

router ospf 1
 network 10.1.12.0 0.0.0.3 area 1

R2

router ospf 1
 network 10.1.12.0 0.0.0.3 area 1
 network 10.0.23.0 0.0.0.3 area 0

R3

router ospf 1
 network 10.0.23.0 0.0.0.3 area 0

可以觀察：

show ip ospf
show ip ospf neighbor
show ip ospf database
show ip route ospf

我特別想觀察 Routing Table 裡 O 和 O IA 到底有什麼差別。

待驗證： 上面的 Multi-Area 拓撲後續實際在 Packet Tracer 跑一次，再記錄 show ip route ospf 與 show ip ospf database 的實際輸出。

Area 和 VLAN 是同一件事嗎？

不是。

VLAN 比較接近 Layer 2 Broadcast Domain 的切分。

而 OSPF Area 是 Link-State Routing Protocol 的階層化設計。

VLAN
≠
OSPF Area

雖然實際網路規劃時，它們可能會一起出現在同一份架構圖裡，但處理的是不同問題。

Area 和 Subnet 也是同一件事嗎？

也不是。

一個 Area 裡可以有很多 Subnet。

Area 是把一群 OSPF Network 與 Router 組成一個 Link-State 範圍。

不是：

一個 Area = 一個 Subnet

把 Day 08 到 Day 12 串起來

Day 08
Static Route 太多
↓
需要 Dynamic Routing
↓
OSPF

Day 09
Router 怎麼互相認識？
↓
Hello
Neighbor
Adjacency

Day 10
認識之後交換什麼？
↓
LSA
LSDB
SPF
Routing Table

Day 11
共享 Ethernet 上 Router 太多怎麼辦？
↓
DR
BDR
DROTHER

Day 12
整個 OSPF 網路太大怎麼辦？
↓
Area
Area 0
ABR

以前我會把 OSPF、DR、BDR、LSA、Area 0、ABR 背成不同考點。

現在比較像同一個故事：

OSPF 一直在處理 Router 越來越多時，怎麼還能有效率地共享路由資訊這件事。

最容易搞錯的地方

誤解 1：Area 只是幫 Router 分類

不是。

Area 會影響 Link-State 資訊與 LSDB 的範圍，是 OSPF Scalability 的重要設計。

誤解 2：所有 Router 都必須知道整個 OSPF Domain 的完整拓撲

不需要。

Router 需要掌握自己 Area 的詳細 Link-State Topology；跨 Area 則透過 ABR 學習 Inter-Area Routing Information。

誤解 3：ABR 是一種特殊硬體

不是。

ABR 就是一台 OSPF Router，只是它有介面連接不同 Area。

誤解 4：Area 1 可以隨便接 Area 2 就好

正常的 Multi-Area OSPF 架構會以 Area 0 作為 Backbone。

如果今天只記得一件事

OSPF Area 是把一個大型 Link-State 網路拆成較小的拓撲範圍；Area 內保留詳細地圖，ABR 負責 Area 之間的 Routing Information，而 Area 0 是 Multi-Area OSPF 的 Backbone。

下一個「為什麼」

但現在又出現一個新問題。

我剛剛一直說：

ABR 不會單純把另一個 Area 的整份 LSDB 搬過來。

那它到底怎麼告訴 Area 0：

Area 1 裡有這些 Network

又怎麼讓另一個 Area 知道：

去 Area 1 的路在這邊

這時候又會遇到：

LSA Type 1
LSA Type 2
LSA Type 3

所以下一篇真正想問的是：

LSA 明明都是 Link-State Advertisement，為什麼還要分 Type 1、2、3？哪些可以跨 Area，哪些不能？

看來 LSA 這個洞還沒有挖完 XD。