一、为什么要切

不划区域的时候，全网是一张图： 每台要存所有路由器的 1 类 LSA，一次变化要在全网泛洪，全网各算一遍 SPF。

第三列涨得最快：它也是平方级的。 两千台路由器，一次抖动要泛洪四百万次——这不是「慢一点」，是「算不完」。 所以「不分区域的大 OSPF 网」在实践中是不存在的。

二、切成什么样

OSPF 把 AS 切成若干「区域」，其中必须有一个「骨干区域」，编号是 0。 所有其他区域必须直接连到骨干，或者通过一条 virtual link 逻辑上连过去。

「所有区域必须连骨干」这条规矩看着死板，其实是防环的： 区域间的路由只能经过骨干，路径就必然是「上去再下来」的形状，不可能绕成一个圈。 这个约束的代价是「设计不自由」： 如果你的物理拓扑是「三个区域串成一条线」，中间那个区域就没法直连骨干。 这时候要么改拓扑，要么拉 virtual link—— 而 virtual link 本身是很脆的东西（它依赖一条穿过的区域）， 所以「能改拓扑就别用 virtual link」是一条经验。

三、切完省了多少

切成 k 个区域，每个区域 n 除 k 台：每台的 LSDB 从 n 条降到「n 除 k 条加几条汇总」。 泛洪范围从「全网」缩到「本区域」。 算一下 500 台切成 5 个区域：每区 100 台，每台存 100 条（原来 500 条）。 一次泛洪 9900 份（原来 249500 份）。 降了 25 倍，正好是 k 的平方。 为什么是「k 的平方」： 因为泛洪量是「区域内的平方」，区域数缩小 k 倍，开方之后就缩小 k 的平方倍。 这就是分治的数学收益——和 7.2.1 说的「把平方变线性」是同一个故事，只是尺度不同。 但「多出来的成本」也要算： ABR 要维护多个区域的 LSDB（内存翻倍），区域间要用 3 类 LSA 汇总（多一层）， 而且「跨区域的路由不是最优的」——因为它只按汇总后的度量算，看不见区域内的细节。 所以「区域划得越多越好」是错的，要在「规模」和「最优性」之间找平衡。

四、实践中的区域设计

三条经验：

一、区域别太大。 经验值是一个区域不超过 50 台路由器，有的厂商建议更少。 二、区域边界和地址边界对齐。 这样 3 类 LSA 能做干净汇总，不会误伤。 三、末梢区域（stub）能省就省。 只有一条出口的区域，可以配成 stub，不让外部路由进来，LSDB 更小。

第二条和 7.4.3 的教训是同一件事： 「汇总的边界要和地址规划的边界对齐」—— RIPv1 是被迫汇总，OSPF 是主动汇总，但「对齐」这条要求一样。 所以「地址规划」这件事，跨协议地重要。 第三条值得展开：stub 区域的 ABR 会用一条「默认路由」代替所有外部路由， 区域内的路由器只看到「出去走 ABR」。 这样 LSDB 能小一个数量级——代价是「区域内的路由器不知道外面有几条路，也没法选优」。 对一个「只有一条出口」的分支机构，这个代价等于零，所以 stub 在分支场景里几乎是默认配置。

五、动手 Demo：为什么要划区域

先算单区域的代价，再看 500 台切成 5 个区域之后各项指标怎么变。 重点看那个「二十五分之一」。

def cost(n):
    return n, n * (n - 1), n * n

for n in (20, 50, 100, 500):
    lsdb, flood, spf = cost(n)
    print('%4d 台: LSDB %5d  泛洪 %6d  SPF %6d' % (n, lsdb, flood, spf))

print('---- 500 台切成 5 个区域，每区 100 台 ----')
lsdb, flood, spf = cost(100)
print('每台 LSDB %d  泛洪 %d  SPF %d' % (lsdb, flood, spf))
print('泛洪降低倍数: %.1f' % (249500.0 / flood))

实跑输出：

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为什么要划区域
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**OSPF 把一个 AS 切成多个「区域」**，**每个区域内部自己泛洪，区域之间只交换汇总信息。**
**这是「分治法」在网络里最直接的一次应用。**

**先看单区域的代价**：

  路由器数     每台的 LSDB 条数     一次变化的泛洪     全网 SPF 计算次数
  -----------------------------------------------------------------------
  20           20                   380                400
  50           50                   2450               2500
  100          100                  9900               10000
  500          500                  249500             250000

**100 台路由器，每台要存 100 条链路状态，一次变化要在全网泛洪 9900 份，100 台各算一遍最短路。**
**500 台就是 25 万次 SPF 计算。**
**这不是「慢一点」，是「算不完」。**

**切成 5 个区域，每区 100 台**：

  指标                   划 5 个区域之后
  ------------------------------------------------
  每台 LSDB 条数         100（原来 500）
  一次变化的泛洪范围     9900 份（原来 249500）
  参与 SPF 的路由器      100 台（原来 500）
  区域间要额外维护       汇总 LSA（每个区域几条）

**泛洪量从 24.95 万降到 9900，是原来的二十五分之一**——
**因为 (n 除 k) 的平方，正好是 n 平方的 k 平方分之一。**
**这就是分治的收益，也是「区域别太大」这条经验的数学来源。**

**分层之后多了两个角色**：

  角色             是什么                     干什么
  ---------------------------------------------------------------------------
  **骨干区域**     **区域 0**                 **所有其他区域必须连到它**
  **ABR**          **区域边界路由器**         **同时属于两个区域，负责汇总**
  **ASBR**         **自治系统边界路由器**     **把外部路由引进来**

**「所有区域必须连区域 0」这条规矩看着死板，其实是防环的**：
**区域间的路由只能经过骨干，路径就必然是「上去再下来」的形状，不可能绕成一个圈。**
**实在连不上骨干的，才需要拉一条 virtual link 补救。**

泛洪量从 24.95 万降到 9900，是原来的二十五分之一—— 因为 (n 除 k) 的平方，正好是 n 平方的 k 平方分之一。 这就是分治的收益，也是「区域别太大」这条经验的数学来源。 注意「全网 SPF 计算次数」也降了： 从 500 次降到 100 次—— 因为一台路由器只算自己那个区域的树，区域外的目的地它靠 3 类 LSA 拿到「已经算好的结果」， 不再自己算。 这正是 3 类 LSA 的价值：它把「算」这件事分布到各个区域，而不是全网重算一遍。 但 500 台里必然有 5 台是 ABR（每个区域一台连骨干），它们要算两个区域的树， 所以「每台都只算 100 个节点」这句话对 ABR 不成立。 这也说明「ABR 是压力最大的一环」——规划时要给它留余量。

30 秒实验

1. 算一下：1000 台切成 10 个区域，泛洪量降到原来的几分之一？
2. 想一下：为什么「所有区域必须连骨干」能防环？
3. 想一下：stub 区域省了什么，代价是什么？

常见误区

1. 以为「区域划得越多越好」。 ABR 内存翻倍、跨区域路不最优，要平衡。
2. 以为「跨区域路由和区域内一样优」。 它按汇总度量算，看不见区域内的细节。
3. 以为「virtual link 是常规手段」。 它很脆，依赖穿过的区域，能改拓扑就别用。

下一节跳到 AS 之间，看 BGP 怎么用另一种方式记路径。

• ☐ （本节完，下一节 7.6.1 BGP与AS号）

相关笔记

• BGP与AS号
• OSPF工作原理概述
• 自治系统与路由协议
• 📚 图解TCP／IP · 索引