OSPF邻居关系建立过程详解

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1、OSPF邻居关系建立过程详解在初始情况下，A、B在某个接口激活了 OSPF后，都会开始在这个接口上 去发组播的HELLO包，目的是发现OSPF邻居。HELLO包里，有个active neighbor 字段，用來存储路由器在某个OSPF接口上发现的邻居，当然，初始情况下，这 个HELLO包里是不包含任何活跃的邻居的（也就没有active neighbor字段）， 因为他谁也没发现。当OSPF路由器（B）在某个OSPF接口上收到邻居发来的HELLO包（里面 没有装active neighbor）,它会记录下A （在口己的OSPF接口数据结构中）并 且将A的状态视为init,然后将A的Routerl

2、D存储在自己将要发送的HELLO包 的active neighbor字段里发送出去，这样A就会收到这个hello包，并且在这 个hell。包当中找到自己的RouterlD,那么A会认为，与B已经完成了双边关 系的建立，因此A会将B的邻居状态置为two-way-与此同时，A也会继续发送 HELLO包,并且将B的routerlD放置于HELLO包中，而B收到这个hello包并 看见己的RouterlD后，B也会将A的状态置为two-way,至此OSPF的第一 个稳态就达到了。接下去A、B会进入ex-start状态并开始进行master、slave的协商，协 商M/S的目的是为了决定在后续的LSA交

3、互中，谁来决定DD的序列号，而 RouterlD大的那个0SPF路由器的接口将会成为master,由它來决定DD seq, 对端成为slaveo这里要注意master不是DR,要注意与DR的概念进行区分。这 个协商过程，是由交互DBD包实现的，注意这里使用的是空的DBD包，也就是不 包含任何LSA头部的DBD包，这个包当中，有三个位非常关键：I、M、MSo用于 ex-start阶段协商master slave的DBD包，I位（或叫做init位）都是置0 的，另外MS位如果置1,表小DBD报文始发路由器认为自己的master,当然起 初大家都这么认为，在一系列DBD交换后，就会得到选举结果，被选

4、举为slave 的0SPF接口，会将发送的DBD包MS位置为0；另外M位表示more,如果一个 0SPF接口发送的DBD包M位置1,在表示这不是最后一个DBD,后续还有DBD包 待发送。当0SPF接口收到一个DBD包且其中I位置0的时候，它就知道与该邻居 的ex-start阶段己经过去了，于是将邻居的状态置为ex-change,并存储对端 发来的DBD包所包含的LSA头部，当然，他口己也发送关于口己0SPFDB的摘 要给邻居。如此一來，双方都能通过DBD的交互，了解到对方OSPF DB中的摘要 情况。在这个过程中，可能交互数个DBD报文，并要注意，这些报文的I位都置 0,且M位一般也置0,除非

5、这是某个0SPF接口发送的最后一个DBD包。当Router A收到一个M位置0的DBD包的时候，它就知道，这是邻居发 来的最后一个DBD包了，如果它搜集完这个邻居(假设是B)发来的DBD并且发 现，这些DBD里有它感兴趣的LSA,它期里更详细的LSA信息时，它将B置为 Loading状态，并且开始发送LSR报文去请求特定LSA的详细信息。B收到这个 LSR后，会以LSU进行回应，其中就包含了对方请求的LSA详细信息，因此，只 有在LSU报文中，才能看到LSA的完整信息。收到LSU后，A将LSU中所包含的 LSA放进自己的LSDB,并且给B发一个Lsack进行确认。当OSPF接口上所有的 待请求

6、的LSA全部收到更新后，它会将邻居置为FULLo至此，0SPF邻接关系的 建立达到全毗邻。在这里我们有个地方需要留意，我们通常说，0SPF路由器A与B进入了 xx状态，其实这句话并不严谨，原因之一，是因为0SPF是接口敏感型协议，许 多的操作都是以0SPF接口作为立足点去考虑的，譬如邻居关系的建立，再如DR 和BDR,我们不能说一台路由器是DR,准确的说，应该是某路由器的某个接口是 DR；再者，说两台路由器之间是xx状态，这个也不严i堇，所谓的邻居状态，必 须是以某台路由器为观察点，在其某个接口上观察到的某个邻居的状态，因此可 能出现的一个情况是，在A上，看到的B的状态为Loading,但是在

7、B上，A的 状态已经是FULL 7 o下面是关于状态机的详细解释：1. Down在DOWN状态下，OSPF接口仍然有尝试发现邻居的意愿，因此会不断的发送 组播hell。包。2. At t eiiip t如果一个路由器，它邻居处于这种状态，则表示它从邻居没有收到任何信息, 但是做了努力來与邻居联系。仅在NBMA网络上存在，当NBMA网络上具有DR选取资格的路由器和其邻居路由 器相连的接口开始变为有效(Activ/e)时，或者当这台路由器成为DR或BDR时， 这台具有DR选取资格的路由器将会把邻居路由器的状态转换到Attempt状态。 在Attempt状态卜，路由器将使用hellointerval

8、时间代替pollinterval的时间 来作为向邻居发送hello数据包的时间间隔。3. init当OSPF接口收到链路上某个邻居发来的第一个HELLO包的时候，它会在接口 上将该邻居置为init状态，注意这个hello包中可能并未包含任何的邻居信息。 但是这至少证明，我这个OSPF接口在这个链路上，至少有个活的邻居。下面是 个没有发现任何active neighbor的hello包：4. Two-way当OSPF路由器在某个链路上发现了邻居后，它H己发送的hello包里就会增加 active neighbor字段，用于存储在该链路上发现的OSPF邻居。当一台OSPF router看到门己（的

9、RouterlD）出现在邻居发过來的的hello分组中，它就会 将该邻居置为Two-wayo该状态是OSPF邻居之间可以具有的最基本的关系，也 是第一个稳态，但是此时两者还不能共亨路由信息。下面是一个已经在链路上发 现了邻居 1. 1. 1. 1 的 hello：5. ExStart一台OSPF路由器在将某个邻居置为2way状态后，就开始发送空的DBD 包，用于协商master/slaveo这个就是ex-start状态。两台router间用空的 BDB分组确定master和slave关系(注意不是DR和BDR), 在DBD包中有3个标记位用来管理邻接关系的建立过程： I位或称为初始位(init

10、ial bit)用于ex-start协商主从关系的初始化协商的DBD包，该位置1 M位或称为后继位(More bit)如果这不是OSPFrouter发送的最后一个DBD,该位置1 MS位或称为主/从位(Master/slave bit)如果始发路由器是Master,则该位置1如果某台OSPF router收到邻居发來的DBD, I位也就是init位置0,则意味着 ex-start状态结束，井且MS/slave已经选出来了，那么该路由器会将邻居置为 exchange状态，开始用包含LSA头部的DBD交换各自的LSBD。下面是一个用于初始化协商的DBD消息：6. Exchange 状态这个过程，双

11、方使用包含自己LSA头部的DBD报文进行交互，并且将对方 发过来的LSA头部、并且自己感兴趣的LSA (或自己没有的LSA)存储在一个本 地OSPF接口的队列里，以便在下一个阶段进行LSA详细信息的请求。当某个OSPF 接口收到邻居发來的DBD, M位置0,则表示对方已经发完DBD 了，与此同时， 如果该路由器的这个OSPF接口上存在待请求的LSA,那么它会将这个邻居置为 loading 状态。下而是一个装载了 LSA头部的DBD消息：7. loading 状态OSPF router使用LSR去请求LSA的详细信息，对方使用LSU发来更新，因此只 有LSU里才有LSA的完整信息。在收到LSU后

12、，一方面本地使用LSAack进行确 认，另一方面将LSU中包含的LSA装载进自己的LSDBo以下是一个LSR消息，非常的简单：接着是一个LSU消息，里头包含了 LSA的完整信息，LSA这里暂时不做详细介绍, 请看下文：8. Full Adjacency 状态Loading状态结束后，也就是本地OSPF接口上再没有待更新的LSA队列后，将 邻居置为FULLoOSPF多区域原理一、OSPF邻接关系1. OSPF的数据包类型OSPF常用的包类型:状态名称描述Hello建立和维护同邻居路由器的邻接关系数据库描述包DBD描述每台OSPF路由器的链路状态库的 内容链路状态请求包LSR请求链路状态数据库的部

13、分内容链路状态更新包LSU传送链路状态数据通告LSA给邻居路由 器链路状态确认包LSAck确认邻居发送过来的LSA 收到2. OSPF邻接关系的建立过程在建立邻接关系的过程中，路由器需要经历6个状态：Init 2-wayExstart Exchange loadings Fullo3. 建立邻接关系需要满足的条件Area ID 相同，Hello Interval 和 Dead Interval 相同,Stub区域标记相同。二、OSPF的网络类型1. 点到点网络(Point-to-Point)点到点网络连接单独的一对路由器。在点到点网络上 的有效邻居总是可以形成邻接关系。OSPF的网络类型就是点

14、到点网络。2. 广播多址网络(Broadcast)广播型网络，像以太网和光纤分布式数字网(FDDI) 等。由于它们是广播型的，因而连接在这种网络上的所有设备都可以接收到传送的报文。在广播型 网络上的OSPF路由器会选举一个指定路由器DR和一个备份指定路由器BDRo3. 非广播多址网络(NBMA)NBMA网络，像X. 25.帧中继和ATM等，可以连接两台 以上的路由器，但是他们没有广播数据包的能力。在NBMA网络上的OSPF路由器需要选举DR和BDR, 并且所有的OSPF报文都是单播的。4. 点到多点网络(Point-to-Multipoint)点到多点网络是NBMA网络的一个特殊配置，可以被看

15、 作是一群点到点链路的集合。在这些网路上的OSPF路由器不需要选举DR和BDRo三、OSPF多址网路中的DR和BDR为了在广播网络中避免网络资源的浪费，可以在网段上选 举一个指定路由器DR, DR同网络中的其他路由器建立邻接关系，其他路由器只与DR建立邻接关系，也 只与DR互相交换链路状态信息，DR将会把从各个非DR路由器收集到的完整的链路信息以组播的形 式发送到网络上，其他与DR建立邻接关系的路由器会接收到这个网络内完整的链路信息。为了加强网络的冗余性，必须指定一个备份指定路由器 BDR,网络上所有的路由器将和DR和BDR同时形成邻接关系。如果DR失效了，BDR将成为新的DR。 每台路由器的

16、每一个多点访问的接口都有一个路由器优 先级，用一个8位的无符号整数來表示，大小范围是1 一255,数值越大，优先级越高。在Cisco路由器 上默认优先级是1。如果路由器的优先级被设置为0,它将不参与DR和BDR的选举，而成为DRothero 当一台OSPF路由器有效启动并发现它的邻居路由器时，它 将去检査有效的DR和BDR。如果DR和BDR存在的话，这台路由器将接受已经存在的DR和BDR。如果BDR 不存在，将执行一个选举过程，选出具有最高优先级的路由器作为BDR,如果存在多个路由器具有 相问的优先级，那么在数值上具有最高路由器ID的路由器将被选中。如果没有有效的DR路由器 存在，那么BDR路

17、由器将被选举为DR,然后再执行一个选举过程选举BDR。注意：在已经选举了 DR和BDR路由器后，如果一台具有更 髙优先级的路由器接入网络，这台新的路由器不会替换DR或BDR中的任何一个。四、OSPF的多区域1. 生成OSPF多区域的原因改善网络的可扩展性，快速收敛。2. OSPF区域通信量（1）域内通信最：由单个区域内路由器之间交换的数 据包构成通信量。（2）域间通信量：由不同区域的路由器之间交换的数据 包构成的通信量。（3）外部通信量：是指由OSPF区域内的路由器和另一 个自治系统内的路由器之间交换的数据包构成的通信量。3. 路由器的类型（1）内部路由器：是指所有接口都属于一个区域的路由 器

18、。（2）区域边界路由器（ABR）:是指连接一个或多个区 域到骨干区域的路由器。（3）自治系统边界路由器（ASBR）：可以认为是OSPF 域外部的通信量进入OSPF域的网关路由器。4. 骨干区域与标准区域骨干区域的Area ID定是0,它是连接所有的其他 区域的核心域，相当于交换网络的汇聚层。标准区域可以接收各种链路状态信息和汇总的路由通 告。没有特殊定义的区域就是标准区域。五、链路状态数据库1 链路状态数据库的组成每个路由器都创建了由每个接口、对应的相邻节点和 接口速度组成的数据库。链路状态数据库中的每个条目都称为链路状态通告（LSA） o2.链路状态通告（LSA1、LSA2、LSA3）（1）LSA1 （路由器LSA）:每一台运行OSPF路由协议 的路由器都会产生路由器LSA通告。这个最基本的LSA通告列出了路由席所有的链路或接口，并捋明 了它们的状态和沿每条链路方向出站的代价。(2) LSA2 (网络LSA):每一个多址网络中的指定路 由器DR都将会产生网络LSA通告。网络LSA列出了所有与之相连的路由器，也包括DR路由器本身。(3) LSA3 (网络汇总LSA):是由ABR路由器始发的。 ABR路由器将发送网络汇总LSA到一个区域，用來通告该区域外部的目的地址。