OSPF基础（1）：工作过程、状态机、更新

OSPF基础

1、技术背景（与RIP密不可分，因为RIP中存在的问题）

• RIP中存在最大跳数为15的限制，不能适应大规模组网
• 周期性发送全部路由信息，占用大量的带宽资源
• 以路由收敛速度慢
• 以跳数作为度量值
• 存在路由环路可能性
• 每隔30秒更新

2、OSPF协议特点

• 没有跳数限制，适合大规模组网
• 使用组播更新变化的路由和网络信息
• 路由收敛快
• 以COST作为度量值
• 采用SPF算法有效避免环路
• 每隔30分钟更新
• 在互联网上大量使用，是运用最广泛的路由协议

注意：OSPF传递的是拓扑信息和路由信息，RIP传递的是路由表

3、OSPF三张表

邻居表：记录邻居状态和关系

拓扑表：链路状态数据库（LSDB）

路由表：记录由SPF算法计算的路由，存放在OSPF路由表中

4、OSPF数据包(可抓包)

(1)hello：hello包携带自己的router ID、被发现的邻居标识，用来周期保活的，发现，建立邻居关系。

(2)DBD（数据库描述报文）：仅包含LSA摘要

(3)LSR：请求自己没有的或则比自己更新的链路状态详细信息

(4)LSU：链路状态更新信息

(5)LSAck:对LSU的确认

因为OSPF数据包内容过长，博主将其单开了一篇博客，想要详细了解的请移步OSPF数据包

5、OSPF工作过程

• 邻居：双方通过hello报文，相互认识
• 邻接：邻居关系建立好后，进行一系列报文交互，当两台路由器LSDB同步完成，开始独立计算路由时，这两台路由器形成了邻接关系

（1）确认可达性，建立邻居

router ID :标明的是路由器身份

手工配置：IPV4地址格式

自动选举：

环回口:IP地址大的优先

物理口:IP地址大的优先

2-way前，确认DR/BDR

选举原因：广播网络中使路由信息交换更加高速有序，可以降低需要维护的邻接关系数量

• 选举范围：每个网段都需要选出一个DR和BDR（0-255）
• 选举规则：1.优先级大的优先，默认优先级是1；2.router-id大的优先

DR/BDR的选举没有抢占性

关系状态：DRother与DR建立邻接关系；

                  DRother与BDR建立邻接关系；

                  DR /BDR建立邻接关系；

                  DRother之间保持邻居关系

（2）摘要同步，开始建立邻接关系

1. 向邻接路由器发送DBD报文，通告本地LSDB中所有LSA的摘要信息
2. 收到DBD报文后，与本地LSDB对比，向对方发送LSR报文，请求发送本地所需要的LSA的完整信息
3. 收到LSR后,把对方所需的LSA的完整信息打包为一条LSU报文，发送至对方
4. 收到LSU后，向对方回复LSAck报文，进行确认

邻接建立过程：

（3）完整信息同步，完全邻接关系建立

完全邻接关系建立，LSDB表与路由表形成

6、OSPF的状态机

(1)down：关闭状态（稳定状态），这种情况处于手动指定邻居的情况下，发送hello包之后进入下一个状态

(2)INIT：初始化状态，收到对方的hello报文，但没有收到对方的hello确认报文

(3)Attempt：一般不会出现，只出现在NBMA网络中，发出hello，但收不到对方的hello包

(4)2-way（稳定状态）：双方互相发现，邻居状态稳定，并确认了DR/BDR的角色；

当选举完毕后，就算出现一台优先级更高的路由器，也不会替换成新的DR\BDR；

需要原DR\BDR失效，或重置OSPF进程才会成为新的DR\BDR；

<R1>reset ospf process

2-way的前提：

• Router-id无冲突，修改router-id需要重置ospf进程使生效；
• 掩码长度一致（MA网络中）；
• 区域ID一致；
• 验证密码一致；
• hello-time一致；
• dead-time一致；
• 特殊区域类型一致；

(5)Exstart：交换开始状态；发送第一个DD报文，但不发送LSA摘要，仅用于确定LSDB协商的主从，ROUTER-ID大的成为master

(6)Exchange：交换状态；发送后续DD报文，用于通告LSDB摘要

(7)Loading：读取状态，进行LSA的请求（LSR）、加入(LSU)和确认(LSACK)

(8)Full：邻接状态（稳定状态），两端同步LSDB；

              FULL的前提：两端MTU一致，否则可能卡在EXSTART\Exchange状态

              能够计算路由的前提：两端网络类型一致，否则邻居状态full,但无法学习路由

7、LSDB的更新（了解）

注：广播网络中的更新：只由DR发起