本篇文檔針對一些對OSPF路由協議有一定的感性認識的技術人員，提供一些基于OSPF報文格式的介紹，來達到了解OSPF路由協議的特性和特有的一些概念的了解。

一．OSPF的特性：

快速收斂；

能夠適應大型網絡；

能夠正確處理錯誤路由信息；

使用區域，能夠減少單個路由器的CPU負擔，構成結構化的網絡；

支持無類路由，完全支持超網，可變長子網等無類特性；

支持多條路徑負載均衡；

使用組播地址來進行信息互通，減少了非OSPF路由器的負載；

使用路由標簽來表示來自外部區域的路由。

二．Neighbor和Adjacency的定義：

Neighbor：

在網絡中，OSPF路由器可以發送Hello報文來進行鄰居尋找，當Hello報文中的幾個字段的內容是互相一致的時候，相鄰的OSPF路由器就會形成Neighbor關系。

Neighbor是保存在Neighbor表里，需要有Router ID和IP地址信息。

Router ID的確定：

1． 選擇IP地址最大的Loopback接口的IP地址為Router ID；如果只有一個Loopback接口，那么Router ID就是這個Loopback的地址。

2． 如果沒有Loopback接口，就選擇IP地址最大的物理接口的IP地址為Router ID，但是作為Router ID的物理接口，就不能運行OSPF，也就是說這個接口無法發送接受OSPF報文。

使用Loopback的IP地址作為Router ID的好處：

a． Loopback接口是邏輯接口，永遠不會down，有利于OSPF的穩定運行；

b． 便于控制OSPF路由器的Router ID。

Hello協議的特點：

1． 目的：

a． 用來發現OSPF Neighbor；

b． Hello報文包含了多個需要OSPF路由器協商的參數，以形成Neighbor的關系；

c． 他可以用來維持鄰居之間鏈接的存活；

d． 用來確定DR，BDR路由器的選擇。

2． 報文內容：

a． Router ID

b． Area ID

c． IP地址和掩碼

d． 認證方式和認證信息

e． Hello Interval和Dead Interval

f． Router優先權

g． DR和BDR的Router ID

h． 五個字節的特性控制信息

i． 距上次Hello報文后，在Dead Interval中，路由器的Neighbor的Router ID列表

每個OSPF路由器收到收到hello報文，將會協商上述信息，是否符合，如果不符合，Hello報文會遭到丟棄。

并且當一個路由器收到一個Hello報文，其中Neighbor Router ID List里有它的Router ID時，就會進入2-way模式,一旦進入2-way模式，就會建立Adjacency。

3． DR和BDR使用224.0.0.5(ALLSPFRouter Address)發送Hello Packet，而收到報文的路由器以224.0.0.6(ALLDRRouter Address)發送確認報文，表示收到了Hello Packet。

4． Point-to-Multipoint:相當與多個點對點網絡的集合，但是不會產生DR，BDR的選舉，通過組播報文發送路由信息報文。

5． 只有NBMA網絡和采用虛擬鏈路的網絡發送的是單播報文。

6． Stub Network：只有一個出口連接到路由器的網絡，通常產生的報文的原地址和目的地址都是本網絡中。

DR和BDR的選擇，特性：

1． DR和BDR是接口的特性，和路由器本身無關。

2． DR和BDR和multiaccess網絡中其他的路由器形成adjancency，但他們之間沒有形成adjancency。

3． 每個接口上都會有優先級，如果優先級為0時，表示不參加選擇DR，BDR。

Adjacency：

是在OSPF Neighbor之間形成的虛擬的連接，這些連接有不同的性質，根據路由器連接的不同網絡類型。

形成Adjacency的步驟：

1． 鄰居發現

2． 雙向通信

3． 數據庫同步

為了使路由器能夠實現數據庫的一致和同步，通過交換DD，LSR，LSU報文來達到數據庫同步的目的。

4． 完全形成連接

Master和Slave的關系和選擇

在ExStart狀態下，鄰居之間進行協商，以決定由哪個路由器來控制Database sychronization。

Neighbor表項的數據結構：

Neighbor表項中的信息是通過路由器從Hello報文中學到的，關于鄰居的一些信息。

1． Neighbor ID

2． Neighbor IP Address

3． Area ID

4． Interface

5． Neighbor Priority

6． State

7． PollInterval

這是用于NBMA網絡的一個概念，由于NBMA網絡無法用組播來發送報文，也就是說無法自動發現鄰居，如果當Neighbor處于down的狀態時候，Hello報文每隔一個PollInterval時間就會發送一次，來發現和維護鄰居關系。

8． Neighbor Option

9． Inactivity Time

10． DR

11． BDR

12． Master/Slave

13． DD Sequence Number

14． Last Received Database Description Packet

15． Lik State Retransmission List

是指已經發送出去的LSA，但是還沒有收到Acknowledge的報文，如果超過RxmtInterval還沒有收到，就會進行重傳。

16． Database Summary List

在database synchronization時，所發送的LSA的表單。

17． Link State Request List

是指最新收到的在Database Description報文中所帶的LSA清單，路由器會發送LSR到Neighbor要最新的LSA，收到LSU后，會把list里的相應條目刪掉。

三．Neighbor狀態機制

1． Down

沒有收到任何Hello報文的時候，或是在DeadInterval中，沒有收到Hello報文

2． Attempt

只有在NBMA網絡里才有，手工進行Neighbor的指定。

3． Init

收到了Hello報文

4． 2-way

當路由器看到自己的Router ID在鄰居發來的Hello報文里；在廣播網絡里，DR和BDR開始被選舉。

5． ExStart

決定Master/Slave關系，以初始化DD 報文序列號來交換Database Description報文

6． Exchange

路由器開始交換DD報文的過程

7． Loading

發送LSR報文已處在Loading狀態的報文，請求最新的通過Exchange DD報文發現的未收到的LSA

8． Full

完成了路由器和網絡的LSA的交換

當路由器收到LSA后，會把LSA存到數據庫中，然后會把收到LSA復制并從其它的OSPF接口發送出去，直到整個網絡區域的LSA Database獲得同步一致。然后每個路由器根據LSA Database里的Link信息進行SPF運算，算出沒有回路的最短路徑。

四．Database Description報文

它是包含了路由器所有的LSA信息的報頭，可以使路由器知道，Neighbor上有多少LSA是自己不知道的，可以通過LSR報文來請求新的LSA。