本篇文檔針對一些對OSPF路由協(xié)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(xié)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(wǎng)絡；

能夠正確處理錯誤路由信息；

使用區(qū)域，能夠減少單個路由器的CPU負擔，構成結構化的網(wǎng)絡；

支持無類路由，完全支持超網(wǎng)，可變長子網(wǎng)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(qū)域的路由。

二．Neighbor和Adjacency的定義：

Neighbor：

在網(wǎng)絡中，OSPF路由器可以發(fā)送Hello報文來進行鄰居尋找，當Hello報文中的幾個字段的內(nèi)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(fā)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(wěn)定運行；

b． 便于控制OSPF路由器的Router ID。

Hello協(xié)議的特點：

1． 目的：

a． 用來發(fā)現(xiàn)OSPF Neighbor；

b． Hello報文包含了多個需要OSPF路由器協(xié)商的參數(shù)，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(nèi)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(yōu)先權

g． DR和BDR的Router ID

h． 五個字節(jié)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(xié)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(fā)送Hello Packet，而收到報文的路由器以224.0.0.6(ALLDRRouter Address)發(fā)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(wǎng)絡的集合，但是不會產(chǎn)生DR，BDR的選舉，通過組播報文發(fā)送路由信息報文。

5． 只有NBMA網(wǎng)絡和采用虛擬鏈路的網(wǎng)絡發(fā)送的是單播報文。

6． Stub Network：只有一個出口連接到路由器的網(wǎng)絡，通常產(chǎn)生的報文的原地址和目的地址都是本網(wǎng)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(wǎng)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(yōu)先級，如果優(yōu)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(zhì)，根據(jù)路由器連接的不同網(wǎng)絡類型。

形成Adjacency的步驟：

1． 鄰居發(fā)現(xiàn)

2． 雙向通信

3． 數(shù)據(jù)庫同步

為了使路由器能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)庫的一致和同步，通過交換DD，LSR，LSU報文來達到數(shù)據(jù)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(tài)下，鄰居之間進行協(xié)商，以決定由哪個路由器來控制Database sychronization。

Neighbor表項的數(shù)據(jù)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(wǎng)絡的一個概念，由于NBMA網(wǎng)絡無法用組播來發(fā)送報文，也就是說無法自動發(fā)現(xiàn)鄰居，如果當Neighbor處于down的狀態(tài)時候，Hello報文每隔一個PollInterval時間就會發(fā)送一次，來發(fā)現(xiàn)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(jīng)發(fā)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(fā)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(fā)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(tài)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(wǎng)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(fā)來的Hello報文里；在廣播網(wǎng)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(fā)送LSR報文已處在Loading狀態(tài)的報文，請求最新的通過Exchange DD報文發(fā)現(xiàn)的未收到的LSA

8． Full

完成了路由器和網(wǎng)絡的LSA的交換

當路由器收到LSA后，會把LSA存到數(shù)據(jù)庫中，然后會把收到LSA復制并從其它的OSPF接口發(fā)送出去，直到整個網(wǎng)絡區(qū)域的LSA Database獲得同步一致。然后每個路由器根據(jù)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。