OSPF鄰居關(guān)系建立過程詳解

1、OSPF鄰居關(guān)系建立過程詳解在初始情況下，A、B在某個接口激活了 OSPF后，都會開始在這個接口上 去發(fā)組播的HELLO包，目的是發(fā)現(xiàn)OSPF鄰居。HELLO包里，有個active neighbor 字段，用來存儲路由器在某個OSPF接口上發(fā)現(xiàn)的鄰居，當然，初始情況下，這 個HELLO包里是不包含任何活躍的鄰居的（也就沒有active neighbor字段）， 因為他誰也沒發(fā)現(xiàn)。當OSPF路由器（B）在某個OSPF接口上收到鄰居發(fā)來的HELLO包（里面 沒有裝active neighbor）,它會記錄下A （在口己的OSPF接口數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中）并 且將A的狀態(tài)視為init,然后將A的Routerl

2、D存儲在自己將要發(fā)送的HELLO包 的active neighbor字段里發(fā)送出去，這樣A就會收到這個hello包，并且在這 個hell。包當中找到自己的RouterlD,那么A會認為，與B已經(jīng)完成了雙邊關(guān) 系的建立，因此A會將B的鄰居狀態(tài)置為two-way-與此同時，A也會繼續(xù)發(fā)送 HELLO包,并且將B的routerlD放置于HELLO包中，而B收到這個hello包并 看見己的RouterlD后，B也會將A的狀態(tài)置為two-way,至此OSPF的第一 個穩(wěn)態(tài)就達到了。接下去A、B會進入ex-start狀態(tài)并開始進行master、slave的協(xié)商，協(xié) 商M/S的目的是為了決定在后續(xù)的LSA交

3、互中，誰來決定DD的序列號，而 RouterlD大的那個0SPF路由器的接口將會成為master,由它來決定DD seq, 對端成為slaveo這里要注意master不是DR,要注意與DR的概念進行區(qū)分。這 個協(xié)商過程，是由交互DBD包實現(xiàn)的，注意這里使用的是空的DBD包，也就是不 包含任何LSA頭部的DBD包，這個包當中，有三個位非常關(guān)鍵：I、M、MSo用于 ex-start階段協(xié)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報文始發(fā)路由器認為自己的master,當然起 初大家都這么認為，在一系列DBD交換后，就會得到選舉結(jié)果，被選

4、舉為slave 的0SPF接口，會將發(fā)送的DBD包MS位置為0；另外M位表示more,如果一個 0SPF接口發(fā)送的DBD包M位置1,在表示這不是最后一個DBD,后續(xù)還有DBD包 待發(fā)送。當0SPF接口收到一個DBD包且其中I位置0的時候，它就知道與該鄰居 的ex-start階段己經(jīng)過去了，于是將鄰居的狀態(tài)置為ex-change,并存儲對端 發(fā)來的DBD包所包含的LSA頭部，當然，他口己也發(fā)送關(guān)于口己0SPFDB的摘 要給鄰居。如此一來，雙方都能通過DBD的交互，了解到對方OSPF DB中的摘要 情況。在這個過程中，可能交互數(shù)個DBD報文，并要注意，這些報文的I位都置 0,且M位一般也置0,除非

5、這是某個0SPF接口發(fā)送的最后一個DBD包。當Router A收到一個M位置0的DBD包的時候，它就知道，這是鄰居發(fā) 來的最后一個DBD包了，如果它搜集完這個鄰居(假設(shè)是B)發(fā)來的DBD并且發(fā) 現(xiàn)，這些DBD里有它感興趣的LSA,它期里更詳細的LSA信息時，它將B置為 Loading狀態(tài)，并且開始發(fā)送LSR報文去請求特定LSA的詳細信息。B收到這個 LSR后，會以LSU進行回應(yīng)，其中就包含了對方請求的LSA詳細信息，因此，只 有在LSU報文中，才能看到LSA的完整信息。收到LSU后，A將LSU中所包含的 LSA放進自己的LSDB,并且給B發(fā)一個Lsack進行確認。當OSPF接口上所有的 待請求

6、的LSA全部收到更新后，它會將鄰居置為FULLo至此，0SPF鄰接關(guān)系的 建立達到全毗鄰。在這里我們有個地方需要留意，我們通常說，0SPF路由器A與B進入了 xx狀態(tài)，其實這句話并不嚴謹，原因之一，是因為0SPF是接口敏感型協(xié)議，許 多的操作都是以0SPF接口作為立足點去考慮的，譬如鄰居關(guān)系的建立，再如DR 和BDR,我們不能說一臺路由器是DR,準確的說，應(yīng)該是某路由器的某個接口是 DR；再者，說兩臺路由器之間是xx狀態(tài)，這個也不嚴i堇，所謂的鄰居狀態(tài)，必 須是以某臺路由器為觀察點，在其某個接口上觀察到的某個鄰居的狀態(tài)，因此可 能出現(xiàn)的一個情況是，在A上，看到的B的狀態(tài)為Loading,但是在

7、B上，A的 狀態(tài)已經(jīng)是FULL 7 o下面是關(guān)于狀態(tài)機的詳細解釋：1. Down在DOWN狀態(tài)下，OSPF接口仍然有嘗試發(fā)現(xiàn)鄰居的意愿，因此會不斷的發(fā)送 組播hell。包。2. At t eiiip t如果一個路由器，它鄰居處于這種狀態(tài)，則表示它從鄰居沒有收到任何信息, 但是做了努力來與鄰居聯(lián)系。僅在NBMA網(wǎng)絡(luò)上存在，當NBMA網(wǎng)絡(luò)上具有DR選取資格的路由器和其鄰居路由 器相連的接口開始變?yōu)橛行?Activ/e)時，或者當這臺路由器成為DR或BDR時， 這臺具有DR選取資格的路由器將會把鄰居路由器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換到Attempt狀態(tài)。 在Attempt狀態(tài)卜，路由器將使用hellointerval

8、時間代替pollinterval的時間 來作為向鄰居發(fā)送hello數(shù)據(jù)包的時間間隔。3. init當OSPF接口收到鏈路上某個鄰居發(fā)來的第一個HELLO包的時候，它會在接口 上將該鄰居置為init狀態(tài)，注意這個hello包中可能并未包含任何的鄰居信息。 但是這至少證明，我這個OSPF接口在這個鏈路上，至少有個活的鄰居。下面是 個沒有發(fā)現(xiàn)任何active neighbor的hello包：4. Two-way當OSPF路由器在某個鏈路上發(fā)現(xiàn)了鄰居后，它H己發(fā)送的hello包里就會增加 active neighbor字段，用于存儲在該鏈路上發(fā)現(xiàn)的OSPF鄰居。當一臺OSPF router看到門己（的

9、RouterlD）出現(xiàn)在鄰居發(fā)過來的的hello分組中，它就會 將該鄰居置為Two-wayo該狀態(tài)是OSPF鄰居之間可以具有的最基本的關(guān)系，也 是第一個穩(wěn)態(tài)，但是此時兩者還不能共亨路由信息。下面是一個已經(jīng)在鏈路上發(fā) 現(xiàn)了鄰居 1. 1. 1. 1 的 hello：5. ExStart一臺OSPF路由器在將某個鄰居置為2way狀態(tài)后，就開始發(fā)送空的DBD 包，用于協(xié)商master/slaveo這個就是ex-start狀態(tài)。兩臺router間用空的 BDB分組確定master和slave關(guān)系(注意不是DR和BDR), 在DBD包中有3個標記位用來管理鄰接關(guān)系的建立過程： I位或稱為初始位(init

10、ial bit)用于ex-start協(xié)商主從關(guān)系的初始化協(xié)商的DBD包，該位置1 M位或稱為后繼位(More bit)如果這不是OSPFrouter發(fā)送的最后一個DBD,該位置1 MS位或稱為主/從位(Master/slave bit)如果始發(fā)路由器是Master,則該位置1如果某臺OSPF router收到鄰居發(fā)來的DBD, I位也就是init位置0,則意味著 ex-start狀態(tài)結(jié)束，井且MS/slave已經(jīng)選出來了，那么該路由器會將鄰居置為 exchange狀態(tài)，開始用包含LSA頭部的DBD交換各自的LSBD。下面是一個用于初始化協(xié)商的DBD消息：6. Exchange 狀態(tài)這個過程，雙

11、方使用包含自己LSA頭部的DBD報文進行交互，并且將對方 發(fā)過來的LSA頭部、并且自己感興趣的LSA (或自己沒有的LSA)存儲在一個本 地OSPF接口的隊列里，以便在下一個階段進行LSA詳細信息的請求。當某個OSPF 接口收到鄰居發(fā)來的DBD, M位置0,則表示對方已經(jīng)發(fā)完DBD 了，與此同時， 如果該路由器的這個OSPF接口上存在待請求的LSA,那么它會將這個鄰居置為 loading 狀態(tài)。下而是一個裝載了 LSA頭部的DBD消息：7. loading 狀態(tài)OSPF router使用LSR去請求LSA的詳細信息，對方使用LSU發(fā)來更新，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進行確 認，另一方面將LSU中包含的LSA裝載進自己的LSDBo以下是一個LSR消息，非常的簡單：接著是一個LSU消息，里頭包含了 LSA的完整信息，LSA這里暫時不做詳細介紹, 請看下文：8. Full Adjacency 狀態(tài)Loading狀態(tài)結(jié)束后，也就是本地OSPF接口上再沒有待更新的LSA隊列后，將 鄰居置為FULLoOSPF多區(qū)域原理一、OSPF鄰接關(guān)系1. OSPF的數(shù)據(jù)包類型OSPF常用的包類型:狀態(tài)名稱描述Hello建立和維護同鄰居路由器的鄰接關(guān)系數(shù)據(jù)庫描述包DBD描述每臺OSPF路由器的鏈路狀態(tài)庫的 內(nèi)容鏈路狀態(tài)請求包LSR請求鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的部

13、分內(nèi)容鏈路狀態(tài)更新包LSU傳送鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)通告LSA給鄰居路由 器鏈路狀態(tài)確認包LSAck確認鄰居發(fā)送過來的LSA 收到2. OSPF鄰接關(guān)系的建立過程在建立鄰接關(guān)系的過程中，路由器需要經(jīng)歷6個狀態(tài)：Init 2-wayExstart Exchange loadings Fullo3. 建立鄰接關(guān)系需要滿足的條件Area ID 相同，Hello Interval 和 Dead Interval 相同,Stub區(qū)域標記相同。二、OSPF的網(wǎng)絡(luò)類型1. 點到點網(wǎng)絡(luò)(Point-to-Point)點到點網(wǎng)絡(luò)連接單獨的一對路由器。在點到點網(wǎng)絡(luò)上 的有效鄰居總是可以形成鄰接關(guān)系。OSPF的網(wǎng)絡(luò)類型就是點

14、到點網(wǎng)絡(luò)。2. 廣播多址網(wǎng)絡(luò)(Broadcast)廣播型網(wǎng)絡(luò)，像以太網(wǎng)和光纖分布式數(shù)字網(wǎng)(FDDI) 等。由于它們是廣播型的，因而連接在這種網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都可以接收到傳送的報文。在廣播型 網(wǎng)絡(luò)上的OSPF路由器會選舉一個指定路由器DR和一個備份指定路由器BDRo3. 非廣播多址網(wǎng)絡(luò)(NBMA)NBMA網(wǎng)絡(luò)，像X. 25.幀中繼和ATM等，可以連接兩臺 以上的路由器，但是他們沒有廣播數(shù)據(jù)包的能力。在NBMA網(wǎng)絡(luò)上的OSPF路由器需要選舉DR和BDR, 并且所有的OSPF報文都是單播的。4. 點到多點網(wǎng)絡(luò)(Point-to-Multipoint)點到多點網(wǎng)絡(luò)是NBMA網(wǎng)絡(luò)的一個特殊配置，可以被看

15、 作是一群點到點鏈路的集合。在這些網(wǎng)路上的OSPF路由器不需要選舉DR和BDRo三、OSPF多址網(wǎng)路中的DR和BDR為了在廣播網(wǎng)絡(luò)中避免網(wǎng)絡(luò)資源的浪費，可以在網(wǎng)段上選 舉一個指定路由器DR, DR同網(wǎng)絡(luò)中的其他路由器建立鄰接關(guān)系，其他路由器只與DR建立鄰接關(guān)系，也 只與DR互相交換鏈路狀態(tài)信息，DR將會把從各個非DR路由器收集到的完整的鏈路信息以組播的形 式發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，其他與DR建立鄰接關(guān)系的路由器會接收到這個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)完整的鏈路信息。為了加強網(wǎng)絡(luò)的冗余性，必須指定一個備份指定路由器 BDR,網(wǎng)絡(luò)上所有的路由器將和DR和BDR同時形成鄰接關(guān)系。如果DR失效了，BDR將成為新的DR。 每臺路由器的

16、每一個多點訪問的接口都有一個路由器優(yōu) 先級，用一個8位的無符號整數(shù)來表示，大小范圍是1 一255,數(shù)值越大，優(yōu)先級越高。在Cisco路由器 上默認優(yōu)先級是1。如果路由器的優(yōu)先級被設(shè)置為0,它將不參與DR和BDR的選舉，而成為DRothero 當一臺OSPF路由器有效啟動并發(fā)現(xiàn)它的鄰居路由器時，它 將去檢査有效的DR和BDR。如果DR和BDR存在的話，這臺路由器將接受已經(jīng)存在的DR和BDR。如果BDR 不存在，將執(zhí)行一個選舉過程，選出具有最高優(yōu)先級的路由器作為BDR,如果存在多個路由器具有 相問的優(yōu)先級，那么在數(shù)值上具有最高路由器ID的路由器將被選中。如果沒有有效的DR路由器 存在，那么BDR路

17、由器將被選舉為DR,然后再執(zhí)行一個選舉過程選舉BDR。注意：在已經(jīng)選舉了 DR和BDR路由器后，如果一臺具有更 髙優(yōu)先級的路由器接入網(wǎng)絡(luò)，這臺新的路由器不會替換DR或BDR中的任何一個。四、OSPF的多區(qū)域1. 生成OSPF多區(qū)域的原因改善網(wǎng)絡(luò)的可擴展性，快速收斂。2. OSPF區(qū)域通信量（1）域內(nèi)通信最：由單個區(qū)域內(nèi)路由器之間交換的數(shù) 據(jù)包構(gòu)成通信量。（2）域間通信量：由不同區(qū)域的路由器之間交換的數(shù)據(jù) 包構(gòu)成的通信量。（3）外部通信量：是指由OSPF區(qū)域內(nèi)的路由器和另一 個自治系統(tǒng)內(nèi)的路由器之間交換的數(shù)據(jù)包構(gòu)成的通信量。3. 路由器的類型（1）內(nèi)部路由器：是指所有接口都屬于一個區(qū)域的路由 器。（2）區(qū)域邊界路由器（ABR）:是指連接一個或多個區(qū) 域到骨干區(qū)域的路由器。（3）自治系統(tǒng)邊界路由器（ASBR）：可以認為是OSPF 域外部的通信量進入OSPF域的網(wǎng)關(guān)路由器。4. 骨干區(qū)域與標準區(qū)域骨干區(qū)域的Area ID定是0,它是連接所有的其他 區(qū)域的核心域，相當于交換網(wǎng)絡(luò)的匯聚層。標準區(qū)域可以接收各種鏈路狀態(tài)信息和匯總的路由通 告。沒有特殊定義的區(qū)域就是標準區(qū)域。五、鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫1 鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的組成每個路由器都創(chuàng)建了由每個接口、對應(yīng)的相鄰節(jié)點和 接口速度組成的數(shù)據(jù)庫。鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中的每個條目都稱