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OSPF%20%E5%9F%BA%E7%A1%80%E7%9F%A5%E8%AF%86%E7%AE%80%E4%BB%8B-toc" name="tableOfContents" style="margin-left:0px">1 OSPF 基础知识简介
IP%E5%AD%98%E5%9C%A8%E7%9A%84%E9%97%AE%E9%A2%98%EF%BC%89-toc" name="tableOfContents" style="margin-left:40px">1.1 技术背景（为了补充RIP存在的问题）
OSPF%E7%89%B9%E7%82%B9-toc" name="tableOfContents" style="margin-left:40px">1.2 OSPF特点
OSPF%E7%9A%84%E4%B8%89%E5%BC%A0%E8%A1%A8-toc" name="tableOfContents" style="margin-left:40px">1.3 OSPF的三张表
1.3.1 邻居表
1.3.2 路由表
1.3.3 拓扑表（链路状态数据库，LSDB）
OSPF%E7%9A%84%E6%95%B0%E6%8D%AE%E5%8C%85-toc" name="tableOfContents" style="margin-left:40px">1.4 OSPF的数据包
1.4.1 头部数据包内容
OSPF%E6%95%B0%E6%8D%AE%E6%8A%A5%E6%96%87-toc" name="tableOfContents" style="margin-left:80px">1.4.2 OSPF数据报文
（1）hello 报文
（2）DBD报文
（3）LSR报文
（4）LSU报文
（5）LSAck 报文
OSPF%E5%B7%A5%E4%BD%9C%E8%BF%87%E7%A8%8B-toc" name="tableOfContents" style="margin-left:80px">1.4.3 OSPF工作过程
（1）确认可达性，建立邻居关系
（2）摘要同步，开始建立邻接关系
（3）完整信息的同步，完全邻接的建立
OSPF8%E7%A7%8D%E7%8A%B6%E6%80%81%E6%9C%BA-toc" name="tableOfContents" style="margin-left:80px">1.4.4 OSPF8种状态机
（1）down状态
（2）init状态
（3）Attempt状态
（4）2-way状态
（5）Exstar状态
（6）Exchange状态
（7）Loading状态
（8）Full状态
OSPF%20%E5%9F%BA%E7%A1%80%E7%9F%A5%E8%AF%86%E7%AE%80%E4%BB%8B" name="1%20OSPF%20%E5%9F%BA%E7%A1%80%E7%9F%A5%E8%AF%86%E7%AE%80%E4%BB%8B">1 OSPF 基础知识简介
IP%E5%AD%98%E5%9C%A8%E7%9A%84%E9%97%AE%E9%A2%98%EF%BC%89" name="1.1%20%E6%8A%80%E6%9C%AF%E8%83%8C%E6%99%AF%EF%BC%88%E4%B8%BA%E4%BA%86%E8%A1%A5%E5%85%85RIP%E5%AD%98%E5%9C%A8%E7%9A%84%E9%97%AE%E9%A2%98%EF%BC%89">1.1 技术背景（为了补充RIP存在的问题）
（1）RIP中存在最大跳数为15的限制，不适用于大规模组网
（2）周期性的发送全部的路由信息，占用了大量的带宽资源
（3）路由收敛速度慢
（4）以跳数作为度量值
（5）存在路由环路的可能
（6）每隔30S更新
OSPF%E7%89%B9%E7%82%B9" name="1.2%20OSPF%E7%89%B9%E7%82%B9" style="background-color:transparent">1.2 OSPF特点
（1）没有跳数限制，适合大规模的组网
（2）使用组播（如224.0.0.5和224.0.0.6）更新变化的路由和网络信息，减少对网络带宽的占用
（3）路由收敛速度快，OSPF通过链路状态洪泛（LSA）快速传播网络变化信息，能够快速收敛，减少网络中的路由环路
（4）以COST作为度量值，COST可以根据链路带宽、延迟等参数进行配置，更精确地反映路径的实际成本
（5）默认每隔30分钟更新，确保网络信息的准确性
OSPF%E7%9A%84%E4%B8%89%E5%BC%A0%E8%A1%A8" name="1.3%20OSPF%E7%9A%84%E4%B8%89%E5%BC%A0%E8%A1%A8">1.3 OSPF的三张表
1.3.1 邻居表
-
作用：记录与相邻路由器的邻居关系及其状态。
-
内容：包括邻居路由器的Router ID、接口地址、状态（如Down、Init、2-Way、Exchange、Loading、Full）等信息。
-
意义：帮助路由器发现和维护与邻居的连接，是建立OSPF邻居关系的基础
1.3.2 路由表
-
作用：记录SPF算法计算出的最优路由。
-
内容：包括目的网络、下一跳地址、度量值（COST）等信息。
-
意义：指导数据包的转发，确保数据能够沿着最优路径到达目的地。
1.3.3 拓扑表（链路状态数据库，LSDB）
OSPF%E7%9A%84%E6%95%B0%E6%8D%AE%E5%8C%85" name="1.4%20OSPF%E7%9A%84%E6%95%B0%E6%8D%AE%E5%8C%85">1.4 OSPF的数据包
1.4.1 头部数据包内容
版本(Version):对于OSPFv2，该字段值恒为2----使用在IPV4中；对于OSPFv3，该字段值恒为3----使用在IPV6中。
类型(Type):该OSPF报文的类型。该字段的值与报文类型的对应关系是:1-Hello;2-DD;3-LSR;4-LSU;5-LSACK。
报文长度（Packet Length):整个OSPF 报文的长度（字节数)。
路由器ID (Router Identification):路由器的OSPF Router-ID。
区域ID (Area Identification):该报文所属的区域ID，这是一个32bit 的数值。
校验和(Checksum):用于校验报文有效性的字段。
认证类型(Authentication Type):指示该报文使用的认证类型。
认证数据（Authentication Data):用于报文认证的内容。
OSPF%E6%95%B0%E6%8D%AE%E6%8A%A5%E6%96%87" name="1.4.2%20OSPF%E6%95%B0%E6%8D%AE%E6%8A%A5%E6%96%87">1.4.2 OSPF数据报文
（1）hello 报文
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。
hello报文抓包详解
网络掩码（Network Mask）：一旦路由器的某一个接口激活了OSPF，那么这个接口就会开始发送hello报文；两台OSPF路由器如果是通过以太网接口直连的，就需要双方的直连接口配置相同的网络掩码，否则会影响邻居关系的建立
Hello 间隔（Hello Interval）：接口周期性的发送Hello报文的时间间隔，两台直连路由器之阿金要确保接口的Hello 间隔时间相同，，否则会影响邻居关系的建立
可选项（Options）：该字段有8bit，每一个比特位都用于指示该路由器的某个特定的OSPF功能特性，可用于特殊区域的标记
路由优先级（Router Priority）：路由器优先级，范围：0-255；默认是1，数值越大代表优先级越高，可用于DR、BDR的选举
路由器失效时间（Router Dead Interval）：在邻居路由器失效之前需要等待收到对方的Hello报文；直连路由器之间的路由失效时间（死亡时间）需要配置为相同，路由失效时间是Hello 间隔时间的4倍
指定路由器（Designated Router）：网络中的DR的接口IP地址；如果该IP地址为0.0.0.0，则表示没有DR或者是DR没有选举出来
备份指定路由器（Backup Designated Router）：网络中BDR的接口IP地址；如果该IP地址为0.0.0.0，则表示没有BDR或者是BDR没有选举出来
邻居（Neighbor）：在直连链路上发现的有效邻居，此处填充的是邻居的Router-ID，如果发现了多个邻居则包含多个邻居字段
（2）DBD报文
数据库表述报文：仅包含LSA摘要
DBD抓包详解
接口最大传输单元（Interface Maximum Transmission）：接口的MTU
可选项（Options）：路由器支持的OSPF可选项
DD报文置位符：（I）Init位，I=1，表示这是第一个DD报文
（M）more位，M=1表示后续还有DD报文
（MS）master位，MS=1，表示以本端路由器为主设备
DD序列号：（DD Sequence Number）：DD报文的序列号，DD序列号被逐次加1，用于确保DD报文传输的有序性和可靠性；DD序列号必须有Master路由器来决定，Slave路由器只能使用Master发送的序列号来发送自己的DD报文，（Router-ID大的成为Master路由器）
DD报文交互的过程：
LSA头部（LSA Header）：当路由器使用DD报文来描述自己的LSDB时，LSA的头部信息会被包含在其中，一个DD报文会包含一条或者多条LSA头部
（3）LSR报文
请求自己没有的或者比自己更新的多的链路状态详细信息
LSR抓包详解
LSA三元组：链路状态类型，链路状态ID，通告路由器
通过LSA三元组可以唯一的标识一条LSA
（4）LSU报文
链路状态更新信息
LSU抓包详解（一个LSU报文可以包含多个LSA报文）
（1）当路由器感知到网络的变化的时候，可以触发LSU报文的泛洪，以便将变化通知发送给网络中的其他OSPF路由器
（2）在MA（多点接入网络）中，非DR、BDR路由器会向224.0.0.6这个组播地址发送LSU报文，而DR、BDR会侦听这个组播地址；DR在接收到LSU报文后向224.0.0.5发送LSU报文，从而将更新的信息泛洪到整个OSPF区域中，所有的OPSF路由器都将会侦听这个224.0.0.5的组播地址
总结：224.0.0.5所有运行OSPF的接口会监听
224.0.0.6所有的DR\BDR的接口会监听
（5）LSAck 报文
主要用于对LSU的确定
LSAck报文抓包详解
报文中包含了路由器所确认的LSA的头部（每一个LSA头部的长度为20byte）
OSPF%E5%B7%A5%E4%BD%9C%E8%BF%87%E7%A8%8B" name="1.4.3%20OSPF%E5%B7%A5%E4%BD%9C%E8%BF%87%E7%A8%8B">1.4.3 OSPF工作过程
通信双方的关系：
邻居：双方通过Hello报文，相互认识
邻接：邻居关系建立好之后，进一步的系列报文交互当两天路由器的LSDB同步完成，开始独立计算路由时，这两台路由器形成邻接关系
| 特性 | 邻居关系（Neighbor） | 邻接关系（Adjacency） |
|---|---|---|
| 建立条件 | 只需Hello数据包匹配 | 需要额外的LSA交换 |
| 信息交换 | 仅交换Hello数据包 | 交换完整的LSA信息 |
| 网络类型 | 所有网络类型 | 广播和非广播网络 |
| 数量 | 多个邻居 | 有限的邻接关系 |
| 状态变化 | Down → Init → 2-Way | Loading → Exchange → Full |
（1）确认可达性，建立邻居关系
建立邻居过程：
[1]发现邻居
-
Hello数据包：路由器定期发送Hello数据包（组播地址224.0.0.5），用于发现和维护邻居关系。
-
接收Hello数据包：当路由器收到其他路由器发送的Hello数据包时，它会检查数据包中的参数，如Hello间隔、Dead间隔、网络类型等。
[2] 匹配参数
-
参数检查：路由器检查收到的Hello数据包中的参数是否与自己的配置匹配。如果参数不匹配，邻居关系无法建立。
-
匹配成功：如果参数匹配，路由器将对方的Router ID添加到自己的邻居列表中。
[3]建立双向通信
-
状态变化：路由器发送Hello数据包后，如果收到对方的Hello数据包，并且发现自己的Router ID也在对方的Hello数据包中，邻居关系进入2-Way状态。
-
双向确认：此时，双方路由器都知道彼此的存在，建立了双向通信。
[4]选举DR/BDR（仅适用于广播和非广播网络）
-
DR/BDR选举：在广播网络（如以太网）和非广播多访问网络（如帧中继）中，需要选举指定路由器（DR）和备份指定路由器（BDR）;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；
-
选举依据：每一个网段都需要选举出一个DR和BDR，选举依据包括优先级（Priority）和Router ID。优先级高的路由器更有可能被选为DR或BDR；如果优先级相同，则Router ID大的路由器获胜。
-
DR/BDR的选举没有抢占性；关系状态：DRother和DR建立邻接关系 ；DRother与BDR建立领接关系；DR与BDR建立邻接关系；DRother之间建立邻居关系
[5] 维护邻居关系
-
定期更新：路由器定期发送Hello数据包，以维护邻居关系。如果在Dead间隔内没有收到对方的Hello数据包，邻居关系将被标记为Down。
-
动态调整：当网络拓扑发生变化时，路由器会重新计算路由，并更新LSDB。
（2）摘要同步，开始建立邻接关系
[1] 发送DBD报文
-
DBD（Database Description）：当邻接关系进入Exchange状态时，路由器会向邻接路由器发送DBD报文，通告本地LSDB中所有LSA的摘要信息。
-
内容：DBD报文包含LSA的类型、LSA ID、广告路由器（Advertising Router）、序列号等信息。
-
目的：通过DBD报文，路由器可以了解对方LSDB的内容，并判断哪些LSA是本地没有的或需要更新的。
[2]发送LSR报文
-
LSR（Link State Request）：收到DBD报文后，路由器会将收到的LSA摘要信息与本地LSDB进行对比。如果发现本地LSDB中缺少某些LSA或LSA的序列号较旧，会向对方发送LSR报文。
-
内容：LSR报文请求发送本地所需的LSA的完整信息。
-
目的：通过LSR报文，路由器请求对方发送缺失或需要更新的LSA的完整信息。
[3]发送LSU报文
-
LSU（Link State Update）：收到LSR报文后，路由器会将对方所需的LSA的完整信息打包为一条LSU报文，并发送给对方。
-
内容：LSU报文包含完整的LSA信息，如LSA的类型、LSA ID、广告路由器、序列号、链路状态信息等。
-
目的：通过LSU报文，路由器向对方发送缺失或需要更新的LSA的完整信息。
[4]发送LSAck报文
-
LSAck（Link State Acknowledgment）：收到LSU报文后，路由器会向对方发送LSAck报文，确认已收到LSA的完整信息。
-
内容：LSAck报文包含确认的LSA的序列号和LSA ID。
-
目的：通过LSAck报文，路由器确认已收到LSA的完整信息，确保数据传输的可靠性。
[5]邻接关系进入Full状态
-
状态变化：当LSDB同步完成后，邻接关系进入Full状态，表示邻接关系已完全建立。
-
意义：此时，路由器的LSDB已与邻接路由器的LSDB完全一致，可以开始使用SPF算法计算最优路径。
建邻过程：
（3）完整信息的同步，完全邻接的建立
此时邻接关系已经完全建立好了，LSDB与路由表形成
OSPF8%E7%A7%8D%E7%8A%B6%E6%80%81%E6%9C%BA" name="1.4.4%20OSPF8%E7%A7%8D%E7%8A%B6%E6%80%81%E6%9C%BA">1.4.4 OSPF8种状态机
状态机流程图
（1）down状态
关闭状态（处于稳定状态），邻居还没有收到Hello包，这种情况下发送Hello包之后便会进入下一个状态
（2）init状态
初始化状态，收到了对方的Hello报文，但是还没有收到对方的Hello确认报文，尚未建立双向通道
（3）Attempt状态
一般时不会出现的，只有在NBMA网络中，发出Hello报文但是收不到对方的Hello报文响应
（4）2-way状态
双方通信建立，邻居关系确认（稳定状态）；并确定了DR\BDR的角色，在选举完成之后即使是出现了一台优先级更高的路由器，也是不会更替新的DR\BDR，需要原来的DR\BDR失效后，或者是重置OSPF进程才会重新选举新的DR\BDR
2-way的前提：
Router-ID无冲突，修改Router-ID需要重置OSPF进程；掩码长度一致（MA网络中）；区域ID一致；验证密码一致；Hello时间、dead时间一致；特殊区域类型一致
（5）Exstar状态
开始交换数据库描述（DBD）数据包，确定主从关系；交换开始状态，发送第一个DBD报文，但是不发送LSA摘要，仅用于确定LSDB协商的主从，Router-ID大的为Master
（6）Exchange状态
交换状态，发送后续DBD报文，用于通告LSDB摘要，描述各自的链路状态数据库（LSDB）
（7）Loading状态
读取状态，进行LSA的请求（LSR）、加入（LSU）和确认（LSAck），即请求并接收所需的链路状态通告（LSA）
（8）Full状态
邻接状态（稳定状态），两段同步LSDB
Full状态的前提：两端的MTU一致，否则会卡在Exstar\Exchange状态
能够计算路由的前提：两端网络类型一致，否则无法学习路由
未完待续~~~
