OSPF鄰居狀態(tài)機(jī)的詳細(xì)講解

1、背景

我們都知道，任何新技術(shù)的誕生，都是有它一定的自然規(guī)律的。絕逼不是憑白無(wú)故的產(chǎn)生。所以，龍哥希望大家學(xué)習(xí)一個(gè)技術(shù)時(shí)，學(xué)會(huì)多關(guān)聯(lián)相關(guān)協(xié)議，聯(lián)想他們各自的特點(diǎn)，學(xué)會(huì)把知識(shí)串聯(lián)起來(lái)，這樣你就不會(huì)覺(jué)得學(xué)技術(shù)好難啊，就不會(huì)總是跟龍哥抱怨：總是記不住怎么辦呢？

會(huì)有鏈路狀態(tài)協(xié)議的OSPF產(chǎn)生，是因?yàn)榍懊婢嚯x矢量路由協(xié)議存在兩個(gè)非常嚴(yán)重的問(wèn)題：

1、收斂速度緩慢，就是太磨嘰了；2、容易產(chǎn)生路由環(huán)路。

OSPF，全稱Open Shortest Path First，即開(kāi)放最短路徑優(yōu)先，是由IETF的OSPF工作組在1989年10月開(kāi)發(fā)的，發(fā)表的RFC為1131， OSPFv1從此誕生，該協(xié)議是基于著名的DijKstra算法。不過(guò)版本1一直都是在實(shí)驗(yàn)室中使用，未推廣成功。版本2才開(kāi)始被廣泛使用，在RFC2328說(shuō)明。

注：IETF：國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（The Internet Engineering Task Force，簡(jiǎn)稱 IETF。1985年年底成立。

2、LSDB

LSDB，全稱是Link State DataBase，鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。為啥會(huì)有它呢？還不是因?yàn)榫嚯x矢量路由協(xié)議RIP，是個(gè)“傳言”路由協(xié)議，在距離矢量路由協(xié)議中，鄰居說(shuō)有啥路由，你就信啥，你心中自己都沒(méi)有一張地圖，就很容易經(jīng)常被騙，所以會(huì)導(dǎo)致環(huán)路。所以O(shè)SPF干脆就給區(qū)域內(nèi)每臺(tái)路由器都搞一張地圖，這樣就不會(huì)上當(dāng)受騙了，這個(gè)地圖就是LSDB，這樣就使得OSPF可以保證區(qū)域內(nèi)無(wú)環(huán)，區(qū)域間無(wú)環(huán)，通過(guò)一些規(guī)則來(lái)限制，這樣區(qū)域內(nèi)外都能保證無(wú)環(huán)。下面，簡(jiǎn)單介紹一下：

簡(jiǎn)單說(shuō)明一些，區(qū)域內(nèi)路由器一旦配置了OSPF，每臺(tái)路由器就會(huì)開(kāi)始泛洪L(zhǎng)SA（包含IP地址、掩碼、開(kāi)銷、網(wǎng)絡(luò)類型等信息），每臺(tái)都能收到LSA，會(huì)構(gòu)建一張數(shù)據(jù)庫(kù)，即LSDB。然后每臺(tái)路由器都會(huì)以自己為根節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建一顆最短路徑樹(shù)，然后從這棵樹(shù)中計(jì)算路由，將最優(yōu)的放進(jìn)路由表，用于指導(dǎo)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

可能上圖小白看著會(huì)覺(jué)得有點(diǎn)抽象，很難受。行吧，那龍哥動(dòng)手搭個(gè)環(huán)境，聯(lián)系實(shí)際場(chǎng)景，可能就會(huì)更好理解了。

現(xiàn)在我登錄到每臺(tái)設(shè)備給大家演示一下如何查看LSDB（鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)）：

從以上截圖來(lái)看，相信大家應(yīng)該發(fā)現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象了，那就是每臺(tái)路由器的LSDB是一樣的，說(shuō)明區(qū)域內(nèi)每臺(tái)路由器的“地圖”都是長(zhǎng)一個(gè)樣的。

然后我再每臺(tái)路由器都創(chuàng)建loopback 0，都宣告到OSPF，目的是驗(yàn)證計(jì)算路由。不然上述環(huán)境，直連路由優(yōu)先OSPF路由，所以查看路由表是不會(huì)看到OSPF路由的。

創(chuàng)建后隨便登錄一臺(tái)路由器就可以了（因?yàn)槊颗_(tái)路由器LSB都是一樣的），去查看1類LSA（1類LSA每臺(tái)路由器都會(huì)產(chǎn)生的）

然后我們?cè)赗1查看路由表中的OSPF路由：

我們可以看到只有2條OSPF路由，10．10．10．10沒(méi)有在里面，是因?yàn)樗皇亲顑?yōu)的，因?yàn)樗侵边B路由，直連路由（優(yōu)先級(jí)0）比OSPF（優(yōu)先級(jí)10）優(yōu)。

3、報(bào)文類型

不管你學(xué)什么協(xié)議，都繞不開(kāi)學(xué)習(xí)報(bào)文。報(bào)文，就是協(xié)議之間互相交付的數(shù)據(jù)內(nèi)容。

OSPF在層次模型中，是基于IP層之上的，協(xié)議號(hào)是89。

上圖看完，我們是不是就可以定位出OSPF其實(shí)也是跟TCP、UDP同一傳輸層級(jí)別的協(xié)議了。

現(xiàn)在，是不是明白了，為啥OSPF報(bào)文需要LSAck了吧？ 因?yàn)镺SPF不是基于TCP，TCP有確認(rèn)機(jī)制，所以O(shè)SPF如果要確認(rèn)機(jī)制，就需要開(kāi)發(fā)一個(gè)報(bào)文類型，用來(lái)做確認(rèn)，即LSAck。

現(xiàn)在，我們來(lái)總結(jié)一下OSPF的報(bào)文類型有：

Hello報(bào)文：用于發(fā)現(xiàn)、建立、維護(hù)鄰居關(guān)系。

DBD報(bào)文：鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的目錄，即摘要信息。

LSR報(bào)文：發(fā)現(xiàn)自己缺少哪些摘要信息的，就去請(qǐng)求缺少的LSA。

LSU報(bào)文：完整的LSA信息。

LSAck報(bào)文：確認(rèn)收到LSA。

本期主題龍哥于大家分享的是OSPF鄰居狀態(tài)機(jī)，所以重點(diǎn)介紹一下OSPF的Hello報(bào)文。

有些人遇到OSPF鄰居不能建立成功，總是不知所措；或者有些考試應(yīng)付考試，來(lái)問(wèn)龍哥，影響OSPF鄰居建立因素好幾條，總是記不住怎么辦呀？其實(shí)，這個(gè)問(wèn)題很簡(jiǎn)單，就是你沒(méi)有把Hello報(bào)文格式內(nèi)容給了解透徹。

你細(xì)品Hello報(bào)文，再去看影響OSPF鄰居建立的因素，就清晰多了：（1）router id（2）area id（虛鏈路的area id可以不一致，什么意思）（3）認(rèn)證（4）hello／dead（5）區(qū)域類型（option位，e＝1、n＝0為普通／骨干區(qū)域，e＝0、n＝0為stub區(qū)域，e＝0、n＝1為nssa區(qū)域）（6）接口的地址掩碼（ma網(wǎng)絡(luò)，LSA2的掩碼描述接口的掩碼，如果掩碼不一致會(huì)認(rèn)為有兩臺(tái)DR，p2p沒(méi)有問(wèn)題）不在hello包（7）接口mtu（鄰接關(guān)系出問(wèn)題）（8）ospf進(jìn)程下靜默