OSPF详解（5种包和状态机）
1.OSPF的数据包（5种）
Hello ：发现建立并周期保护邻居关系
DBD ：数据库描述包——进行主从关系的选举，最重要的作用是发送LSDB目录
LSR ：链路状态请求——对收到邻接发来的LSDB目录中，对于本地未知的LSA进行请求
LSU ：链路状态更新——对收到邻接发来的LSR，携带LSA给邻接
LSack ：对DBD/LSR/LSU进行确认
2.OSPF的状态机
Down ：一旦收发hello包，直接进入下一状态
Int ：初始化——收到的hello包中含有本地的RID，进入下一状态
2way ：邻居关系建立的标志
条件匹配 ：双向通信——点到点直接进入下一状态；MA网络进行DR/BDR选举（30s）。DR，BDR进入下一状态，非DR，BDR保持邻居关系，hello包周期保活即可。
exstart ：预启动——使用类似hello 的DBD包进行主从关系的选举，RID大为主，优先进入下一状态
exchange ：准交换——使用真正的DBD包进行LSDB目录的交互
loading ：加载——使用LSR/LSU/LSack获取未知信息
full ：转发——邻接关系建立的标志
3.实验抓包分析
3.1 Hello 数据报文（发现建立并周期保护邻居关系）
（1）OSPF的头部信息（OSPF Header）
（2）OSPF协议报文头部字段，每种OSPF报文都包含。
| 字段 | 作用 |
|---|---|
| version | 描述OSPF协议版本 |
| message type | 描述OSPF报文信息，1 hello ，2 DBD， 3 LSR，4 LSU，5 LSAck |
| packet length | 描述OSPF报文长度 |
| router id | 描述设备的router id |
| area id | 描述所属的OSPF区域 |
| checksum | 校验和 |
| anth type | 0 null，1 明文，2 md5 |
| auth date | 认证信息 |
（3）Hello包中内容分析
| 作用 | |
|---|---|
| network mask | 接口掩码 |
| hello interval | hello报文发送间隔，P2P，broadcast默认10s，P2MP，NBMA默认30s |
| router priority | 接口优先级，用在Broadcast，NBMA型链路选举DR，BDR，默认为1，取值范围0-255 |
| dead interval | 邻居失效时间，默认为hello time的4倍 |
| DR | 该链路上DR接口的IP地址，P2P，P2MP该字段为0.0.0.0 |
| BDR | 该链路上BDR接口的IP地址，P2P，P2MP该字段为0.0.0.0 |
| option | E bit=1 代表能交换5类LSA， N bit=0 代表不能交换7类LSA |
（4）任何情况下要满足的建立邻居关系的条件
- router id 不能冲突
- area id 必须一样（必须在一个同区域）
- auth type 要一致
- auth data 要匹配
- hello interval 要一致
- dead interval 要一致
- E bit ，N bit 要一致
（5）特殊场景下对其他参数的要求
- P2P链路不要求地址在同一个网段，不要求掩码一致。
- broadcast，NBMA 要求地址必须在同一个网段，掩码必须一致。
- P2MP 要求地址必须在同一个网段，默认情况下要求掩码一致，但可以通过命令忽略对掩码的检测
（6）其他报文对邻居关系的影响
DBD报文中IP MTU值要一致，默认情况下华为设备不对BDB报文的IP MTU值做检测，华为设备DBD报文的IP MTU 默认为0，思科设备默认设置为接口IP MTU的大小。当设备接收到DBD报文时，会检测DBD报文中的IP MTU值是否小于自身接口的IP MTU，如果小则接收并处理，如果大则丢弃。
（7）华为设备的DBD报文中的IP MTU值：
若cisco和华为设备互联可以直接建立邻居关系。（原因是因为cisco的IP MTU等于1500，而华为默认不对DBD报文的IP MTU进行检测，并且值为0）
3.2 DBD（进行主从关系的选举，最重要的作用是发送LSDB目录）
（1）Src:10.1.1.1 Dst:10.1.1.2 (R1给R2发送初次发送DBD报文)
（2）Src:10.1.1.2 Dst:10.1.1.1 (R2给R1发送初次发送DBD报文)
exstart发送的DBD报文只做主从关系的选举，而不会携带任何LSDB中LSA的头部信息。并各自表达自身的初次发送DBD报文，后续还希望继续发送DBD，并以自身为Master，随机生成DBD报文序列号，进行主从选举，彼此交换该DBD报文后，根据router id 的大小完成主从关系的选举，router id 大的为master，router id 小的为salve。
（3）exchange状态，salve路由器开始发送携带自身LSDB中LSA头部信息的DBD报文，并使用exstart状态下的master路由器的序列号来进行确认。
（4）master路由器收到salve路由器发送过来的携带LSA的DBD报文后，通过对自己的序列号加1来对salve路由器进行确认。（如图salve序列号为239，master序列号为240）
（5）当DBD报文交互完成后，最终salve路由器会再发一个没有携带LSA头部信息的DBD包来对master进行隐式确认。
（6）问题：为什么要设计DD报文呢？
原因：实现按需同步，提高收敛速度
（7）问题：为什么要采用隐式确认？
原因：因为DBD报文携带自身LSDB中所以LSA的头部信息，信息比较多，一 一进行确认处理起来比较繁琐，消耗设备资源，影响邻居收敛的时间，所以采用相对简单的隐式确认机制。
exchange完成后，邻居根据DBD报文的头部信息和自身的LSDB的头部信息做比较，进行LSDB的同步。
（8）同步规则：交换彼此没有的LSA以及新的LSA替换老旧的LSA，实现邻居LSDB的一致性。
为了实现同步，对LSA的数据结构做出定义要能实现如下功能：
- 如何实现唯一的区分一条LSA。
- 如何实现LSA的新旧判断。
而这些功能就是LSA的头部信息（摘要信息），DBD报文携带的正是LSA的头部信息，exstart状态下DBD不携带LSA头部信息。
（9）LSA通过6个参数来标识自身和新旧程度。
例：首先在R1上写一条静态，再重发布静态，R1上就产生一条5类LSA，然后传到R2上。
[R1]ip route-static 192.168.2.1 24 NULL 0
[R1]ospf 1
[R1-ospf-1]import-route static
当在R1上取下重发布后，R2上的这条5类LSA老化时间达到3600后删除。
[R1-ospf-1]undo import-route static
最终5类LSA被删除。
exchange 进入loading状态，发送LSR，LSU，LSAck完成LSDB的同步。
3.3 LSR：对收到邻接发来的LSDB目录中，对于本地未知的LSA进行请求
当R1和R2收到对方发来的DD报文后，就自己本地未知的LSA进行请求，发送LSR给邻接R2，如抓包结果所示，R1请求了两条1类LSA。
3.4 LSU：对收到邻接发来的LSR，携带LSA给邻接
之后应答邻接的LSR，让LSU携带LSA给邻接。
上图所示，R2发送了两个LSU。查看对应序列号得知发生了变化，第一次有两条link，第二次有3条link，则进行了触发更新。
3.5 LSAck：对DBD/LSR/LSU进行确认
ack是对LSU里面的LSA进行确认。而不是读LSU包进行确认。若LSU里面携带两条LSA,他就会直接发送一个LSAck，里面直接携带这两个LSA的头部信息，一起进行确认。
补充说明：
DD报文的隐性确认是序列号直接的确认。而LSAck的确认是显式确认。就相当于一个是收到消息回复1来确认。而另一个确认是我对你说的话你在给我复述一遍，我就确保你知道了。所以ack的确认更加可靠。
DD报文用隐式的简单确认的原因是DD报文里的都是摘要信息，信息量大，逐一去进行确认，比较繁琐，消耗资源大，并且收敛速度过慢。我们之间就进行一下简单的确认。而ack确认用LSA的头部进行显式确认的原因是通过DD报文，我们大体路由信息基本都有了，只需要按需进行同步，相对的数量也会少，所以用ack进行确认。对设备性能的开销不会很大，并且更可靠。