OSPF状态机、报文、六类常用LSA、区域详细

OSPF简介

OSPF开放式最短路径优先。工作在IP层之上，协议号为89，OSPF以组播方式发送协议包，使用SPF最短路径优先算法计算和选择路由。

工作过程可分为：建立邻居---同步链路状态---计算路由三个阶段。其中会有八种状态机的改变，五个报文的产生、十类LSA（这里我们只讲其中六个）以及五个不同区域。形成三张表（邻居表、拓扑表、路由表）。

LSDB：数据库，设备所有的链路信息集合，由LSA组成。

LSA：一条链路信息，多个可以组成LSDB数据库。

OSPF工作过程

1、建立邻居

以两个直连路由器为例，两台路由器开始时他们的状态为Down，R1开始发送第一个带有自己信息的Hello包，当R2接收到R1的Hello包时发现没有自己的路由信息，此时R2的状态转变为Init，此时R2发送携带自己路由信息和R1信息的Hello包。R1接收到后发现上面有自己的路由，状态转变为2-way后再想R2发送最后一个Hello包，携带自己和R2的路由信息。当R2收到后也将自己的状态转换为2-way。

2、同步链路状态

邻居建立完成后。状态从2-way转换为EX-start。开始发送DBD报文建立主从关系。RID大的为主否则为从。随后从的状态转变为exchange，向主发送一个携带拓扑描述信息的DBD报文，主收到后状态转换为exchange，并向从发送携带拓扑的DBD报文，从回复DBD做确认。

 3、计算路由

当同步链路状态最后一个DBD发送后。R1状态从exchange变为loading，发送LSR请求完整拓扑信息LSA，对方R2收到消息后状态也变为loading，并发送LSU携带LSA信息回应R1的请求。R1收到后回复确认，通过多个LSR和LSU的交换，两个路由器的LSDB数据库同步完毕。形成拓扑表，这个过程中使用SPF算法计算出路由表。

 4、状态机总结

 

 邻居关系的状态

Down：邻居会话初始阶段，在邻居失效时间内未收到邻居路由的Hello数据包。

Attempt：没有收到邻居的任何信息，但是已经周期性向邻居发送报文，发送间隔HelloInterval

Init：从邻居收到hello报文，但报文中并没有自己的Router-id。

2-way：收到的Hello表中有自己的Router-id。

邻接关系的状态

Exstart：开始协商主从关系，并确定DD的序列号。

Exchange：主从关系协商完成，交换DD报文（携带自己LSDB中的LSA）。

loading：使用LSR请求自己所需LSA信，LSU携带LSA信息对LSR做应答，LSack对LSU做确认。

OSPF报文

• Hello：建立和维护OSPF邻居关系。
• DBD：在Exstart时协商主从关系，并确定DD的序列号链路状态数据库描述信息，（LSDB数据库中的LSA头部列表）
• LSR：链路状态请求，向OSPF邻居请求链路状态信息请求发送所需的LSA头部标识。
• LSU：链路状态更新。主动时（在路由信息或拓扑信息发生变化时）。被动时（针对缺少详细LSA信息进行回应，携带详细的LSA信息）。周期更新，防止LSA老化。
• LSAck：对LSU中LSA进行确认的报文。

六类LSA类型

• Router-LSA（Type1）：每个设备都会产生，描述设备的链路状态和开销，在所属区域内传播
• Network-LSA（Type2）：由DR产生，描述本网段的链路状态，在所属的区域内传播。
• Network-summery-LSA（Type3）：由ABR产生，描述该区域内某个网段的路由，并通告给发布或接收此LSA的非Totally STUB或NSSA区域。
• ASBR-summary-LSA（Type4）：由ABR产生，描述到ASBR的路由，通告给除ASBR所在区域的其他相关区域。
• AS-external-LSA（Type5）：由ASBR产生，描述到AS外部的路由，通告到所有的区域（除了STUB区域和NSSA区域）。
• NSSA LSA（Type7）：由ASBR产生，描述到AS外部的路由，仅在NSSA区域内传播。

OSP五个区域

普通区域：缺省情况下，OSPF区域被定为普通区域。普通区域包括标准区域和骨干区域。

•     标准区域时最通用的区域。他传输区域内路由，区域间路由和外部路由。
•     骨干区域是连接所有其他OSPF区域的中央区域。骨干区域通常用Area 0 表示。

STUB区域：不允许发布自治系统外部路由，只允许发送区域内路由和区域间路由。为了保证自治系统外路由可达，由该区域ABR发布Type3缺省路由传播到区域内。

Totally STUB区域：不允许发布自治系统外部路由和区域间路由，只允许发布区域间路由。为了保证自治系统和其他区域路由可达由该区域的ABR发布Type3缺省路由传播到区域内，所有自治系统外部和其他区域路由都必须经过ABR才能发布。

NSSA区域：允许引入自治系统外部路由。由ASBR发布Type7给本区域。Type7在ABR上转换为Type5并泛红到整个OSPF域中。所有域都必须通过ABR才能发布。

Totally NSSA区域：允许引入自治系统外部路由。由SABR发布Type7给本区域。在ABR上转换成Type5并泛洪到整个OSPF域。该区域的ABR发布Type3和Type7缺省路由传播到区域内。所有域间路由必须通过ABR才能发布。