8种OSPF邻居机状态不清楚？一张图给你搞定

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晚上好，我的网工朋友。

OSPF作为一种动态的内部网关协议，以其快速的收敛速度、高度的灵活性和可扩展性在网络协议中占据着重要位置。
OSPF协议的核心之一是其邻居状态机。邻居状态机是OSPF协议中用于管理和维护路由器之间邻居关系的机制。
OSPF的邻居状态机是建立和维护路由器间通信的基础，通过理解每个状态的含义和转换条件，我们可以更有效地管理OSPF网络。
今天就来说说OSPF的8种邻居机状态，很多朋友不清楚这其中的联系和转换条件，咱做了一张图方便大家理解，结合更详细的描述，拿下这8种状态完全是小case。

今日文章阅读福利：《 OSPF经典学习笔记（62页） 》

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01 OSPF概念

开放最短路径优先（OSPF）是一种基于链路状态的内部网关协议（IGP），主要用于单一自治系统内部进行路由信息的分发。

OSPF利用Dijkstra算法来计算最短路径，确保数据包能够以最优路径传输。OSPF的设计目标是实现快速计算、易于扩展和高度可靠。

OSPF通过维护一个链路状态数据库（LSDB）来存储网络的拓扑结构信息。每个运行OSPF的路由器都会维护一个完整的LSDB副本，包含网络中所有路由器的链路状态信息。OSPF利用这些信息构建一个最短路径树，从而确定数据传输的最佳路径。

OSPF的工作原理包括以下关键步骤：

1. 发现邻居：通过发送和接收Hello包发现邻居路由器。

2. 建立邻接关系：通过建立邻接关系来同步LSA信息。

3. 交换LSA：通过洪泛机制交换LSA，确保每个路由器的LSDB都是最新的。

4. 计算最短路径：利用Dijkstra算法计算从本路由器到所有其他路由器的最短路径。

02 邻居发现机制

在OSPF网络中，路由器首先需要发现并识别其邻居，即其他直接连接的OSPF路由器。这一过程是建立信任关系和交换路由信息的基础。

01 发现过程的步骤

1. Hello包的发送：路由器定期在多播地址224.0.0.5上发送Hello包，以宣布其存在并发现同一网络上的其他OSPF路由器。

2. 邻居列表的建立：收到Hello包的路由器将发送者添加到自己的邻居列表中，这是建立邻居关系的基础。

3. 能力交换：路由器之间交换各自的能力，包括对不同OSPF特性的支持情况，如多区域配置、链路状态通告的过滤等。

02 Hello包和DD包

• Hello包：用于发现邻居和维持邻居关系，包含路由器的优先级、Hello间隔和死接口等参数。

• DD包（链路描述）：在邻居发现后，路由器开始发送DD包以描述其链路状态数据库（LSDB）的内容，为后续的LSA交换做准备。

03 邻居发现过程的参数

• Router Priority：路由器优先级，决定了在多接口网络中选举DR（指定路由器）和BDR（备份指定路由器）。

• Hello Interval：Hello包的发送频率，用于维持邻居状态。

• Dead Interval：如果在这个时间内没有收到邻居的Hello包，邻居关系将被认为是死亡的。

03 OSPF邻居状态机

OSPF的邻居状态机是OSPF协议中用于建立和维护路由器间通信的关键机制。

01 Down状态

这是OSPF邻居状态机的初始状态。在这种状态下，路由器尚未检测到任何邻居的存在，因此没有形成任何OSPF邻居关系。

• 转换条件：当路由器接收到来自同一网络的其他路由器的Hello包时，如果满足条件（如相同的网络掩码和区域ID），则状态转换到Init。

02 Attempting状态 (非官方状态)

虽然这不是一个标准的OSPF状态，但我们可以将其视为从 Down 状态到 Init 状态转换期间，或从 Init 状态到 Two-Way 状态转换期间的一种尝试建立邻居关系的行为。

在这个阶段，路由器尝试通过发送Hello包来建立与邻居的连接，并等待邻居的响应来确认双向通信。

• 转换条件：如果在Hello包中收到邻居的Router ID，并且邻居的Hello包中也包含自己的Router ID，这表明邻居已经看到了自己，从而完成尝试建立连接的过程，正式进入Two-Way状态。

03 Init状态

在Init状态，路由器已经检测到邻居的存在，但尚未建立起完整的双向通信。此时，路由器开始初始化与邻居的通信，并发送单向的Hello包。

• 转换条件：当路由器在自己的Hello包中收到来自邻居的Hello响应，并且邻居的Hello包中包含了自己的Router ID，则认为邻居已经检测到自己，状态转换到Two-Way。

04 Two-Way状态

Two-Way状态表示路由器已经确认邻居的存在，并且双方都已经知道对方的存在。此时，双方可以开始尝试建立邻接关系。

• 转换条件：当路由器收到邻居的Hello包，并且Hello包中包含自己的Router ID，同时路由器在发送的Hello包中也包含邻居的Router ID，状态转换到ExStart。

05 ExStart状态

ExStart状态是多步握手过程的开始，用于在两个路由器之间建立主从关系，这是建立邻接关系的必要步骤。

• 转换条件：路由器选择自身作为主路由器或从路由器，并发送一个带有适当参数的DD包给邻居，如果收到邻居的DD包并确认参数一致，状态转换到Exchange。

06 Exchange状态

在Exchange状态，路由器开始与邻居交换链路状态信息。这一过程是建立完整邻接关系的关键部分，涉及到LSA的交换。

• 转换条件：路由器收到邻居的完整DD包，并且所有必要的LSA已经被描述，此时开始发送LSAck包确认收到的LSA，状态转换到Loading。

07 Loading状态

Loading状态表示路由器正在加载那些在Exchange状态中收到的LSA。路由器将发送LSR（链路状态请求）包来请求那些尚未收到的LSA。

• 转换条件：当路由器收到并加载完所有请求的LSA，并且所有LSA都已在本地LSDB中，状态转换到Full。

08 Full状态

Full状态是OSPF邻居关系完全建立的状态。在这种状态下，路由器与邻居之间已经交换了所有必要的链路状态信息，并且链路状态数据库是同步的。

• 转换条件：维持Full状态需要持续的通信和Hello包的交换。如果在Dead Interval内没有收到邻居的Hello包，状态将回退到Down。

04 OSPF邻居状态的稳定性

01 稳定性的概念

• 稳定状态：指的是OSPF邻居关系已经完全建立，并且路由器正在正常交换路由信息的状态。在这些状态下，路由器间的链路状态数据库（LSDB）是同步的，并且Hello包正在定期交换以维持关系。

• 不稳定状态：指的是OSPF邻居关系正在建立过程中，或者存在某些条件尚未满足的状态。在这些状态下，路由器正在尝试建立或重新同步邻接关系。

02 稳定状态

• Two-Way状态：虽然这是邻居关系建立过程的一个中间状态，但它表明了双向通信的存在，可以视为稳定的开始。

• Full状态：这是最稳定的邻居关系状态，表示所有必要的LSA已经交换并同步，邻居路由器之间可以交换路由信息。

03 不稳定状态

• Down和Init状态：这些是初始状态，表示邻居关系尚未建立，因此被认为是不稳定的。

• ExStart状态：在尝试建立邻接关系时，路由器进入此状态，这涉及到参数协商，可能因参数不匹配而不稳定。

• Exchange状态：在LSA交换过程中，如果路由器正在发送或接收LSA描述或请求，这被认为是不稳定的，因为LSA尚未完全同步。

• Loading状态：在这个阶段，路由器正在加载邻居提供的LSA，直到所有LSA都被接收和安装，这个状态被认为是不稳定的。

04 状态不稳定时的故障排查

• 检查Hello包的交换，确保路由器间正在交换Hello包，并且参数一致。

• 检查DD包和LSA的交换，监控DD包的发送和接收，确保LSA正在被正确交换。

• 检查LSDB的同步状态，使用相关命令检查LSDB是否同步，以及是否存在缺失或不匹配的LSA。

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