OSPF鄰居關系建立過程詳解

以上圖為例，在初始情況下，A、B在某個接口激活了OSPF後，都會開始在這個接口上去發多點傳播的OSPF Hello包，目的是發現OSPF鄰居。Hello包裡，有個active neighbor字段，用來存儲路由器在某個OSPF接口上發現的鄰居，當然，初始情況下，這個Hello包裡是不包含任何活躍的鄰居的（也就沒有active neighbor字段），因為他誰也沒發現。

當OSPF路由器（B）在某個OSPF接口上收到鄰居發來的Hello包（裡面沒有裝active neighbor），它會記錄下A（在自己的OSPF接口資料結構中）并且将A的狀态視為init，然後将A的Router-ID存儲在自己将要發送的Hello包的active neighbor字段裡發送出去，這樣A就會收到這個hello包，并且在這個hello包當中找到自己的Router-ID，那麼A會認為，與B已經完成了雙邊關系的建立，是以A會将B的鄰居狀态置為two-way。與此同時，A也會繼續發送Hello包，并且将B的Router-ID放置于Hello包的active neighbor字段中，而B收到這個Hello包并看見了自己的Router-ID後，B也會将A的狀态置為two-way，至此OSPF的第一個穩态就達到了。

接下來A、B會進入ex-start狀态并開始進行Master、Slave的協商，協商M/S的目的是為了決定在後續的LSA互動中，誰來決定DD（Database Description）封包的序列号（Sequence Number），而Router-ID大的那個OSPF路由器的接口将會成為Master，由它來決定DD Sequence Number，對端則成為slave。這裡要注意Master不是DR，要注意與DR的概念進行區分。這個協商過程，是由互動DBD包實作的，使用的是空的DBD包，也就是不包含任何LSA頭部的DBD包，這個包當中，有三個位非常關鍵：I、M、MS。用于ex-start階段協商Master/Slave的DBD包，I位（或叫做init位）都是置0的，另外MS位如果置1，表示DBD封包始發路由器認為自己的Master，當然起初大家都這麼認為，在一系列DBD交換後，就會得到選舉結果，被選舉為Slave的OSPF接口會将發送的DBD包MS位置為0；另外M位表示More，如果一個OSPF接口發送的DBD包M位置1，在表示這不是最後一個DBD，後續還有DBD包待發送。

當OSPF接口收到一個DBD包且其中I位置0的時候，它就知道與該鄰居的ex-start階段已經過去了，于是将鄰居的狀态置為ex-change，并存儲對端發來的DBD包所包含的LSA 頭部，當然，他自己也發送關于自己OSPF Database（DB）的摘要給鄰居。如此一來，雙方都能通過DBD的互動，了解到對方OSPF DB中的摘要情況。在這個過程中，可能互動數個DBD封包，并要注意，這些封包的I位都置0，且M位一般也置0，除非這是某個OSPF接口發送的最後一個DBD包。

當Ａ收到一個M位置0的DBD包的時候，它就知道，這是鄰居發來的最後一個DBD包了，如果它搜集完這個鄰居（假設是B）發來的DBD并且發現，這些DBD裡有它感興趣的LSA，它期望更詳細的LSA資訊時，它将B置為Loading狀态，并且開始發送LSR封包去請求特定LSA的詳細資訊。B收到這個LSR後，會以LSU進行回應，其中就包含了對方請求的LSA詳細資訊，是以，隻有在LSU封包中，才能看到LSA的完整資訊。收到LSU後，A将LSU中所包含的LSA放進自己的LSDB，并且給B發一個Lsack進行确認。當OSPF接口上所有的待請求的LSA全部收到更新後，它會将鄰居置為FULL。至此，OSPF鄰接關系的建立達到全毗鄰。

在這裡我們有個地方需要留意，我們通常說，OSPF路由器A與B進入了xx狀态，其實這句話并不嚴謹，原因之一，是因為OSPF是接口敏感型協定，許多的操作都是以OSPF接口作為立足點去考慮的，譬如鄰居關系的建立，再如DR和BDR，我們不能說一台路由器是DR，準确的說，應該是某路由器的某個接口是DR；再者，說兩台路由器之間是xx狀态，這個也不嚴謹，所謂的鄰居狀态，必須是以某台路由器為觀察點，在其某個接口上觀察到的某個鄰居的狀态，是以可能出現的一個情況是，在A上，看到的B的狀态為Loading，但是在B上，A的狀态已經是FULL了。

下面是關于狀态機的詳細解釋：

1.Down 

在DOWN狀态下，OSPF接口仍然有嘗試發現鄰居的意願，是以會不斷的發送多點傳播hello包。

2.Attempt

如果一個路由器，它鄰居處于這種狀态，則表示它從鄰居沒有收到任何資訊，但是做了努力來與鄰居聯系。

僅在NBMA網絡上存在，當NBMA網絡上具有DR選取資格的路由器和其鄰居路由器相連的接口開始變為有效(Activ/e)時,或者當這台路由器成為DR或BDR時,這台具有DR選取資格的路由器将會把鄰居路由器的狀态轉換到Attempt狀态。在Attempt狀态下,路由器将使用hellointerval時間代替pollinterval的時間來作為向鄰居發送hello資料包的時間間隔。

3.init 

當OSPF接口收到鍊路上某個鄰居發來的第一個HELLO包的時候，它會在接口上将該鄰居置為init狀态，注意這個hello包中可能并未包含任何的鄰居資訊。但是這至少證明，我這個OSPF接口在這個鍊路上，至少有個活的鄰居。下面是一個沒有發現任何active neighbor的hello包：

4.Two-way

當OSPF路由器在某個鍊路上發現了鄰居後，它自己發送的hello包裡就會增加active neighbor字段，用于存儲在該鍊路上發現的OSPF鄰居。當一台OSPF router看到自己（的RouterID）出現在鄰居發過來的的hello分組中，它就會将該鄰居置為Two-way。該狀态是OSPF鄰居之間可以具有的最基本的關系，也是第一個穩态，但是此時兩者還不能共享路由資訊。下面是一個已經在鍊路上發現了鄰居1.1.1.1的hello：

5.ExStart

一台OSPF路由器在将某個鄰居置為2way狀态後，就開始發送空的DBD包，用于協商master/slave。這個就是ex-start狀态。兩台router間用空的BDB 分組确定master和slave關系（注意不是DR和BDR），

在DBD包中有3個标記位用來管理鄰接關系的建立過程：

I位    或稱為初始位（initial bit） 用于ex-start協商主從關系的初始化協商的DBD包，該位置1

M位    或稱為後繼位（More bit) 如果這不是OSPFrouter發送的最後一個DBD，該位置1

MS位   或稱為主/從位（Master/slave bit） 如果始發路由器是Master，則該位置1

如果某台OSPF router收到鄰居發來的DBD，I位也就是init位置0，則意味着ex-start狀态結束，并且MS/slave已經選出來了，那麼該路由器會将鄰居置為exchange狀态，開始用包含LSA頭部的DBD交換各自的LSBD。

下面是一個用于初始化協商的DBD消息：

6.Exchange狀态

這個過程，雙方使用包含自己LSA頭部的DBD封包進行互動，并且将對方發過來的LSA頭部、并且自己感興趣的LSA（或自己沒有的LSA）存儲在一個本地OSPF接口的隊列裡，以便在下一個階段進行LSA詳細資訊的請求。當某個OSPF接口收到鄰居發來的DBD，M位置0，則表示對方已經發完DBD了，與此同時，如果該路由器的這個OSPF接口上存在待請求的LSA，那麼它會将這個鄰居置為loading狀态。

下面是一個裝載了LSA頭部的DBD消息：

7.loading 狀态

OSPF router使用LSR去請求LSA的詳細資訊，對方使用LSU發來更新，是以隻有LSU裡才有LSA的完整資訊。在收到LSU後，一方面本地使用LSAack進行确認，另一方面将LSU中包含的LSA裝載進自己的LSDB。

以下是一個LSR消息，非常的簡單：

接着是一個LSU消息，裡頭包含了LSA的完整資訊，LSA這裡暫時不做詳細介紹，請看下文：

8.Full Adjacency狀态

Loading 狀态結束後，也就是本地OSPF接口上再沒有待更新的LSA隊列後，将鄰居置為FULL。

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