OSPF邻居状态机的详细讲解

1、背景

我们都知道，任何新技术的诞生，都是有它一定的自然规律的。绝逼不是凭白无故的产生。所以，龙哥希望大家学习一个技术时，学会多关联相关协议，联想他们各自的特点，学会把知识串联起来，这样你就不会觉得学技术好难啊，就不会总是跟龙哥抱怨：总是记不住怎么办呢？

会有链路状态协议的OSPF产生，是因为前面距离矢量路由协议存在两个非常严重的问题：

1、收敛速度缓慢，就是太磨叽了；2、容易产生路由环路。

OSPF，全称Open Shortest Path First，即开放最短路径优先，是由IETF的OSPF工作组在1989年10月开发的，发表的RFC为1131， OSPFv1从此诞生，该协议是基于著名的DijKstra算法。不过版本1一直都是在实验室中使用，未推广成功。版本2才开始被广泛使用，在RFC2328说明。

注：IETF：国际互联网工程任务组（The Internet Engineering Task Force，简称 IETF。1985年年底成立。

2、LSDB

LSDB，全称是Link State DataBase，链路状态数据库。为啥会有它呢？还不是因为距离矢量路由协议RIP，是个“传言”路由协议，在距离矢量路由协议中，邻居说有啥路由，你就信啥，你心中自己都没有一张地图，就很容易经常被骗，所以会导致环路。所以OSPF干脆就给区域内每台路由器都搞一张地图，这样就不会上当受骗了，这个地图就是LSDB，这样就使得OSPF可以保证区域内无环，区域间无环，通过一些规则来限制，这样区域内外都能保证无环。下面，简单介绍一下：

简单说明一些，区域内路由器一旦配置了OSPF，每台路由器就会开始泛洪LSA（包含IP地址、掩码、开销、网络类型等信息），每台都能收到LSA，会构建一张数据库，即LSDB。然后每台路由器都会以自己为根节点，构建一颗最短路径树，然后从这棵树中计算路由，将最优的放进路由表，用于指导业务数据转发。

可能上图小白看着会觉得有点抽象，很难受。行吧，那龙哥动手搭个环境，联系实际场景，可能就会更好理解了。

现在我登录到每台设备给大家演示一下如何查看LSDB（链路状态数据库）：

从以上截图来看，相信大家应该发现一个现象了，那就是每台路由器的LSDB是一样的，说明区域内每台路由器的“地图”都是长一个样的。

然后我再每台路由器都创建loopback 0，都宣告到OSPF，目的是验证计算路由。不然上述环境，直连路由优先OSPF路由，所以查看路由表是不会看到OSPF路由的。

创建后随便登录一台路由器就可以了（因为每台路由器LSB都是一样的），去查看1类LSA（1类LSA每台路由器都会产生的）

然后我们在R1查看路由表中的OSPF路由：

我们可以看到只有2条OSPF路由，10．10．10．10没有在里面，是因为它不是最优的，因为它是直连路由，直连路由（优先级0）比OSPF（优先级10）优。

3、报文类型

不管你学什么协议，都绕不开学习报文。报文，就是协议之间互相交付的数据内容。

OSPF在层次模型中，是基于IP层之上的，协议号是89。

上图看完，我们是不是就可以定位出OSPF其实也是跟TCP、UDP同一传输层级别的协议了。

现在，是不是明白了，为啥OSPF报文需要LSAck了吧？ 因为OSPF不是基于TCP，TCP有确认机制，所以OSPF如果要确认机制，就需要开发一个报文类型，用来做确认，即LSAck。

现在，我们来总结一下OSPF的报文类型有：

Hello报文：用于发现、建立、维护邻居关系。

DBD报文：链路状态数据库的目录，即摘要信息。

LSR报文：发现自己缺少哪些摘要信息的，就去请求缺少的LSA。

LSU报文：完整的LSA信息。

LSAck报文：确认收到LSA。

本期主题龙哥于大家分享的是OSPF邻居状态机，所以重点介绍一下OSPF的Hello报文。

有些人遇到OSPF邻居不能建立成功，总是不知所措；或者有些考试应付考试，来问龙哥，影响OSPF邻居建立因素好几条，总是记不住怎么办呀？其实，这个问题很简单，就是你没有把Hello报文格式内容给了解透彻。

你细品Hello报文，再去看影响OSPF邻居建立的因素，就清晰多了：（1）router id（2）area id（虚链路的area id可以不一致，什么意思）（3）认证（4）hello／dead（5）区域类型（option位，e＝1、n＝0为普通／骨干区域，e＝0、n＝0为stub区域，e＝0、n＝1为nssa区域）（6）接口的地址掩码（ma网络，LSA2的掩码描述接口的掩码，如果掩码不一致会认为有两台DR，p2p没有问题）不在hello包（7）接口mtu（邻接关系出问题）（8）ospf进程下静默