OSPF协议详解分析

OSPF 学习笔记

OSPF 协议号是89，也就是说在ip 包的protocol 中是89，用ip 包来传送

数据包格式:

在OSPF 路由协议的数据包中，其数据包头长为24 个字节，包含如下8 个字段：

* Version number-定义所采用的OSPF 路由协议的版本。

* Type-定义OSPF 数据包类型。OSPF 数据包共有五种：

* Hello-用于建立和维护相邻的两个OSPF 路由器的关系，该数据包是周期性地发送的。

* Database Description-用于描述整个数据库，该数据包仅在OSPF 初始化时发送。

* Link state request-用于向相邻的OSPF 路由器请求部分或全部的数据，这种数据包是在当路由器发现其数据已经过期时才发送的。

* Link state update-这是对link state 请求数据包的响应，即通常所说的LSA 数据包。

* Link state acknowledgment-是对LSA 数据包的响应。

* Packet length-定义整个数据包的长度。

* Router ID-用于描述数据包的源地址，以IP 地址来表示，32bit

* Area ID-用于区分OSPF 数据包属于的区域号，所有的OSPF 数据包都属于一个特定

的OSPF 区域。

* Checksum-校验位，用于标记数据包在传递时有无误码。

* Authentication type-定义OSPF 验证类型。

* Authentication-包含OSPF 验证信息，长为8 个字节。

FDDI 或快速以太网的Cost 为1，2M 串行链路的Cost 为48，10M 以太网的Cost 为10 等。

所有路由器会通过一种被称为刷新（Flooding）的方法来交换链路状态数据。Flooding 是指路由器将其LSA 数据包传送给所有与其相邻的OSPF 路由器，相邻路由器根据其接收到的链路状态信息更新自己的数据库，并将该链路状态信息转送给与其相邻的路由器，直至稳定的一个过程。当路由器有了一个完整的链路状态数据库时，它就准备好要创建它的路由表以便能够转发数据流。CISCO 路由器上缺省的开销度量是基于网络介质的带宽。要计算到达目的地的最低开销，链路状态型路由选择协议（比如OSPF）采用Dijkstra 算法，OSPF 路由表中最多保存6 条等开销路由条目以进行负载均衡，可以通过"maximum-paths" 进行配置。如果链路上出现fapping 翻转，就会使路由器不停的计算一个新的路由表，就可能导致路由器不能收敛。路由器要重新计算客观存它的路由表之前先等一段落时间，缺省值为5 秒。在CISCO 配置命令中"timers spf spf-delay spy-holdtime" 可以对两次连续SPF 计算之间的最短时间（缺省值10 秒）进配置。

路由器初始化时Hello 包是用224.0.0.5 广播给域内所有OSPF 路由器，选出DR 后在用224.0.0.6 和DR，BDR 建立邻接。DR 用224.0.0.5 广播给DRother LSA BDR 也是

DRother 用224.0.0.6 广播LSA 给DR 和BDR

DR 是在一个以太网段内选举出来的，如果一个路由器有多个以太网段那么将会有多个DR 选举；DR 的选择是通过OSPF 的Hello 数据包来完成的，在OSPF 路由协议初始化的过程中，会通过Hello 数据包在一个广播性网段上选出一个ID 最大的路由器作为指定

路由器DR（如果设置优先级的话那么首先看优先级，优先级为0 不参加选举）并且选出ID 次大的路由器作为备份指定路由器BDR，BDR 在DR 发生故障后能自动替代DR 的所有工作然后重新选择BDR 。当一个网段上的DR 和BDR 选择产生后，该网段上的其余所有路由器都只与DR 及BDR 建立

相邻关系。见下图

DR 的选举过程：这里可以以选举村长为例

选举的时候用Hello 包中的DR 字节来标识，开始的时候都是标识的自己，一旦选举出一个DR 来那么即使后来再有优先级更高的进来也不重新选举（因为一旦重新选举那么所有的邻接关系都要重新建立）

OSPF 启动的过程：

down

init 发送Hello（224.0.0.5）DR 字段为全零（因为还没有选出DR），单通状态，我能收到对端的Hello 报文，但对方没有收到我的报

文，怎么知道对端有没有收到我的报文呢，通过Neighbors Seen

看

2way 2 个OSPF 路由器从Hello 中发现互相的router id（本地路由器最大

ip，一般是loopback）建立邻接

在这个阶段已经知道谁是DR 了

exstart 预启动状态，OSPF 路由器建立主从关系（看谁的routerid 大）然后

协商一个序列号（因为ip 是不可靠的传输采用确认＋超时重传

就可以）准备传送，头两个DD 报文为空，不包含LSA 的数据Router 1：

DD seq=x,I=1,M=1,MS=1

I 是第一个报文

M 是more 表示还有后续报文

MS 是表示Router 1 是Master

Router 2：

DD seq=y,I=1,M=1,MS=1

I 是第一个报文

M 是more 表示还有后续报文

MS 是表示Router 2 是Master

究竟谁是master 呢，就会选一个router id 大的作为

master

谁当了master 序列号就用谁生成的那个数，在这里应该

是Router 2 的y

exchange 和DR 开始交换数据，master 先发送lsdb 报文，此报文只是一个index（如同一本书的目录）不包含实际的路由数据，slave 也发

送报文，看谁的序列号高，序列高的数据新，相邻路由器可以根

据数据库描述数据包的序列号与自身数据库的数据作比较，若发

现接收到的数据比数据库内的数据序列号大，则相邻路由器会针

对序列号较大的数据发出请求，并用请求得到的数据来更新其链

路状态数据库。

Router 1 先发送DD 报文序列号用master 的并且MS 字段为0

RouteR2 回应报文把序列号加1 表示已经收到了刚才的DD 报文

并

且也包含自己的DD 报文，下一个Router 1 的DD 报文还用y＋1

来表示因为slave 无权把序列号加1。如果DD 报文中的M＝0

那么表示DD 报文发送结束

loading 装入状态，如果新加入的路由器的从DD 报文中看出那个是自己

需要的路由数据，则发送lsr 报文，请求发送数据，对端发送LSU

报文，此报文包含所需的全部数据。

full 收到LSU 报文后发送确认，完成充满状态。

Hello 包TTL 值是1，在以太网中每10 秒发送一次，而且不穿过路由器，通常OSPF 协