OSPF狀態(tài)機(jī)詳細(xì)過(guò)程簡(jiǎn)析

一、鄰居關(guān)系建立

狀態(tài)含義：

Down：這是鄰居的初始狀態(tài)，表示沒(méi)有從鄰居收到任何信息。

Init：在此狀態(tài)下，路由器已經(jīng)從鄰居收到了Hello報(bào)文，但是自己的Router ID不在所收到的Hello報(bào)文的鄰居列表中，表示尚未與鄰居建立雙向通信關(guān)系。

2-Way：在此狀態(tài)下，路由器發(fā)現(xiàn)自己的Router ID存在于收到的Hello報(bào)文的鄰居列表中，已確認(rèn)可以雙向通信。

鄰居建立過(guò)程如下：

１、RTA和RTB的Router ID分別為1.1.1.1和2.2.2.2。當(dāng)RTA啟動(dòng)OSPF后，RTA會(huì)發(fā)送第一個(gè)Hello報(bào)文。此報(bào)文中鄰居列表為空，此時(shí)狀態(tài)為Down，RTB收到RTA的這個(gè)Hello報(bào)文，狀態(tài)置為Init。

２、RTB發(fā)送Hello報(bào)文，此報(bào)文中鄰居列表為空，RTA收到RTB的Hello報(bào)文，狀態(tài)置為Init。

３、RTB向RTA發(fā)送鄰居列表為1.1.1.1的Hello報(bào)文，RTA在收到的Hello報(bào)文鄰居列表中發(fā)現(xiàn)自己的Router ID，狀態(tài)置為2-way。

４、RTA向RTB發(fā)送鄰居列表為2.2.2.2的Hello報(bào)文，RTB在收到的Hello報(bào)文鄰居列表中發(fā)現(xiàn)自己的Router ID，狀態(tài)置為2-way。

因?yàn)猷従佣际俏粗?，所以Hello報(bào)文的目的IP地址不是某個(gè)特定的單播地址。鄰居從無(wú)到有，OSPF采用組播的形式發(fā)送Hello報(bào)文（目的地址224.0.0.5）。

二、LSDB同步（一）

狀態(tài)含義：

ExStart（信息交換初始狀態(tài)）：鄰居狀態(tài)變成此狀態(tài)以后，路由器開(kāi)始向鄰居發(fā)送DD報(bào)文。Master/Slave關(guān)系是在此狀態(tài)下形成的，初始DD序列號(hào)也是在此狀態(tài)下確定的。在此狀態(tài)下發(fā)送的DD報(bào)文不包含鏈路狀態(tài)描述。

Exchange（信息交換狀態(tài)）：在此狀態(tài)下，路由器與鄰居之間相互發(fā)送包含鏈路狀態(tài)信息摘要的DD報(bào)文。

Loading（加載）：在此狀態(tài)下，路由器與鄰居之間相互發(fā)送LSR報(bào)文、LSU報(bào)文、LSAck報(bào)文。

Full：LSDB同步過(guò)程完成，路由器與鄰居之間形成了完全的鄰接關(guān)系。

LSDB同步過(guò)程如下：

１、RTA和RTB的Router ID分別為1.1.1.1和2.2.2.2并且二者已建立了鄰居關(guān)系。當(dāng)RTA的鄰居狀態(tài)變?yōu)镋xStart后，RTA會(huì)發(fā)送第一個(gè)DD報(bào)文。此報(bào)文中，DD序列號(hào)被隨機(jī)設(shè)置為X，I-bit設(shè)置為1，表示這是第一個(gè)DD報(bào)文，M-bit設(shè)置為1，表示后續(xù)還有DD報(bào)文要發(fā)送，MS-bit設(shè)置為1，表示RTA宣告自己為Master。

２、當(dāng)RTB的鄰居狀態(tài)變?yōu)镋xStart后，RTB會(huì)發(fā)送第一個(gè)DD報(bào)文。此報(bào)文中，DD序列號(hào)被隨機(jī)設(shè)置為Y（I-bit=1，M-bit=1，MS-bit=1，含義同上）。由于RTB的Router ID較大，所以RTB將成為真正的Master。收到此報(bào)文后，RTA會(huì)產(chǎn)生一個(gè)Negotiation-Done事件，并將鄰居狀態(tài)從ExStart變?yōu)镋xchange。

３、當(dāng)RTA的鄰居狀態(tài)變?yōu)镋xchange后，RTA會(huì)發(fā)送一個(gè)新的DD報(bào)文，此報(bào)文中包含了LSDB的摘要信息，序列號(hào)設(shè)置為RTB在步驟2中使用的序列號(hào)Y（隱式確認(rèn)），I-bit=0，表示這不是第一個(gè)DD報(bào)文，M-bit=0，表示這是最后一個(gè)包含LSDB摘要信息的DD報(bào)文，MS-bit=0，表示RTA宣告自己為Slave。收到此報(bào)文后，RTB會(huì)產(chǎn)生一個(gè)Negotiation-Done事件，并將鄰居狀態(tài)從ExStart變?yōu)镋xchange。

４、當(dāng)RTB的鄰居狀態(tài)變?yōu)镋xchange后，RTB會(huì)發(fā)送一個(gè)新的DD報(bào)文，此報(bào)文包含了LSDB的摘要信息，DD序列號(hào)設(shè)置為Y+1, MS-bit=1，表示RTB宣告自己為Master。

５、雖然RTA不需要發(fā)送新的包含LSDB摘要信息的DD報(bào)文，但是作為Slave，RTA需要對(duì)Master發(fā)送的每一個(gè)DD報(bào)文進(jìn)行確認(rèn)。所以，RTA向RTB發(fā)送一個(gè)新的DD報(bào)文，序列號(hào)為Y+1，該報(bào)文內(nèi)容為空。發(fā)送完此報(bào)文后，RTA產(chǎn)生一個(gè)Exchange-Done事件，將鄰居狀態(tài)變?yōu)長(zhǎng)oading。RTB收到此報(bào)文后，會(huì)將鄰居狀態(tài)變?yōu)镕ull（假設(shè)RTB的LSDB是最新最全的，不需要向RTA請(qǐng)求更新）。

三、LSDB同步（二）

１、RTA開(kāi)始向RTB發(fā)送LSR報(bào)文，請(qǐng)求那些在Exchange狀態(tài)下通過(guò)DD報(bào)文發(fā)現(xiàn)的、并且在本地LSDB中沒(méi)有的鏈路狀態(tài)信息。

２、RTB向RTA發(fā)送LSU報(bào)文，LSU報(bào)文中包含了那些被請(qǐng)求的鏈路狀態(tài)的詳細(xì)信息。RTA在完成LSU報(bào)文的接收之后，會(huì)將鄰居狀態(tài)從Loading變?yōu)镕ull。

３、RTA向RTB發(fā)送LSAck報(bào)文，作為對(duì)LSU報(bào)文的確認(rèn)。RTB收到LSAck報(bào)文后，雙方便建立起了完全的鄰接關(guān)系。

從建立鄰居關(guān)系到同步LSDB的過(guò)程較為復(fù)雜，錯(cuò)誤的配置或設(shè)備鏈路故障都會(huì)導(dǎo)致無(wú)法完成LSDB同步。為了快速排障，最關(guān)鍵的是要理解不同狀態(tài)之間切換的觸發(fā)原因。

四、整體流程圖

這是形成鄰居關(guān)系的過(guò)程和相關(guān)鄰居狀態(tài)的變換過(guò)程。

Down：這是鄰居的初始狀態(tài)，表示沒(méi)有從鄰居收到任何信息。在NBMA網(wǎng)絡(luò)上，此狀態(tài)下仍然可以向靜態(tài)配置的鄰居發(fā)送Hello報(bào)文，發(fā)送間隔為PollInterval，通常和Router DeadInterval間隔相同。

Attempt：此狀態(tài)只在NBMA網(wǎng)絡(luò)上存在，表示沒(méi)有收到鄰居的任何信息，但是已經(jīng)周期性的向鄰居發(fā)送報(bào)文，發(fā)送間隔為HelloInterval。如果Router DeadInterval間隔內(nèi)未收到鄰居的Hello報(bào)文，則轉(zhuǎn)為Down狀態(tài)。

Init：在此狀態(tài)下，路由器已經(jīng)從鄰居收到了Hello報(bào)文，但是自己不在所收到的Hello報(bào)文的鄰居列表中，表示尚未與鄰居建立雙向通信關(guān)系。在此狀態(tài)下的鄰居要被包含在自己所發(fā)送的Hello報(bào)文的鄰居列表中。

2-Way Received：此事件表示路由器發(fā)現(xiàn)與鄰居的雙向通信已經(jīng)開(kāi)始（發(fā)現(xiàn)自己在鄰居發(fā)送的Hello報(bào)文的鄰居列表中）。Init狀態(tài)下產(chǎn)生此事件之后，如果需要和鄰居建立鄰接關(guān)系則進(jìn)入ExStart狀態(tài)，開(kāi)始數(shù)據(jù)庫(kù)同步過(guò)程，如果不能與鄰居建立鄰接關(guān)系則進(jìn)入2-Way。

2-Way：在此狀態(tài)下，雙向通信已經(jīng)建立，但是沒(méi)有與鄰居建立鄰接關(guān)系。這是建立鄰接關(guān)系以前的最高級(jí)狀態(tài)。

1-Way Received：此事件表示路由器發(fā)現(xiàn)自己沒(méi)有在鄰居發(fā)送Hello報(bào)文的鄰居列表中，通常是由于對(duì)端鄰居重啟造成的。

ExStart：這是形成鄰接關(guān)系的第一個(gè)步驟，鄰居狀態(tài)變成此狀態(tài)以后，路由器開(kāi)始向鄰居發(fā)送DD報(bào)文。主從關(guān)系是在此狀態(tài)下形成的；初始DD序列號(hào)是在此狀態(tài)下決定的。在此狀態(tài)下發(fā)送的DD報(bào)文不包含鏈路狀態(tài)描述。

Exchange：此狀態(tài)下路由器相互發(fā)送包含鏈路狀態(tài)信息摘要的DD報(bào)文，描述本地LSDB的內(nèi)容。

Loading：相互發(fā)送LS Request報(bào)文請(qǐng)求LSA，發(fā)送LS Update通告LSA。

Full：兩臺(tái)路由器的LSDB已經(jīng)同步。

審核編輯：劉清