CCIE学习（36）―― OSPF数据库交换（一）

● 在 OSPF 中，定义了五类消息用来交换链路状态广播（ link-state advertisements ， LSA ）。交换 LSA 的过程不论在单域还是多域都差不多。

 

● OSPF 路由器 ID

OSPF 路由器在发送消息之前，首先要选择一个唯一的 32 位标识作为其路由器标识（ RID ）。 Cisco 路由器通过下列步骤来选择：

1 ）先看是否在 router ospf 下用子命令 router-id id 配置了路由器 ID ，如果有即选择它。

2 ）再选择当前 “ up and up ”（物理和协议均 up ）的 loopback 接口上最大 IP 地址。

3 ）再选择当前 “ up and up ”的非 loopback 接口上最大 IP 地址。

虽然这个过程很简单，但还是有一些需要引起注意的：

1 ）获得 RID 的接口不一定要与 OSPF 的 network 命令匹配。

2 ） OSPF 不必广播路由到 RID 的子网。

3 ）对 IP 路由表而言， RID 也不必可达。

4 ）当 OSPF 进程启动时，都是从当前接口状态来选择 RID 。

5 ）如果 OSPF 进程重启或通过配置改变了 RID ，路由器会考虑改变 OSPF 的 RID 。

6 ）如果路由器 RID 改变了，在同一域的其他路由器必须重新进行 SPF 计算。

7 ）如果 RID 是通过 router-id 命令配置的，那么只要该命令不改变，路由器 RID 就不会变。

 

● 发现邻接路由器，交换数据库，建立邻接关系

OSPF 使用 IP 包（协议 89 ）来封装五类消息，具体如下：

1 ） Hello 消息：用来发现邻接路由器，建立邻接关系为 2 路状态，并监测邻接路由器的响应。

2 ）数据库描述（ DD 或 DBD ）消息：用来交换每个 LSA 的摘要版本，一般出现在初始拓扑交换中，这样路由器可以获悉邻接路由器的 LSA 列表。

3 ）链路状态请求（ LSR ）消息：请求一个或多个 LSA ，通告邻接路由器提供 LSA 的详细信息给发送路由器。

4 ）链路状态更新（ LSU ）消息：包含 LSA 的详细信息，一般用来响应 LSR 消息。

5 ）链路状态应答（ LSAck ）消息：用来确认收到 LSU 消息。

这些消息可以支持路由器发现邻接路由器（ Hello ），学习它们自己链路状态库（ link-state database ， LSDB ）中没有的 LSA （ DD ），请求并可靠交换 LSA （ LSR/LSU ），以及监测邻接路由器是否有发生拓扑改变（ Hello ）。注意 LSA 本身不是 OSPF 的消息，它是一类数据结构，存放在路由器的 LSDB 中，并可包含在 LSU 消息中进行交换。

OSPF 的 LSDB 交换过程：

OSPF 路由器为每个邻接路由器维护一个状态机，可以使用 show ip ospf neighbor 命令显示当前邻接路由器的状态。随着 LSDB 交换的进行，邻接路由器的状态也会随之改变，最后稳定在完全状态（ full state ），意味着建立了完全的邻接关系。

LSDB 交换进程详解：

1 ）成为邻接路由器（ Hello 进程）

Hello 消息的三大功能：在子网中发现其他 OSPF 路由器；检查配置参数是否一致；监测邻接路由器健康状况。

为了发现邻接路由器， Cisco OSPF 路由器在其所有激活 OSPF 的接口上监听发向 224.0.0.5 的多点传送 Hello 消息。 Hello 消息的源地址为路由器接口上的主 IP 地址。当两台路由器通过 Hello 消息互相发现之后，路由器会作如下参数检查：必须通过认证；必须在同一主子网内（包括掩码也要相同）；必须在同一 OSPF 域；必须有同样的域类型；必须 RID 无重复； OSPF 的 Hello 和 Dead 定时器必须相等。只有所有检查通过，两台路由器才可以建立邻接关系。注意：两台路由器的 OSPF 进程号（通过 router ospf process-id 命令配置）不需要匹配。另外，虽然 MTU 值在传送 DD 包时需要相等，但其检查并不在 Hello 消息中出现。

建立邻接关系之后，邻接路由器每隔 hello 间隔发送 Hello 消息，如果在长于 dead 间隔的时间内没有接收到来自邻接路由器的 Hello 消息，那么即认为该邻接路由器失效。 Hello 间隔默认在 LAN 接口是 10 秒， T1 和更慢的 WAN 接口是 30 秒；而 dead 间隔默认为 hello 间隔的 4 倍。

2 ）广播 LSA 头信息到邻接路由器

当两台路由器建立邻接关系之后，并不急于发送包含 LSA 的包，而是先创建并发送 DD 包（其中包含了每个 LSA 的头信息）。这些头信息可以用来唯一地标识每个 LSA 。 DD 消息的传输使用的是 OSPF 定义的简单错误恢复过程。每个 DD 包分配一个序列号，接收端通过发送一个与接收到的 DD 包相同的包来进行确认。发送端使用的窗口大小为 1 ，确认之后再发送下一个 DD 包。

3 ）数据库描述交换：主 / 从关系

在邻接关系建立起来之后（邻接关系的 ExStart 阶段），邻接路由器需要在数据库交换时确定哪个路由器是主路由器，哪个路由器是从路由器。拥有最高 RID 的路由器为主路由器，它可以发起数据库交换。此时，主路由器向从路由器发送 DD 包，而从路由器进行确认，在整个 DD 交换过程中只有主路由器可以增加序列号。

4 ）请求、获得并应答 LSA

通过 LSA 头信息的交换，每台路由器获悉了邻接路由器的 LSA 列表，利用这些信息，路由器可以请求那些其 LSDB 中没有的 LSA 的完全版本。

要确定邻接路由器是否拥有一个 LSA 的更新版本，路由器需要在其 LSDB 中查看 LSA 的序列号，并与收到的 DD 包中的 LSA 的序列号进行比较。如果 DD 中 LSA 头信息的序列号更大，那么路由器就知道邻接路由器拥有更新的 LSA ，它会请求其发送该 LSA 的完全版本。（注意： LSA 的起始序列号为 0x80000001 ，每次递增 1 ，然后到 0x7FFFFFFF 又重新从 0x80000000 开始。如果 LSA 的序列号为 0x80000000 ， LSA 必须在全网重新洪泛一次）

路由器使用 LSR 来请求 LSA 。邻接路由器响应包含所需 LSA 完全版本的 LSU 。该进程完成，两台路由器进入完全状态，这表示它们之间完整交换过数据库，它们的 LSDB 记录一致。

LSR/LSU 进程使用可靠协议，所以需要进行应答。应答方式有两种：一种是直接使用收到的 LSU 包应答发送者，另一种是发送 LSAck 包来应答（其中包含了应答 LSA 信息头的列表）。