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）。本文出自 “第二次启航” 博客，请务必保留此出处http://riser.blog.51cto.com/252482/57352