开放最短路径优先协议

目录

第一阶段：邻居发现（Neighbor Discovery）

核心目标

详细流程

第二阶段：邻接建立与LSDB同步（Database Synchronization）

核心目标

详细流程

步骤1：触发邻接建立

步骤2：主从选举（Master/Slave Negotiation）

步骤3：交换LSDB摘要（Exchange LSDB Catalogs）

步骤4：请求缺失LSA（Link State Request）

步骤5：同步完整LSA（Link State Update）

概述

1. 邻居发现与DR/BDR角色

2. LSDB同步（新路由器 ↔ DR/BDR）

3. 洪泛更新全网（DR主导）

4. 全网路由表更新

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第一阶段：邻居发现（Neighbor Discovery）

核心目标

确认相邻路由器的物理连通性和协议兼容性，建立基础邻居关系（Neighbor Adjacency）。

详细流程

1.主动发送 Hello 报文

• 每个OSPF路由器周期性（默认每10秒）从所有启用OSPF的接口组播发送 Hello 报文。

• 目的地址：224.0.0.5（AllSPFRouters）

  组播地址	224.0.0.5 确保只有OSPF路由器处理报文，减少其他设备负担

• 携带关键信息：

字段	作用
Router ID	发送方唯一标识（如手动配置或最大IP的接口地址）
Area ID	发送接口所属区域（如Area 0）
Network Mask	发送接口的子网掩码
Hello Interval	Hello包发送间隔（默认10s）
Dead Interval	邻居失效超时（默认40s）
Neighbors	已知邻居的Router ID列表（初始为空）

2.接收并解析 Hello 报文

当路由器R2收到邻居R1的Hello报文时：

• 记录邻居信息：
  将R1的 Router ID 加入本地邻居表（Neighbor Table），状态标记为 Init（单向发现）。

3.双向确认（2-Way 状态）

• R2在下一个Hello报文中，将R1的Router ID加入 Neighbors 字段列表。

• 当R1收到R2的Hello报文（其中包含自己的Router ID）时：

  • 确认R2已感知到自己 → 双向通信建立！

  • 将R2的邻居状态更新为 2-Way（稳定邻居状态）。

第二阶段：邻接建立与LSDB同步（Database Synchronization）

核心目标

在已建立的邻居关系（2-Way状态）基础上，与特定邻居（DR/BDR） 建立邻接关系（Adjacency），同步链路状态数据库（LSDB），确保区域内所有路由器拥有完全一致的拓扑视图。

详细流程

步骤1：触发邻接建立

• 条件：

  • 在广播网络中，非DR/BDR路由器只与 DR 和 BDR 建立邻接。

  • OSPF——DR及BDR详解_dr和bdr-CSDN博客

  • 点对点链路中，所有邻居直接建立邻接。

• 动作：
  路由器向目标邻居（DR/BDR）发送 DBD（Database Description）报文，进入 ExStart 状态。

🌟 关键设计：通过DR/BDR集中管理同步，避免全互联洪泛风暴（N台路由器需建立O(N)邻接关系 → 优化为O(1)）。

步骤2：主从选举（Master/Slave Negotiation）

• 交换空DBD：
  双方互发无LSA摘要的DBD（Flags字段标记I=1, M=1, MS=1），声明自己希望成为Master。

• 选举规则：

  • 比较双方的 Router ID，较大者成为 Master（控制序列号同步）。

  • 状态迁移：ExStart → Exchange。

步骤3：交换LSDB摘要（Exchange LSDB Catalogs）

• Master主导传输：
  Master发送携带 LSA头部摘要 的DBD报文（Flags: M=1, MS=1），序列号按序递增（Seq=Y+1, Y+2...）。

• #用抓包工具抓包后，打开ospf的DBD包，可看到这些数据I为1，表示本地发出的第一个DBD包M为0，表示本地发出的最后一个DBD包MS为1，代表主，为0代表从		#ospf的主从关系表示的BR，BDR
  

• Slave确认摘要：
  Slave收到DBD后，回复相同序列号的DBD报文（包含自身摘要）。

• 摘要内容：
  每个LSA摘要包含：

  字段	作用
  LSA Type	类型（如1-Router, 2-Network）
  Link State ID	唯一标识LSA
  Advertising Router	通告该LSA的路由器ID
  Sequence Number	版本标识（越大越新）
  Checksum	数据完整性校验

• 状态保持：Exchange

步骤4：请求缺失LSA（Link State Request）

比对摘要差异：
双方根据收到的DBD报文，对比本地LSDB：

• 若发现对方有更新的LSA（序列号更高）→ 标记为 Need to Request

• 若对方缺失本地持有的LSA → 标记为 Need to Send

• 发送LSR：
  通过 LSR（Link State Request） 报文精准请求缺失的LSA（指定Type/Link State ID/Adv Router）。
  状态迁移：Exchange → Loading

步骤5：同步完整LSA（Link State Update）

• 响应LSU：
  收到LSR后，通过 LSU（Link State Update） 报文发送完整的LSA数据。

• 可靠传输：
  接收方必须回复 LSAck（Link State Acknowledgment） 确认收到。

• 循环直至完成：
  重复 LSR → LSU → LSAck 过程，直到双方LSDB完全一致。
  状态迁移：Loading → Full（邻接建立完成）

• 💡 洪泛的起点：
  新路由器同步完成后，立即洪泛自身的 Router-LSA（Type 1），宣告加入网络。

• 

概述

1. 邻居发现与DR/BDR角色

新路由器周期性发送Hello报文（目的IP：224.0.0.5），所有直连OSPF路由器都会回复（非仅DR/BDR）。

新路由器会与所有邻居建立2-Way关系，但仅与DR/BDR建立邻接（Adjacency） 用于LSDB同步。

非DR/BDR路由器间保持2-Way状态，不交换LSDB（避免洪泛风暴）。

2. LSDB同步（新路由器 ↔ DR/BDR）

通过DBD摘要比对 → LSR精准请求 → LSU发送数据，新路由器获取全网拓扑信息。

DR也会学习新路由器的LSA（如它的直连网络），存入本地LSDB。

同步阶段仅更新新路由器和DR/BDR的LSDB，其他路由器尚未感知

3. 洪泛更新全网（DR主导）

新路由器洪泛自身LSA：
同步完成后，新路由器立即洪泛 Router-LSA（Type 1），宣告自身加入。

洪泛规则

• 广播网络：新路由器将LSA单播给DR → DR通过组播224.0.0.5转发给全网。

• 点对点网络：新路由器直接组播洪泛给邻居。

每台路由器收到新LSA后：

1. 存入LSDB

2. 向其他邻接邻居转发（除接收端口）

3. 回复LSAck确认
   → 直至全网LSDB一致。

4. 全网路由表更新