OSPF邻居关系建立过程详解

以上图为例，在初始情况下，A、B在某个接口激活了OSPF后，都会开始在这个接口上去发组播的OSPF Hello包，目的是发现OSPF邻居。Hello包里，有个active neighbor字段，用来存储路由器在某个OSPF接口上发现的邻居，当然，初始情况下，这个Hello包里是不包含任何活跃的邻居的（也就没有active neighbor字段），因为他谁也没发现。

当OSPF路由器（B）在某个OSPF接口上收到邻居发来的Hello包（里面没有装active neighbor），它会记录下A（在自己的OSPF接口数据结构中）并且将A的状态视为init，然后将A的Router-ID存储在自己将要发送的Hello包的active neighbor字段里发送出去，这样A就会收到这个hello包，并且在这个hello包当中找到自己的Router-ID，那么A会认为，与B已经完成了双边关系的建立，因此A会将B的邻居状态置为two-way。与此同时，A也会继续发送Hello包，并且将B的Router-ID放置于Hello包的active neighbor字段中，而B收到这个Hello包并看见了自己的Router-ID后，B也会将A的状态置为two-way，至此OSPF的第一个稳态就达到了。

接下来A、B会进入ex-start状态并开始进行Master、Slave的协商，协商M/S的目的是为了决定在后续的LSA交互中，谁来决定DD（Database Description）报文的序列号（Sequence Number），而Router-ID大的那个OSPF路由器的接口将会成为Master，由它来决定DD Sequence Number，对端则成为slave。这里要注意Master不是DR，要注意与DR的概念进行区分。这个协商过程，是由交互DBD包实现的，使用的是空的DBD包，也就是不包含任何LSA头部的DBD包，这个包当中，有三个位非常关键：I、M、MS。用于ex-start阶段协商Master/Slave的DBD包，I位（或叫做init位）都是置0的，另外MS位如果置1，表示DBD报文始发路由器认为自己的Master，当然起初大家都这么认为，在一系列DBD交换后，就会得到选举结果，被选举为Slave的OSPF接口会将发送的DBD包MS位置为0；另外M位表示More，如果一个OSPF接口发送的DBD包M位置1，在表示这不是最后一个DBD，后续还有DBD包待发送。

当OSPF接口收到一个DBD包且其中I位置0的时候，它就知道与该邻居的ex-start阶段已经过去了，于是将邻居的状态置为ex-change，并存储对端发来的DBD包所包含的LSA 头部，当然，他自己也发送关于自己OSPF Database（DB）的摘要给邻居。如此一来，双方都能通过DBD的交互，了解到对方OSPF DB中的摘要情况。在这个过程中，可能交互数个DBD报文，并要注意，这些报文的I位都置0，且M位一般也置0，除非这是某个OSPF接口发送的最后一个DBD包。

当Ａ收到一个M位置0的DBD包的时候，它就知道，这是邻居发来的最后一个DBD包了，如果它搜集完这个邻居（假设是B）发来的DBD并且发现，这些DBD里有它感兴趣的LSA，它期望更详细的LSA信息时，它将B置为Loading状态，并且开始发送LSR报文去请求特定LSA的详细信息。B收到这个LSR后，会以LSU进行回应，其中就包含了对方请求的LSA详细信息，因此，只有在LSU报文中，才能看到LSA的完整信息。收到LSU后，A将LSU中所包含的LSA放进自己的LSDB，并且给B发一个Lsack进行确认。当OSPF接口上所有的待请求的LSA全部收到更新后，它会将邻居置为FULL。至此，OSPF邻接关系的建立达到全毗邻。

在这里我们有个地方需要留意，我们通常说，OSPF路由器A与B进入了xx状态，其实这句话并不严谨，原因之一，是因为OSPF是接口敏感型协议，许多的操作都是以OSPF接口作为立足点去考虑的，譬如邻居关系的建立，再如DR和BDR，我们不能说一台路由器是DR，准确的说，应该是某路由器的某个接口是DR；再者，说两台路由器之间是xx状态，这个也不严谨，所谓的邻居状态，必须是以某台路由器为观察点，在其某个接口上观察到的某个邻居的状态，因此可能出现的一个情况是，在A上，看到的B的状态为Loading，但是在B上，A的状态已经是FULL了。

下面是关于状态机的详细解释：

1.Down 

在DOWN状态下，OSPF接口仍然有尝试发现邻居的意愿，因此会不断的发送组播hello包。

2.Attempt

如果一个路由器，它邻居处于这种状态，则表示它从邻居没有收到任何信息，但是做了努力来与邻居联系。

仅在NBMA网络上存在，当NBMA网络上具有DR选取资格的路由器和其邻居路由器相连的接口开始变为有效(Activ/e)时,或者当这台路由器成为DR或BDR时,这台具有DR选取资格的路由器将会把邻居路由器的状态转换到Attempt状态。在Attempt状态下,路由器将使用hellointerval时间代替pollinterval的时间来作为向邻居发送hello数据包的时间间隔。

3.init 

当OSPF接口收到链路上某个邻居发来的第一个HELLO包的时候，它会在接口上将该邻居置为init状态，注意这个hello包中可能并未包含任何的邻居信息。但是这至少证明，我这个OSPF接口在这个链路上，至少有个活的邻居。下面是一个没有发现任何active neighbor的hello包：

4.Two-way

当OSPF路由器在某个链路上发现了邻居后，它自己发送的hello包里就会增加active neighbor字段，用于存储在该链路上发现的OSPF邻居。当一台OSPF router看到自己（的RouterID）出现在邻居发过来的的hello分组中，它就会将该邻居置为Two-way。该状态是OSPF邻居之间可以具有的最基本的关系，也是第一个稳态，但是此时两者还不能共享路由信息。下面是一个已经在链路上发现了邻居1.1.1.1的hello：

5.ExStart

一台OSPF路由器在将某个邻居置为2way状态后，就开始发送空的DBD包，用于协商master/slave。这个就是ex-start状态。两台router间用空的BDB 分组确定master和slave关系（注意不是DR和BDR），

在DBD包中有3个标记位用来管理邻接关系的建立过程：

• I位    或称为初始位（initial bit） 用于ex-start协商主从关系的初始化协商的DBD包，该位置1

• M位    或称为后继位（More bit) 如果这不是OSPFrouter发送的最后一个DBD，该位置1

• MS位   或称为主/从位（Master/slave bit） 如果始发路由器是Master，则该位置1

如果某台OSPF router收到邻居发来的DBD，I位也就是init位置0，则意味着ex-start状态结束，并且MS/slave已经选出来了，那么该路由器会将邻居置为exchange状态，开始用包含LSA头部的DBD交换各自的LSBD。

下面是一个用于初始化协商的DBD消息：

6.Exchange状态

这个过程，双方使用包含自己LSA头部的DBD报文进行交互，并且将对方发过来的LSA头部、并且自己感兴趣的LSA（或自己没有的LSA）存储在一个本地OSPF接口的队列里，以便在下一个阶段进行LSA详细信息的请求。当某个OSPF接口收到邻居发来的DBD，M位置0，则表示对方已经发完DBD了，与此同时，如果该路由器的这个OSPF接口上存在待请求的LSA，那么它会将这个邻居置为loading状态。

下面是一个装载了LSA头部的DBD消息：

7.loading 状态

OSPF router使用LSR去请求LSA的详细信息，对方使用LSU发来更新，因此只有LSU里才有LSA的完整信息。在收到LSU后，一方面本地使用LSAack进行确认，另一方面将LSU中包含的LSA装载进自己的LSDB。

以下是一个LSR消息，非常的简单：

接着是一个LSU消息，里头包含了LSA的完整信息，LSA这里暂时不做详细介绍，请看下文：

8.Full Adjacency状态

Loading 状态结束后，也就是本地OSPF接口上再没有待更新的LSA队列后，将邻居置为FULL。

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