OSPF - Part 4：OSPF 邻居状态及邻居关系的建立

本文分析了OSPF路由器在邻居发现和邻接过程中所经历的状态，详细研究了OSPF的各个状态，包括：Down、Attempt、Init、2-way、Exstart、Exchange、Loading和Full。

1. OSPF 邻居状态

当 OSPF 与邻居形成邻接时，在路由器完全邻接状态之前，连接会经历几个状态，本节将详细描述每个状态。

Down

[!CAUTION]

邻居状态机的初始状态，是指在过去的Dead-Interval时间内没有收到对方的Hello报文。

Down状态是第一个 OSPF 邻居状态，表示未收到来自邻居的Hello 数据包（4 x Hello Interval 计时器）到期时，OSPF 状态将从Full或2-Way 状态转换为Down 状态，这意味着 OSPF 已与其邻居失去通信，现在被视为不可访问或已失效。

这是一种特殊状态，仅用于非广播多路访问( NBMA ) 网络中手动配置的邻居，它表示路由器正在通过单播向非广播多路访问( NBMA ) 环境中的邻居发送Hello数据包，但在死亡间隔(4 x Hello 间隔)内未收到回复。

NBMA 网络的一个示例是帧中继网络，其中没有内在的广播和多播功能。

Attempt

[!CAUTION]

只适用于NBMA类型的接口，处于本状态时，定期向那些手工配置的邻居发送Hello报文。

Down/Attempt

发送hello包，10s一次/40s超时，低速链路NBMA，30s一次/120s超时。

组播hello地址：224.0.0.5 收到hello结束。

Init

[!CAUTION]

本状态表示已经收到了邻居的Hello报文，但是该报文中列出的邻居中没有包含我的Router ID（对方并没有收到我发的Hello报文）。

收到邻居hello，且nbr列表中没有本地RID。收到邻居hello，且nbr列表中有本地RID，结束。

排错： 如果对方一直收不到你的hello包，有可能是把你过滤了，防火墙、acl，策略都有可能，就会一直处于init状态。

2-Way

[!CAUTION]

本状态表示双方互相收到了对端发送的Hello报文，建立了邻居关系。在广播和NBMA类型的网络中，两个接口状态是DROther的路由器之间将停留在此状态。其他情况状态机将继续转入高级状态。

邻居双方互相发现，邻居关系建立完成。

在MA网络中需要选择DR，P2P网络不需要选择DR。 DRother之间保持2-way状态不在继续下面的LSA交换。

排错：

MA网络中，如果双方优先级都设置成了0，那么都不是DR，那么就不行，一直保持2-way状态。

此状态表示已从邻居路由器收到Hello数据包，但接收路由器的 ID 未在Hello数据包中列出。当路由器从邻居收到Hello数据包时，它应该列出发送者的路由器 ID，以确认它之前已收到有效的Hello数据包。

此状态描述的是双向通信状态，双向意味着每个路由器都已接收到对方的Hello数据包，并且每个路由器都可以看到Hello数据包的邻居字段中包含的自己的路由器 ID 。

在广播媒体（例如 LAN）和非广播多路访问( NBMA ) 网络（例如帧中继、ATM、X.25）上，路由器仅在与指定路由器( DR ) 和备份指定路由器( BDR ) 连接时才会进入Full State。但是，它将与所有其他邻居保持双向状态。

当2-Way 状态完成后，将选举出DR和DBR路由器，因为它们位于广播或NBMA 网络上。

Exstart

[!CAUTION]

在此状态下，路由器和它的邻居之间通过互相交换DD报文（该报文并不包含实际的内容，只包含一些标志位）来决定发送时的主/从关系。建立主/从关系主要是为了保证在后续的DD报文交换中能够有序的发送。

交换第一个DD，选择主从，根据Routher-ID大小，大的为主。

排错：

确保双方MTU值(最大传输单元)保持一致。如果主发了5个包，从只能回了2个包，双方交换时，顺序就会错乱。

此状态表明已选出DR和BDR，并确定了主从关系。还选择了用于形成邻接关系的初始序列号。具有最高路由器 ID的路由器将成为主路由器并开始交换链路状态数据。只有主路由器才能增加序列号。

Exchange

[!CAUTION]

路由器将本地的LSDB用DD报文来描述，并发给邻居。

主先发送DD，从向主确认。

排错：

确保双方MTU值(最大传输单元)保持一致。

在此状态下，OSPF 路由器会交换数据库描述符( DBD ) 数据包。这些数据包包含描述整个链路状态数据库( LSD ) 内容的链路状态通告( LSA ) 标头。路由器收到的数据库描述符( DBD )的内容会与其自己的链路状态数据库( LSD ) 进行比较，以检查其邻居是否有可用的更改或其他链路状态信息。

Loading

[!CAUTION]

路由器发送LSR报文向邻居请求对方的DD报文。

根据DD报文，向邻居发送LSR，请求LS（链路状态）。邻居回复LSR，发送LSU，建立LSDB。收到LSU后，回复LSACK。

排错：

如果一直卡在loading状态，问题可能是最大的LSA数量。 OSPF能够接受的LSA数量是有限的，如果管理员因为设备性能问题，对LSA的数量进行了限制，比如限制为只能收10个，那么到收到第11个的时候，就认为超限，一旦超限就有可能卡在loading状态加载不完。

在这种状态下，路由器根据邻居提供的数据库描述符( DBD ) 交换完整的链路状态信息，OSPF 路由器发送链路状态请求( LSR ) 并接收包含所有链路状态通告( LSA ) 的 链路状态更新( LSU ) 。

链路状态更新( LSU) 实际上充当一个信封，其中包含所有链路状态通告( LSA ) – 这些通告已发送给邻居，以告知新的变化或了解到新的网络。