协议交互过程概述

设备直连，运行 OSPF 协议，大致交互过程如下：
1）彼此发现：设备开始相互发送 Hello 报文，组播 224.0.0.5 地址，发现彼此 ⇒ 建立邻居关系（无路由交互的关系）；
2）协商主从：邻居间协商主从，用于确定数据同步的 DD 报文起始序列号；此时 DD 为 First DD 报文；
3）数据选择：通过 DD 报文，相互描述各自的 LSDB 信息，仅包含数据的摘要信息，以供对方选择数据条目；
4）数据同步：请求 LSA 信息，响应 LSA 信息，汇总收到的 LSA 信息后，形成 LSDB 信息 ⇒ 建立邻接关系（有路由交互的关系）；
3）路由计算：路由器利用 LSDB 信息，并使用 SPF 算法，来生成最短路径树，以形成路由表；每个路由器都有自己的树；

邻居状态转换：Down ⇒ Init ⇒ 2-Way

1）Down：邻居关系的初始状态，表示未从邻居收到任何信息。当两台路由器配置 OSPF 后，邻居状态为 Down 状态；
2）Init：路由器已从邻居收到 Hello 报文，但是自己的 Router ID 不在所收到的 Hello 报文的邻居列表中；
3）2-way：路由器发现自己的 Router ID 存在于收到的 Hello 报文的邻居列表中（及邻居明确当前路由器的存在）；

关于 Attempt 状态

在 FR 下会出现 Attempt 状态；

建立邻居关系的条件

1）Hello-Interval / Router-Dead-Interval 时间相同；
2）OSPF Area 要相同；
3）网络类型要求相同：虽然不影响邻居关系的建立以及 LSA 同步，但 LSA 所描述两端网络类型不同，会影响 SPF 计算；
4）Options 选项要一致，即支持功能相同；
5）Router-ID 不能冲突；

数据互相同步：ExStart ⇒ Exchange

RTA 与 RTB 发送 DD 报文时，都会使用自己的序列号，因此需要协商初时的序列号（选举主从）。“隐式确认”（两者使用相同的机制确认序列号，而不是协商机制来确认序列号。这里机制便是 Router ID 大，则使用其序列号），然后基于该序列号开始同步数据。目的是控制交互报文的序列号（路由的数据包的更新序列号），以保证同步机制可靠；

该阶段的 DD 报文包含 LSA 的头部信息，用来描述 LSDB 的摘要信息：

ExStart

进入 ExStart 阶段，核心任务是选举主从（Master/Slave）：
1）通过 DD 交互，选举主从，Rouer ID 大为 Master，并使用其序列号；

在 ExStart 中，DD 只有“头部信息”，没有“摘要信息” ⇒ 足够完成主从选举

Exchange

进入 Exchange 阶段，这里的 DD 包含“摘要信息”，即开始同步数据库：
1）当主从选举结束后，Slave 进入 Exchange 状态，并由 Slave 主动发送 DD 报文，其使用 Master 的序列号；
2）当收到 Slave 的 DD 报文后，Master 进入 Exchange 状态；
3）此时 Slave 发送的 DD 报文包含完整的摘要信息，Master 也响应 DD 报文； ⇒ 双发交互；
4）最后收到 DD 的路由器，需要使用空的 DD 报文进行确认，序列号需要加一（但实际抓包显示未增加）

在 Exchange 中，DD 包含完整的摘要信息（类似于目录，是对整个数据库的摘要） ⇒ 以完成对数据的筛选

建立邻接关系：Loading ⇒ Full

1）Loading：在此状态下，路由器与邻居之间相互发送 LSR 、LSU 、LSAck 报文；
2）Full：路由器已完成了与邻居的 LSDB 同步；

1）RTA，在根据 Exchange 阶段的 DD 确定需要的（缺少的）路由信息之后，发送 LSR 向对方请求需要的 LSA 数据；
2）RTB，响应 LSU 报文（发送对方需要的 LSA 数据）；
3）RTA，响应 LSAck 报文，以确认收到 LSA 信息；⇒ 这是“显式确认”，对比前面“隐式确认（没有 ACK 确认）”

邻居状态维护：Full ⇒ Down

OSPF 通过周期性的向邻居发送 Hello 报文来实现邻居检测：

IP.OSPF.Hello-Interval：该字段为发送 Hello 报文的时间间隔；在以太网中，为 10s 时间；

IP.OSPF.Router-Dead-Interval：该字段指定的时间超时来判断邻居失效；通常为 Hello Interval * 4（40s）；如果该时间未收到 Hello 则认为邻居关系解除，关系进入 Down 状态；

常见问题

Q：对端通过 OSPF 学习到的路由条目，出接口、下一跳分别是什么？
A：出接口为接收 OSPF 路由条目的接口；下一跳为 OSPF 报文的源地址；（需要进一步确认）

邻居关系建立失败的原因

邻居关系建立失败的常见原因有：
Router ID 冲突
区域 ID 不匹配
网络掩码不匹配
MTU 不一致
MA 网络中，所有设备的 DR 优先级设置为 0
认证密码不匹配
接口被设置为 silent-interface
时间参数不匹配

开启 OSPF 调试：

<R1>terminal debugging 
Info: Current terminal debugging is on.

<R1>debugging ospf packet interface GigabitEthernet 0/0/0
...

<R1>display ospf interface GigabitEthernet 0/0/0 verbose 
	 OSPF Process 1 with Router ID 10.0.1.1
 Interface: 10.0.12.1 (GigabitEthernet0/0/0)
 Cost: 1       State: DR        Type: Broadcast    MTU: 1500  
 Priority: 1
 Designated Router: 10.0.12.1
 Backup Designated Router: 0.0.0.0
 Timers: Hello 10 , Dead 40 , Poll  120 , Retransmit 5 , Transmit Delay 1 
  IO Statistics
             Type        Input     Output
            Hello           36         36