OSPF状态机详细过程简析
一、邻居关系建立
状态含义：
down：这是邻居的初始状态，表示没有从邻居收到任何信息。
init：在此状态下，路由器已经从邻居收到了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，表示尚未与邻居建立双向通信关系。
2-way：在此状态下，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，已确认可以双向通信。
邻居建立过程如下：
１、rta和rtb的router id分别为1.1.1.1和2.2.2.2。当rta启动ospf后，rta会发送第一个hello报文。此报文中邻居列表为空，此时状态为down，rtb收到rta的这个hello报文，状态置为init。
２、rtb发送hello报文，此报文中邻居列表为空，rta收到rtb的hello报文，状态置为init。
３、rtb向rta发送邻居列表为1.1.1.1的hello报文，rta在收到的hello报文邻居列表中发现自己的router id，状态置为2-way。
４、rta向rtb发送邻居列表为2.2.2.2的hello报文，rtb在收到的hello报文邻居列表中发现自己的router id，状态置为2-way。
因为邻居都是未知的，所以hello报文的目的ip地址不是某个特定的单播地址。邻居从无到有，ospf采用组播的形式发送hello报文（目的地址224.0.0.5）。
二、lsdb同步（一）
状态含义：
exstart（信息交换初始状态）：邻居状态变成此状态以后，路由器开始向邻居发送dd报文。master/slave关系是在此状态下形成的，初始dd序列号也是在此状态下确定的。在此状态下发送的dd报文不包含链路状态描述。
exchange（信息交换状态）：在此状态下，路由器与邻居之间相互发送包含链路状态信息摘要的dd报文。
loading（加载）：在此状态下，路由器与邻居之间相互发送lsr报文、lsu报文、lsack报文。
full：lsdb同步过程完成，路由器与邻居之间形成了完全的邻接关系。
lsdb同步过程如下：
１、rta和rtb的router id分别为1.1.1.1和2.2.2.2并且二者已建立了邻居关系。当rta的邻居状态变为exstart后，rta会发送第一个dd报文。此报文中，dd序列号被随机设置为x，i-bit设置为1，表示这是第一个dd报文，m-bit设置为1，表示后续还有dd报文要发送，ms-bit设置为1，表示rta宣告自己为master。
２、当rtb的邻居状态变为exstart后，rtb会发送第一个dd报文。此报文中，dd序列号被随机设置为y（i-bit=1，m-bit=1，ms-bit=1，含义同上）。由于rtb的router id较大，所以rtb将成为真正的master。收到此报文后，rta会产生一个negotiation-done事件，并将邻居状态从exstart变为exchange。
３、当rta的邻居状态变为exchange后，rta会发送一个新的dd报文，此报文中包含了lsdb的摘要信息，序列号设置为rtb在步骤2中使用的序列号y（隐式确认），i-bit=0，表示这不是第一个dd报文，m-bit=0，表示这是最后一个包含lsdb摘要信息的dd报文，ms-bit=0，表示rta宣告自己为slave。收到此报文后，rtb会产生一个negotiation-done事件，并将邻居状态从exstart变为exchange。
４、当rtb的邻居状态变为exchange后，rtb会发送一个新的dd报文，此报文包含了lsdb的摘要信息，dd序列号设置为y+1, ms-bit=1，表示rtb宣告自己为master。
５、虽然rta不需要发送新的包含lsdb摘要信息的dd报文，但是作为slave，rta需要对master发送的每一个dd报文进行确认。所以，rta向rtb发送一个新的dd报文，序列号为y+1，该报文内容为空。发送完此报文后，rta产生一个exchange-done事件，将邻居状态变为loading。rtb收到此报文后，会将邻居状态变为full（假设rtb的lsdb是最新最全的，不需要向rta请求更新）。
三、lsdb同步（二）
１、rta开始向rtb发送lsr报文，请求那些在exchange状态下通过dd报文发现的、并且在本地lsdb中没有的链路状态信息。
２、rtb向rta发送lsu报文，lsu报文中包含了那些被请求的链路状态的详细信息。rta在完成lsu报文的接收之后，会将邻居状态从loading变为full。
３、rta向rtb发送lsack报文，作为对lsu报文的确认。rtb收到lsack报文后，双方便建立起了完全的邻接关系。
从建立邻居关系到同步lsdb的过程较为复杂，错误的配置或设备链路故障都会导致无法完成lsdb同步。为了快速排障，最关键的是要理解不同状态之间切换的触发原因。
四、整体流程图
这是形成邻居关系的过程和相关邻居状态的变换过程。
down：这是邻居的初始状态，表示没有从邻居收到任何信息。在nbma网络上，此状态下仍然可以向静态配置的邻居发送hello报文，发送间隔为pollinterval，通常和router deadinterval间隔相同。
attempt：此状态只在nbma网络上存在，表示没有收到邻居的任何信息，但是已经周期性的向邻居发送报文，发送间隔为hellointerval。如果router deadinterval间隔内未收到邻居的hello报文，则转为down状态。
init：在此状态下，路由器已经从邻居收到了hello报文，但是自己不在所收到的hello报文的邻居列表中，表示尚未与邻居建立双向通信关系。在此状态下的邻居要被包含在自己所发送的hello报文的邻居列表中。
2-way received：此事件表示路由器发现与邻居的双向通信已经开始（发现自己在邻居发送的hello报文的邻居列表中）。init状态下产生此事件之后，如果需要和邻居建立邻接关系则进入exstart状态，开始数据库同步过程，如果不能与邻居建立邻接关系则进入2-way。
2-way：在此状态下，双向通信已经建立，但是没有与邻居建立邻接关系。这是建立邻接关系以前的最高级状态。
1-way received：此事件表示路由器发现自己没有在邻居发送hello报文的邻居列表中，通常是由于对端邻居重启造成的。
exstart：这是形成邻接关系的第一个步骤，邻居状态变成此状态以后，路由器开始向邻居发送dd报文。主从关系是在此状态下形成的；初始dd序列号是在此状态下决定的。在此状态下发送的dd报文不包含链路状态描述。
exchange：此状态下路由器相互发送包含链路状态信息摘要的dd报文，描述本地lsdb的内容。
loading：相互发送ls request报文请求lsa，发送ls update通告lsa。
full：两台路由器的lsdb已经同步。
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状态含义：
down：这是邻居的初始状态，表示没有从邻居收到任何信息。
init：在此状态下，路由器已经从邻居收到了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，表示尚未与邻居建立双向通信关系。
2-way：在此状态下，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，已确认可以双向通信。
邻居建立过程如下：
１、rta和rtb的router id分别为1.1.1.1和2.2.2.2。当rta启动ospf后，rta会发送第一个hello报文。此报文中邻居列表为空，此时状态为down，rtb收到rta的这个hello报文，状态置为init。
２、rtb发送hello报文，此报文中邻居列表为空，rta收到rtb的hello报文，状态置为init。
３、rtb向rta发送邻居列表为1.1.1.1的hello报文，rta在收到的hello报文邻居列表中发现自己的router id，状态置为2-way。
４、rta向rtb发送邻居列表为2.2.2.2的hello报文，rtb在收到的hello报文邻居列表中发现自己的router id，状态置为2-way。
因为邻居都是未知的，所以hello报文的目的ip地址不是某个特定的单播地址。邻居从无到有，ospf采用组播的形式发送hello报文（目的地址224.0.0.5）。
二、lsdb同步（一）
状态含义：
exstart（信息交换初始状态）：邻居状态变成此状态以后，路由器开始向邻居发送dd报文。master/slave关系是在此状态下形成的，初始dd序列号也是在此状态下确定的。在此状态下发送的dd报文不包含链路状态描述。
exchange（信息交换状态）：在此状态下，路由器与邻居之间相互发送包含链路状态信息摘要的dd报文。
loading（加载）：在此状态下，路由器与邻居之间相互发送lsr报文、lsu报文、lsack报文。
full：lsdb同步过程完成，路由器与邻居之间形成了完全的邻接关系。
lsdb同步过程如下：
１、rta和rtb的router id分别为1.1.1.1和2.2.2.2并且二者已建立了邻居关系。当rta的邻居状态变为exstart后，rta会发送第一个dd报文。此报文中，dd序列号被随机设置为x，i-bit设置为1，表示这是第一个dd报文，m-bit设置为1，表示后续还有dd报文要发送，ms-bit设置为1，表示rta宣告自己为master。
２、当rtb的邻居状态变为exstart后，rtb会发送第一个dd报文。此报文中，dd序列号被随机设置为y（i-bit=1，m-bit=1，ms-bit=1，含义同上）。由于rtb的router id较大，所以rtb将成为真正的master。收到此报文后，rta会产生一个negotiation-done事件，并将邻居状态从exstart变为exchange。
３、当rta的邻居状态变为exchange后，rta会发送一个新的dd报文，此报文中包含了lsdb的摘要信息，序列号设置为rtb在步骤2中使用的序列号y（隐式确认），i-bit=0，表示这不是第一个dd报文，m-bit=0，表示这是最后一个包含lsdb摘要信息的dd报文，ms-bit=0，表示rta宣告自己为slave。收到此报文后，rtb会产生一个negotiation-done事件，并将邻居状态从exstart变为exchange。
４、当rtb的邻居状态变为exchange后，rtb会发送一个新的dd报文，此报文包含了lsdb的摘要信息，dd序列号设置为y+1, ms-bit=1，表示rtb宣告自己为master。
５、虽然rta不需要发送新的包含lsdb摘要信息的dd报文，但是作为slave，rta需要对master发送的每一个dd报文进行确认。所以，rta向rtb发送一个新的dd报文，序列号为y+1，该报文内容为空。发送完此报文后，rta产生一个exchange-done事件，将邻居状态变为loading。rtb收到此报文后，会将邻居状态变为full（假设rtb的lsdb是最新最全的，不需要向rta请求更新）。
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