OSPF報(bào)頭及各種報(bào)文格式

要理解OSPF路由協(xié)議的工作原理，特別是路由更新機(jī)制，首先就要對(duì)它的各種報(bào)文格式有一個(gè)全面的了解。OSPF報(bào)文主要有5種：Hello報(bào)文、DD （Database Description，數(shù)據(jù)庫描述）報(bào)文、LSR （LinkState Request，鏈路狀態(tài)請(qǐng)求）報(bào)文、LSU（LinkState Update，鏈路狀態(tài)更新）報(bào)文和LSAck（LinkState Acknowledgment，鏈路狀態(tài)應(yīng)答）報(bào)文。它們各自在OSPF路由更新中所擔(dān)當(dāng)?shù)挠猛静灰粯?，?bào)文格式也存在比較大的差別。

9.2 OSPF報(bào)頭及各種報(bào)文格式

      OSPF報(bào)文直接封裝為IP協(xié)議報(bào)文，因?yàn)镺SPF是專為TCP/IP網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)的路由協(xié)議。以上所說到的五種OSPF報(bào)文使用相同的OSPF報(bào)頭格式，如圖9-9所示。

圖9-9  OSPF協(xié)議報(bào)頭格式

l   Version

版本字段，占1個(gè)字節(jié)，指出所采用的OSPF協(xié)議版本號(hào)，目前最高版本為OSPF v4，即值為4（對(duì)應(yīng)二進(jìn)制就是0100）。

l   PacketType

報(bào)文類型字段，標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)報(bào)文的類型。前面說了OSPF有5種報(bào)文，分別是：Hello報(bào)文、DD報(bào)文、LSR報(bào)文、LSU報(bào)文、LSAck報(bào)文。具體將在下面各小節(jié)介紹。

l   PacketLength：包長度字段，占2個(gè)字節(jié)。它是指整個(gè)報(bào)文（包括OSPF報(bào)頭部分和后面各報(bào)文內(nèi)容部分）的字節(jié)長度。

l   RouterID：路由器ID字段，占4個(gè)字節(jié)，指定發(fā)送報(bào)文的源路由器ID。

l   AreaID：區(qū)域ID字段，占4個(gè)字節(jié)，指定發(fā)送報(bào)文的路由器所對(duì)應(yīng)的OSPF區(qū)域號(hào)。

l   Checksum：校驗(yàn)和字段，占2個(gè)字節(jié)，是對(duì)整個(gè)報(bào)文（包括OSPF報(bào)頭和各報(bào)文具體內(nèi)容，但不包括下面的Authentication字段）的校驗(yàn)和，用于對(duì)端路由器校驗(yàn)報(bào)文的完整性和正確性。

l   AuType：認(rèn)證類型字段，占2個(gè)字節(jié)，指定所采用的認(rèn)證類型，0為不認(rèn)證，1為進(jìn)行簡單認(rèn)證，2采用MD5方式認(rèn)證。

Authentication：認(rèn)證字段，占8個(gè)字節(jié)，具體值根據(jù)不同認(rèn)證類型而定：認(rèn)證類型為不認(rèn)證時(shí)，此字段沒有數(shù)據(jù)，認(rèn)證類型為簡單認(rèn)證時(shí)，此字段為認(rèn)證密碼，認(rèn)證類型為MD5認(rèn)證時(shí)，此字段為MD5摘要消息。

9.2.1 OSPF Hello報(bào)文及格式

OSPF協(xié)議使用一種稱之為Hello的報(bào)文來建立和維護(hù)相鄰鄰居路由器之間的鏈接關(guān)系。這個(gè)報(bào)文很簡單的，容量很小，僅用來向鄰居路由器證明自己的存在，就像人與人之間的打招呼一樣。我們?cè)诘?章中已經(jīng)知道，RIP鄰居路由器之間的鄰接關(guān)系建立是都是定期的路由更新報(bào)文進(jìn)行的，通過定期的路由更新來同時(shí)向鄰居RIP路由器證明自己的存在。顯然OSPF的這種Hello報(bào)文更簡單，可大大減小網(wǎng)絡(luò)中的報(bào)文傳輸流量。

Hello報(bào)文被周期性（默認(rèn)為10秒）地發(fā)向鄰居路由器接口發(fā)送，如果在設(shè)定時(shí)間（默認(rèn)為40秒，通常至少是Hello包發(fā)送時(shí)間間接4倍）內(nèi)沒有收到對(duì)方OSPF路由器發(fā)送來的Hello報(bào)文，則本地路由器會(huì)認(rèn)為該對(duì)方路由器無效。報(bào)文內(nèi)容包括一些定時(shí)器設(shè)置、DR、BDR以及本路由器已知的鄰居路由器。整個(gè)Hello報(bào)文格式如圖9-10所示，上部分為圖9-9所示的OSPF報(bào)頭部分，下部分為Hello報(bào)文內(nèi)容部分。Hello報(bào)文內(nèi)容部分各字段說明如表9-1所示。

表9-1 Hello報(bào)文內(nèi)容部分字段說明

圖9-10 Hello報(bào)文格式

    從以上可以看出，在OSPF路由器上可以配置Hello報(bào)文的發(fā)送周期（相當(dāng)時(shí)Hello報(bào)文發(fā)送計(jì)時(shí)器，是基于接口來配置的），具體將在本章后面介紹。

9.2.2 OSPF DD報(bào)文及格式

DD報(bào)文是用來描述本地路由器的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫（LSDB），在兩個(gè)OSPF路由器初始化連接時(shí)要交換DD報(bào)文，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫同步。

DD報(bào)文內(nèi)容部分包括：DD報(bào)文序列號(hào)和LSDB中每一條LSA的頭部等，如圖9-11所示，對(duì)于的各字段說明如表9-2所示。對(duì)端路由器根據(jù)所收到的DD報(bào)文中的OSPF報(bào)頭就可以判斷出是否已有這條LSA。由于數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容可能相當(dāng)長，所以可能需要多個(gè)數(shù)據(jù)庫描述報(bào)文來描述整個(gè)數(shù)據(jù)庫。所以有三個(gè)專門用于標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)庫描述報(bào)文序列的比特位，即DD報(bào)文格式中的I、M和M/S這三位。接收方對(duì)報(bào)文的重新排序使其能夠真實(shí)地復(fù)制數(shù)據(jù)庫描述報(bào)文。

DD交換過程按詢問/應(yīng)答方式進(jìn)行，在DD報(bào)文交換中，一臺(tái)為Master（主）角色，另一臺(tái)為Slave（從）角色。Master路由器向從路由器發(fā)送它的路由表內(nèi)容，并規(guī)定起始序列號(hào)，每發(fā)送一個(gè)DD報(bào)文，序列號(hào)加1，Slave則使用Master的序列號(hào)進(jìn)行確定應(yīng)答。但是顯然，主從之間的關(guān)系會(huì)因每個(gè)DD交換的不同而不同。網(wǎng)絡(luò)中的所有路由器會(huì)在不同時(shí)刻作用，在這個(gè)過程中既可能是主路由器又可能是從路由器。

圖9-11 DD報(bào)文格式

表9-2 DD報(bào)文內(nèi)容部分字段說明

因?yàn)镈D報(bào)文僅在兩臺(tái)OSPF路由器初始化連接時(shí)才進(jìn)行DD交換，所以它沒有發(fā)送周期，以后的數(shù)據(jù)庫存同步是通過LSR、LSU和LSAck報(bào)文進(jìn)行同步的。

9.2.3 OSPF LSR報(bào)文及格式

LSR報(bào)文用于請(qǐng)求相鄰路由器鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中的一部分?jǐn)?shù)據(jù)。當(dāng)兩臺(tái)路由器互相交換完DD報(bào)文后，知道對(duì)端路由器有哪些LSA是本LSDB所沒有的，以及哪些LSA是已經(jīng)失效的，則需要發(fā)送一個(gè)LSR報(bào)文，向?qū)Ψ秸?qǐng)求所需的LSA。

LSR報(bào)文內(nèi)容包括所需的LSA摘要，具體格式如圖9-12所示，LSR報(bào)文內(nèi)容部分各字段說明如表9-3所示。

表9-3  LSR報(bào)文內(nèi)容部分字段說明

圖9-12 LSR報(bào)文格式

9.2.4 OSPF LSU報(bào)文及格式

LSU報(bào)文是應(yīng)LSR報(bào)文的請(qǐng)求，用來向?qū)Χ寺酚善靼l(fā)送所需的LSA，內(nèi)容是多條LSA完整內(nèi)容的集合，LSU報(bào)文內(nèi)容部分包括此次共發(fā)送的LSA數(shù)量和每條LSA的完整內(nèi)容，如圖9-13，報(bào)文內(nèi)容部分的丙個(gè)字段如表9-4所示。

圖9-13 LSU報(bào)文格式

有關(guān)LSA的類型參見本章9.1.5節(jié)。

LSU報(bào)文在支持組播和多路訪問的鏈路上是以組播方式將LSA泛洪出去的，并且對(duì)沒有收到對(duì)方確認(rèn)應(yīng)答（就是下面將要介紹的LSAck報(bào)文）的LSA進(jìn)行重傳，但重傳時(shí)的LSA是直接送到?jīng)]有收到確認(rèn)應(yīng)答的鄰居路由器上，而不再是泛洪。

表9-4  LSU報(bào)文內(nèi)容部分字段說明

9.2.5 OSPF LSAck報(bào)文及格式

LSAck報(bào)文是路由器在收到對(duì)端發(fā)來的LSU報(bào)文后所發(fā)出的確認(rèn)應(yīng)答報(bào)文，內(nèi)容是需要確認(rèn)的LSA頭部（LSA Headers），整個(gè)LSAck報(bào)文的格式如圖9-14所示。LSAck報(bào)文根據(jù)不同鏈路以單播或組播形式發(fā)送。

圖9-14 LSAck報(bào)文格式