动态路由协议 OSPF 工作过程 之 状态机维度

状态机  ：

             #   什么是状态机呢 ？

                  状态机  ： 就是 OSPF 路由间的邻居关系所在的不同阶段

                  不同的关系 就是 不同的状态机

OSPF 的状态机  ：

                   #   我们用 思科 的PPT 来介绍 OSPF 的状态机 

                    

                     #  里面所有黄颜色方框里 标定的就是 状态机 

                         有 ：  Down State,     Init  State        Two-Way  State  

                     #  有两台路由器 A,B 。

                         最一开始，就谁还不认识谁，互相不认识（ 此时的状态就是 Down State ）

                       

                         A 先发了消息（ 可以看到，是以组播的形式--- 224.0.0.5 ） 发了一个 Hello 包

                         包里的内容是  我是 172.16.5.1 （ RID ）并且 我谁都不认识 ！！

                         目的就是，当别人收到自己的 Hello 包，能和自己联系下，交个朋友 ！！

                       

                          A，一发完 Hello 包后，它的状态就不一样了，就发生变化了 :

                         从 Down State变为了 Init State   

                         接着， B 给 A 回了个 Hello 包，包里是 ： 我是 172.16.5.2 并且我见过 172.16.5.1

                         这几说明，B 之前认识我（ A ），

                         那 A 收到了 B 的 Hello 包，A 就知道了 B 是谁了 （ 是 172.16.5.2 ） 

                         那意味着什么呢 ？？

                               ===>>>

                                      意味着  A 认识了 B ,  B 也认识了 A （ 即 相互认识了 ）

                         这时，互相认识了，状态就又变化了，从陌生人变为了 相互认识

                         互相认识的状态就为 Two-Way State (  双向通讯 ）

                         双向通讯就 标志着 邻居关系的建立 

                        

                         注 ：   我们当时在学习 RIP 协议时，也提过 邻居关系，是说 只要是相邻的两个路

                                    由器，并且能够正常通讯就能被称为 邻居关系 ！

                                    而在 OSPF 里，所谓的邻居关系是不太一样的不是仅仅相邻正常通讯就可

                                    以的，是需要建立的，两个都需要相互收到对方的 Hello 包达到 Two-Way

                                   状态才可以被称为 邻居关系的建立！！

                                    所以，这也是前面在介绍 数据包类型的时候 说 HELLO 包的作用 ： 发现和

                                    建立邻居关系！！！ 

                                    整个建立 邻居关系的过程就是 使用 HELLO 包，建立方法也很简单就是 发

                                    送自己的  RID ， 对方收到后，也会发送给你它自己的RID ，只要你发现

                                    对方发的 HELLO 包里有自己的 RID 这不就说明它收到过你的RID ，这不就

                                    相互认识达到 Two-Way State 状态！！

        #    那现在邻居关系已经建立了，那关系（状态机）想要更进一步的发展，肯定也是不容易的

              是需要经过筛选的，是需要经过 条件匹配的！！ 

              那条件匹配肯定也就意味着  要么成功要么失败，

              若成功就进入下一个状态！

              要失败，就维持邻居关系（ 依靠 HELLO 包 进行 10 S 一次的周期保活！！ ）

              具体的 条件匹配是怎样的条件 现在先不透漏，后面会讲！！

      

              假设，现在条件匹配成功，那就进入下一个状态 ：

              

                 当条件匹配成功后便来到了 Exstart State 状态机 （ 预启动 状态）

                 这个时候 A 给 B 发了 DBD 包 ，包里说 ： 他（A） 要进入下一个状态，因为它的RID

                 是172.16.5.1 ， 而 B 收到 A 发的 DBD 包后，再给 A 回了 DBD 包，说 ： 不行，我得

                 先进入下一个状态，因为我的 RID 更大 （ B 的 RID 是 172.16.5.2 ）

                 

                 这时的 预启动 状态 好像是 ：

                                A  和  B  在争抢谁能先进入下一个状态 

                                A 和 B 在比谁的 RID 大，谁的 RID 大就能进入到下一个状态 ！！              

                               

                               那我们就很好奇，那就不能携手一起进入下一个状态嘛？？ 非得争？？

                  那我们就一起先看看下一个状态是要干嘛 ？

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                          Exstart State （ 预启动 ）的下一个状态是 Exchange State   

                          B 给 A 发了一个 DBD 包 ，包里说 ：这是我的 LSDB 

                          LSDB  ：  链路状态数据库    （ 是存放链路信息的）     

                         B 给 A 发 DBD 包，传输了 B 自己的 链路信息摘要 ！！  

                        而后， A 给 B 发了 DBD 包 传输的也是 A 自己的 链路信息摘要 ！！   

                 那现在，我们了解了 Exchange State（准交换） 这个状态是干嘛的，那现在就能解释

                上面的问题了

                问题 ：  为什么 在上一个状态 ( Exstart State )   A   和 B 是争着 进入下一个状态

                                     为什么 A 和 B 不能一起进入下一个状态，而是错开进入的 ？？

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                                      其实，也很简单，它们错开进入下一个状态，也是为了避免同一时间里，

                                      数据占用资源量过大  ----   这也是 为了减少更新量过大的措施 ！！

                                      因为， OSPF 里最大的问题不也就是 占用资源量过大嘛~！！

                                      和我们 前面讲的 同步周期 还是异步周期 是一个道理，为什么选择异步周

                                       期呢？ 就是为了 避免同一时间 占用资源量过大从而导致 网络瘫痪嘛！！

                   也就是说  Exstart State （ 预启动 ）这个状态就是做一件事儿，就是看谁先进入下一

                   个状态； 方法也很直接就是看 谁的 RID 更大！！！  

                    我们就把  Exstart State （ 预启动 ）这个状态干的活叫做 --- 主从关系选举

                   通过 RID 来判断，谁大谁为主，谁就能先进入 下一个状态 --- Exchange State

                   

                   那此时就有一个小问题了 ：

                   那既然我们 Exstart  State 就只是为了通过 RID 来看 谁能够进入下一个状态，而上面

                   展示的时候是使用的 DBD 包来进行的主从关系选举 （ 本质上就是 RID 比大小），

                   那既然只是为了 RID 比大小，那 HELLO 包 不也可以嘛，HELLO 包也可以携带 RID

                   那为啥要用 DBD 包, 而不用 HELLO 包呢 ？？

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                                    其实，只是为了 和 邻居关系进行一个区分， 没错，你 HELLO 包是可以携

                                    带 RID , 也能起到  Exstart  State 状态的作用，但是，此时我们的关系已经

                                    更进一步了，我们已经不是 邻居关系了，形象的讲，关系更近一步了，我

                                    们就不用 HELLO 包了，HELLO 包显得关系没有那么亲切！！

                                    我们用 DBD 包就可以和上一阶段的关系进行区分~！！！

                      Exchange State（准交换）状态，

                                发送了携带数据的 DBD 包，携带的是链路状态信息摘要

                                

                    

                      刚才   Exchange State（ 准交换状态 ）  发送了 DBD 包后，收到的那一方则 给回

                      个  LSACK 包，来以示确认 ~！！

                       然后，就进入到了  Loading State ( 加载状态 ） ， 此状态，  A 向 B 发了 LSR

                       包，包里说 ： 我需要 172.16.6.0 / 24 这个网段的信息 ！！

                        B 收到 A 发的 LSR 包后（ 知道这是 A 的请求），B 就知道了，这是 A 向自己要

                        6.0 网段的信息；  那么， B 就会给  A 回一个 LSU包，包里即是 6.0 网段 的信息

                        A 收到 B 发的 LSU 包后，就会给 B 再回个 LSACK包 来确认 ~！！  

                        也就是说 ：  Loading State （ 加载状态 ） 主要就是进行  具体的链路信息 交换 

                        当 具体的链路信息 交换完成后，就来到了  Full State (  Full 状态 ）

                       

                        Full 状态 就标志着 邻接关系 的建立  ！！

                        邻接关系 ( 真正意义上的能够 进行 数据传输的关系 ）

                        

                     #    那什么叫邻接关系？  为什么不继续接着 邻居关系 称呼呢 ？

                            ===>>>

                                       最主要就是恰恰为了 与 邻居关系 进行区分！！

                                       

                                       之前的 邻居关系 只能通过 HELLO 包进行保活 ，邻居之间是不能进行 具

                                       体数据的交换的，而  只有邻接关系之间才能进行 LSA 的数据交换 ！！

                        

                      #   介绍 OSPF 的状态机，一共有 7 个状态机 ： 

                                  down 状态，      Init 状态，   Two-Way  状态 ,  exstart 状态，

                                  exchange 状态          loading 状态          Full 状态

                             

                               总结下这 7 个状态机 ：

                                down ： 当启动 OSPF ，便开始发送  HELLO 包，发送后即进入下一个状

                                               态，进入 Init 初始化 状态 

                                Init    :     收到的  HELLO 包中 只要包含了 本地的 RID 信息，则进入下一个

                                                状态，进入 Two-way （ 双向通信 ） 状态 ！

                                              （ 就是 A 收到了 B 的 HELLO 包， 包里面有 A 的名字 - 即 RID ）

                         Two - way :    标志着邻居关系的建立； 就是我们互相认识了！

                                                 要想进入下一个状态则需要进行   条件匹配 ；

                                                 

                                                 若匹配失败，就仅需要 使用 HELLO 进行 10 S 一次周期保活邻居

                                                 关系。

                                                 匹配成功则进入下一个状态 ，进入 Exstart  预启动 状态

                          Exstart  :     使用未携带数据的 DBD 包进行 主从关系选举，

                                               RID 大的为主，则优先进入下一个状态  Exchange ( 准交换 ） 状态 

                         

                          Exchange :    使用携带具体数据的 DBD 包进行 目录信息共享，需要ACK确认

                                                  ACK 确认后，进入 Loading 加载状态 

                              Loading  :    通过对比 DBD 包 和 本地数据库中的信息，基于本地未知的LSA

                                                   信息( 就是 本地没有的 信息 ） 发送 LSR 请求，对端收到后，使

                                                   用  LSU 包回复 （ 回复的就是 你本地没有的 那些信息 ），

                                                   收到LSU 包后，回个 ACK 来确认！ 

                                                   ACK 确认后，进入 FULL 状态 

                                      Full  :   标志邻接关系的建立