该文章主要介绍OSPF的工作原理以及如何计算区域内路由，主要包括如何使用Router-LSA和Network-LSA描述拓扑信息和路由信息，以及如何构建最短路径树。

OSPF工作原理：

①发现并建立邻居关系

②同步LSDB

③计算最优路由

LSA的泛洪，LSA包含链路拓扑信息和路由信息。LSA的集合成为LSDB.

邻居关系建立的条件：

三层直连

Router ID唯一

Hello/Dead时间间隔一致

Area ID一致

如果启用认证，认证相同

MTU大小

mask相同

网络地址一样

末梢区域一致（Option）

邻居关系建立过程：

A和B同时发送hello报文，hello报文里面带有自己的Router ID.（还有其他建立邻居的必要参数）收到对方的hello报文后，路由器从Down变迁为init状态。

再次发送hello报文。里面带有自己的Router ID和对端路由器的Router ID。

对方收到带有对端和自己的Router ID后，从init变迁为2-way状态。（2-way选举DR和BDR）

2-way之后进行LSDB的同步：

前两个DD报文里面只有头部信息：

路由器使用DD报文来进行主从路由器（转发送两个包，包含了Router ID，大的为主）的选举和数据库摘要信息的交互。

选举完主从关系slave先发送DD报文，以后的DD报文的序列号以master的序列号为基准。

在选举DR和BDR（或不需要选举DR和BDR）后，进入exstart state，开始选主从（ROUTER-ID大的为主，作用为了同步DBD的序列号）R1和R2分别向外发DBD报文，都认为自己为主，其中的I、M、MS位分别置为1：

I表示为第一个包，

M表示后面还有更多包，

MS表示为主

DD报文包含LSA的头部信息（ExStart状态），

用来描述LSDB的摘要信息（Exchange状态）。摘要信息包含了自身的路由信息。

主从双方利用序列号来保证DD报文传输的可靠性和完整性。

loading到full的过程是互相发送和请求详细的LSA，交互路由的过程。

LSR用来向对方请求自己所需的LSA.

LSU用于向对方发送其所需的LSA.

LSACK用于向对方发送收到所需LSA的确认。

注意点：

两台路由器邻居关系是full,表明已经建立邻接关系，但是不能说明一定会交互路由信息，比如在网络类型不一样的时候，也可以达到full的状态，LSA可以同步,LSDB也可以建立完成，但是SPF算法无法完成计算，LSDB无法转换成路由表，路由也因此无法收敛。

Router-LSA的内容及作用图解
1.Router-LSA描述P2P网络

2、Router-LSA描述MA网络或NBMA网络

二Network-LSA的内容及作用图解

1.Network-LSA描述MA网络或NBMA网络

2.SPF区域内LSDB

图解SPF计算过程：

OSPF将依据SPF算法和各类LSA进行最短路径树的计算：

阶段1：依据一类LSA中的Point to Point，TransNet以及二类LSA，构建SPF树。

阶段2：依据一类LSA中的Stub以及二类LSA，计算最优路由。

OSPF路由器分别将以自身为根节点计算最短路经树。

查看RTA的Router LSA:

以RTA为例，计算过程如下：

RTA将自己添加到最短路径树的树根位置，然后检查自己生成的Router-LSA，对于该LSA中所描述的每一个连接，如果不是一个Stub连接，就把该连接添加到候选列表中，分节点的候选列表为Link ID，对应的候选总开销为本LSA中描述的Metric值和父节点到达根节点开销之和。

根节点RTA的Router-LSA中存在TransNet中Link ID为10.1.12.2 Metric=1和P-2-P中Link ID为3.3.3.3 Metric=48的两个连接，被添加进候选列表中。

RTA将候选列表中候选总开销最小的节点10.1.12.2移到最短路径树上，并从候选列表中删除。

DR被加入到SPF中，接下来检查Ls id为10.1.12.2的Network-LSA。如果LSA中所描述的分节点在最短路径树上已经存在，则忽略该分节点。

如图所示，在Attached Router部分：

节点1.1.1.1被忽略，因为1.1.1.1已经在最短路径树上。

将节点2.2.2.2，Metric=0，父节点到根节点的开销为1，所以候选总开销为1，加入候选列表。

候选节点列表中有两个候选节点，选择候选总开销最小的节点2.2.2.2加入最短路径树并从候选列表中删除。

节点2.2.2.2新添加进最短路径树上，此时继续检查Ls id为2.2.2.2的Router-LSA：

第一个TransNet连接中，Link ID为10.1.12.2，此节点已经在最短路径树上，忽略。

第二个TransNet连接中，Link ID为10.1.235.2，Metric=1，父节点到根节点的开销为1，候选总开销为2，加入候选列表。

第三个P-2-P连接中，Link ID为4.4.4.4，Metric=48，父节点到根节点的开销为1，候选总开销为49，加入候选列表。

候选节点列表中有三个候选节点，选择候选总开销最小的节点10.1.235.2加入最短路径树并从候选列表中删除

DR被加入到SPF中，接下来检查Ls id为10.1.235.2的Network-LSA。

如图所示，在Attached Router部分：

节点2.2.2.2被忽略，因为2.2.2.2已经在最短路径树上。

将节点3.3.3.3，Metric=0，父节点到根节点的开销为2，候选总开销为2，加入候选列表。（如果在候选列表中出现两个节点ID一样但是到根节点的开销不一样的节点，则删除到根节点的开销大的节点。所以删除节点3.3.3.3 累计开销为48的候选项)。

将节点5.5.5.5，Metric=0，父节点到根节点的开销为2，候选总开销为2，加入候选列表。

候选节点列表中有三个候选节点，选择候选总开销最小的节点3.3.3.3和5.5.5.5加入最短路径树并从候选列表中删除。

节点3.3.3.3和5.5.5.5新添加进最短路径树上，此时继续检查Ls id分别为3.3.3.3和5.5.5.5的Router-LSA。

Ls id为3.3.3.3的LSA：

Link ID为10.1.235.2的节点已经在最短路径树上，忽略。

Link ID为1.1.1.1的节点已经在最短路径树上，忽略。

Ls id为5.5.5.5的LSA：

Link ID为10.1.235.2的节点已经在最短路径树上，忽略。

Link ID为4.4.4.4的P-2-P连接，Metric=48，父节点到根节点的开销为2，候选总开销为50。因为节点4.4.4.4已经在候选列表中出现，且候选总开销为49。49<50，所以子节点4.4.4.4的父节点选择2.2.2.2。

至此，再通过命令display ospf lsdb router 4.4.4.4发现，LSA中的连接所描述的相邻节点都已经添加到了SPF树中。

此时候选列表为空，完成SPF计算，其中10.1.12.2和10.1.235.2是虚节点（DR）。

计算最优路由
从根节点开始依次添加各节点LSA中的路由信息。
添加顺序为各节点加入SPF树的顺序

第二阶段根据Router LSA中的Stub、Network LSA中的路由信息，完成最优路由的计算。

从根节点开始，依次添加LSA中的路由信息（添加顺序按照每个节点加入SPF树的顺序）：

1.1.1.1（RTA）的Router LSA中，共1个Stub连接，网络号/掩码10.1.13.0/24，Metric=48；

10.1.12.2（DR）的Network LSA中，网络号/掩码10.1.12.0/24，Metric=1+0=1；

2.2.2.2（RTB）的Router LSA中，共1个Stub连接，网络号/掩码10.1.24.0/24，Metric=1+0+48=49；

10.1.235.2（DR）的Network LSA中，网络号/掩码10.1.235.0/24，Metric=1+0+1=2；

3.3.3.3（RTC）的Router LSA中，共1个Stub连接，网络号/掩码10.1.13.0/24，已在RTA上，忽略；

5.5.5.5（RTE）的Router LSA中，共1个Stub连接，网络号/掩码10.1.45.0/24，Metric=1+0+0+1+48=50；

4.4.4.4（RTD）的Router LSA中，共2个Stub连接，网络号/掩码10.1.24.0/24，已在RTB上，忽略；网络号/掩码10.1.45.0/24，已在RTE上，忽略。

查看OSPF路由表

1.单区域OSPF配置实现

2.查看OSPF邻居状态