OSPF報頭及各種報文格式

要理解OSPF路由協議的工作原理，特別是路由更新機制，首先就要對它的各種報文格式有一個全面的了解。OSPF報文主要有5種：Hello報文、DD （Database Description，數據庫描述）報文、LSR （LinkState Request，鏈路狀態請求）報文、LSU（LinkState Update，鏈路狀態更新）報文和LSAck（LinkState Acknowledgment，鏈路狀態應答）報文。它們各自在OSPF路由更新中所擔當的用途不一樣，報文格式也存在比較大的差別。

9.2 OSPF報頭及各種報文格式

      OSPF報文直接封裝為IP協議報文，因為OSPF是專為TCP/IP網絡而設計的路由協議。以上所說到的五種OSPF報文使用相同的OSPF報頭格式，如圖9-9所示。

圖9-9  OSPF協議報頭格式

l   Version

版本字段，占1個字節，指出所采用的OSPF協議版本號，目前最高版本為OSPF v4，即值為4（對應二進制就是0100）。

l   PacketType

報文類型字段，標識對應報文的類型。前面說了OSPF有5種報文，分別是：Hello報文、DD報文、LSR報文、LSU報文、LSAck報文。具體將在下面各小節介紹。

l   PacketLength：包長度字段，占2個字節。它是指整個報文（包括OSPF報頭部分和后面各報文內容部分）的字節長度。

l   RouterID：路由器ID字段，占4個字節，指定發送報文的源路由器ID。

l   AreaID：區域ID字段，占4個字節，指定發送報文的路由器所對應的OSPF區域號。

l   Checksum：校驗和字段，占2個字節，是對整個報文（包括OSPF報頭和各報文具體內容，但不包括下面的Authentication字段）的校驗和，用于對端路由器校驗報文的完整性和正確性。

l   AuType：認證類型字段，占2個字節，指定所采用的認證類型，0為不認證，1為進行簡單認證，2采用MD5方式認證。

Authentication：認證字段，占8個字節，具體值根據不同認證類型而定：認證類型為不認證時，此字段沒有數據，認證類型為簡單認證時，此字段為認證密碼，認證類型為MD5認證時，此字段為MD5摘要消息。

9.2.1 OSPF Hello報文及格式

OSPF協議使用一種稱之為Hello的報文來建立和維護相鄰鄰居路由器之間的鏈接關系。這個報文很簡單的，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。我們在第8章中已經知道，RIP鄰居路由器之間的鄰接關系建立是都是定期的路由更新報文進行的，通過定期的路由更新來同時向鄰居RIP路由器證明自己的存在。顯然OSPF的這種Hello報文更簡單，可大大減小網絡中的報文傳輸流量。

Hello報文被周期性（默認為10秒）地發向鄰居路由器接口發送，如果在設定時間（默認為40秒，通常至少是Hello包發送時間間接4倍）內沒有收到對方OSPF路由器發送來的Hello報文，則本地路由器會認為該對方路由器無效。報文內容包括一些定時器設置、DR、BDR以及本路由器已知的鄰居路由器。整個Hello報文格式如圖9-10所示，上部分為圖9-9所示的OSPF報頭部分，下部分為Hello報文內容部分。Hello報文內容部分各字段說明如表9-1所示。

表9-1 Hello報文內容部分字段說明

圖9-10 Hello報文格式

    從以上可以看出，在OSPF路由器上可以配置Hello報文的發送周期（相當時Hello報文發送計時器，是基于接口來配置的），具體將在本章后面介紹。

9.2.2 OSPF DD報文及格式

DD報文是用來描述本地路由器的鏈路狀態數據庫（LSDB），在兩個OSPF路由器初始化連接時要交換DD報文，進行數據庫同步。

DD報文內容部分包括：DD報文序列號和LSDB中每一條LSA的頭部等，如圖9-11所示，對于的各字段說明如表9-2所示。對端路由器根據所收到的DD報文中的OSPF報頭就可以判斷出是否已有這條LSA。由于數據庫的內容可能相當長，所以可能需要多個數據庫描述報文來描述整個數據庫。所以有三個專門用于標識數據庫描述報文序列的比特位，即DD報文格式中的I、M和M/S這三位。接收方對報文的重新排序使其能夠真實地復制數據庫描述報文。

DD交換過程按詢問/應答方式進行，在DD報文交換中，一臺為Master（主）角色，另一臺為Slave（從）角色。Master路由器向從路由器發送它的路由表內容，并規定起始序列號，每發送一個DD報文，序列號加1，Slave則使用Master的序列號進行確定應答。但是顯然，主從之間的關系會因每個DD交換的不同而不同。網絡中的所有路由器會在不同時刻作用，在這個過程中既可能是主路由器又可能是從路由器。

圖9-11 DD報文格式

表9-2 DD報文內容部分字段說明

因為DD報文僅在兩臺OSPF路由器初始化連接時才進行DD交換，所以它沒有發送周期，以后的數據庫存同步是通過LSR、LSU和LSAck報文進行同步的。

9.2.3 OSPF LSR報文及格式

LSR報文用于請求相鄰路由器鏈路狀態數據庫中的一部分數據。當兩臺路由器互相交換完DD報文后，知道對端路由器有哪些LSA是本LSDB所沒有的，以及哪些LSA是已經失效的，則需要發送一個LSR報文，向對方請求所需的LSA。

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

表9-3  LSR報文內容部分字段說明

圖9-12 LSR報文格式

9.2.4 OSPF LSU報文及格式

LSU報文是應LSR報文的請求，用來向對端路由器發送所需的LSA，內容是多條LSA完整內容的集合，LSU報文內容部分包括此次共發送的LSA數量和每條LSA的完整內容，如圖9-13，報文內容部分的丙個字段如表9-4所示。

圖9-13 LSU報文格式

有關LSA的類型參見本章9.1.5節。

LSU報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，并且對沒有收到對方確認應答（就是下面將要介紹的LSAck報文）的LSA進行重傳，但重傳時的LSA是直接送到沒有收到確認應答的鄰居路由器上，而不再是泛洪。

表9-4  LSU報文內容部分字段說明

9.2.5 OSPF LSAck報文及格式

LSAck報文是路由器在收到對端發來的LSU報文后所發出的確認應答報文，內容是需要確認的LSA頭部（LSA Headers），整個LSAck報文的格式如圖9-14所示。LSAck報文根據不同鏈路以單播或組播形式發送。

圖9-14 LSAck報文格式