前文我們主要了解了OSPF的區域、區域分類、路由器型別、OSPF的核心工作流程，回顧請參考：https://www.cnblogs.com/qiuhom-1874/p/15025533.html；今天我們來聊一聊OSPF的router-id、OSPF的資料包和OSPF狀態機制相關話題；
router-id的作用
router id的主要作用是用來唯一標識一臺ospf路由器；這個標識可以手動配置，當然如果沒有手動配置，它也會根據路由器上的介面情況，進行選取；一般情況強烈推薦手動配置；
router id自動選取得順序規則
1、我們在配置ospf時，如果沒有手動配置router id，此時ospf首先會探測有沒有活動的迴環介面，如果有，就把迴環介面的ip地址作為路由器的唯一標識；如果迴環介面有多個，則在多個迴環介面中，把ip地址最大作為路由器的router id；
2、如果沒有探測到有活動的迴環介面，接下來ospf會探測，有沒有活動的物理介面，如果有，就選擇對應物理介面的ip地址作為router id，如果有多個活動的物理介面，則在多個活動的物理介面中選取ip地址最大的作為路由器的router id；
3、如果既沒有迴環介面，也沒有活動的物理介面，此時路由器的router id就為0.0.0.0；表示ospf路由器的router id為空；此時ospf程式是無法正常啟動的；
驗證：在不配置任何介面的情況下，直接執行ospf程式，看看對應選取的router id是什麼？
提示：可以看到當路由器上沒有任何活動介面是，此時執行ospf程式，它現在的router id就是0.0.0.0；其實此時路由器ospf是沒有執行起來的；
驗證：當路由器配置了一個迴環介面時，router id是否會是這個迴環介面的ip地址呢？
提示：可以看到我們在路由器上新增一個迴環介面以後，對應ospf的router id就選擇了對應迴環介面作為router id；
驗證：當路由器只有活動的物理介面時，ospf程式會怎麼選取router id呢？
驗證：當路由器有活動的迴環口和物理介面，ospf程式會怎麼選取router id呢？
提示：可以看到在有物理課和lo介面時，物理介面生效；這是模擬器的一個小bug；我們重新開一個路由器R2，配置物理介面和lo介面，看看對應router id會這麼選擇呢？
提示：可以看到新開的一個路由器，配置lo介面和物理介面以後，啟動ospf，此時ospf會優先選取lo介面ip地址作為router id；
手動配置ospf 程式的router id
提示：手動配置router id的優先順序最高，這裡還需要說明一點，router id是非搶佔性的；所謂非搶佔是指如果一旦router id選擇好以後，即便後面我們又手動指定了router id ,此時router id 不會立馬變更為我們手動指定的router id，要想新的router id 生效，我們必須重啟ospf程式；
驗證：更改R2的router id為3.3.3.3
提示：可以看到我們修改router id時，系統提示我們新的router id需要重啟ospf程式才會生效；
驗證：重啟ospf程式，看看對應新的router id是否會生效呢？
提示：可以看到重新啟動了ospf程式以後，對應router id 就變更為新的router id；這裡還需要注意一點，router id是用來標識路由器，其格式類似ip地址；手動指定router id我們只需要保證對應router id的格式和唯一性即可，它和介面ip沒有任何關係；
OSPF資料包結構和型別
如上實驗拓撲，在R1和R2上配置好相應的介面和路由器名稱，然後抓包看看對應ospf包的結構
配置R1
<Huawei>sys Enter system view, return user view with Ctrl+Z. [Huawei]sys R1 [R1]int lo 1 [R1-LoopBack1]ip add 1.1.1.1 32 [R1-LoopBack1]int g0/0/0 [R1-GigabitEthernet0/0/0]ip add 12.0.0.1 24 [R1-GigabitEthernet0/0/0]ospf 1 router-id 1.1.1.1 Jul 18 2021 18:58:06-08:00 R1 %%01IFNET/4/LINK_STATE(l)[0]:The line protocol IP on the interface GigabitEthernet0/0/0 has entered the UP state. [R1-ospf-1]area 0 [R1-ospf-1-area-0.0.0.0]net 1.1.1.1 0.0.0.0 [R1-ospf-1-area-0.0.0.0]net 12.0.0.1 0.0.0.0 [R1-ospf-1-area-0.0.0.0]q [R1-ospf-1]dis ip int b *down: administratively down ^down: standby (l): loopback (s): spoofing The number of interface that is UP in Physical is 3 The number of interface that is DOWN in Physical is 2 The number of interface that is UP in Protocol is 3 The number of interface that is DOWN in Protocol is 2 Interface IP Address/Mask Physical Protocol GigabitEthernet0/0/0 12.0.0.1/24 up up GigabitEthernet0/0/1 unassigned down down GigabitEthernet0/0/2 unassigned down down LoopBack1 1.1.1.1/32 up up(s) NULL0 unassigned up up(s) [R1-ospf-1]
配置R2
<Huawei>sys Enter system view, return user view with Ctrl+Z. [Huawei]sys R2 [R2]int lo 2 [R2-LoopBack2]ip add 2.2.2.2 32 [R2-LoopBack2]int g0/0/0 [R2-GigabitEthernet0/0/0]ip add 12.0.0.2 24 [R2-GigabitEthernet0/0/0]ospf 1 router-id 2.2.2.2 Jul 18 2021 18:59:03-08:00 R2 %%01IFNET/4/LINK_STATE(l)[0]:The line protocol IP on the interface GigabitEthernet0/0/0 has entered the UP state. [R2-GigabitEthernet0/0/0]ospf 1 router-id 2.2.2.2 [R2-ospf-1]area 0 [R2-ospf-1-area-0.0.0.0]net 2.2.2.2 0.0.0.0 [R2-ospf-1-area-0.0.0.0]net 12.0.0.2 0.0.0.0 [R2-ospf-1-area-0.0.0.0]q [R2-ospf-1]dis ip int b *down: administratively down ^down: standby (l): loopback (s): spoofing The number of interface that is UP in Physical is 3 The number of interface that is DOWN in Physical is 2 The number of interface that is UP in Protocol is 3 The number of interface that is DOWN in Protocol is 2 Interface IP Address/Mask Physical Protocol GigabitEthernet0/0/0 12.0.0.2/24 up up GigabitEthernet0/0/1 unassigned down down GigabitEthernet0/0/2 unassigned down down LoopBack2 2.2.2.2/32 up up(s) NULL0 unassigned up up(s) [R2-ospf-1] Jul 18 2021 18:59:13-08:00 R2 %%01OSPF/4/NBR_CHANGE_E(l)[1]:Neighbor changes event: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=1.0.0.12, NeighborEvent=HelloReceived, NeighborPreviousState=Down, NeighborCurrentState=Init) [R2-ospf-1] Jul 18 2021 18:59:13-08:00 R2 %%01OSPF/4/NBR_CHANGE_E(l)[2]:Neighbor changes event: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=1.0.0.12, NeighborEvent=2WayReceived, NeighborPreviousState=Init, NeighborCurrentState=2Way) [R2-ospf-1] Jul 18 2021 18:59:13-08:00 R2 %%01OSPF/4/NBR_CHANGE_E(l)[3]:Neighbor changes event: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=1.0.0.12, NeighborEvent=AdjOk?, NeighborPreviousState=2Way, NeighborCurrentState=ExStart) [R2-ospf-1] Jul 18 2021 18:59:13-08:00 R2 %%01OSPF/4/NBR_CHANGE_E(l)[4]:Neighbor changes event: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=1.0.0.12, NeighborEvent=NegotiationDone, NeighborPreviousState=ExStart, NeighborCurrentState=Exchange) [R2-ospf-1] Jul 18 2021 18:59:13-08:00 R2 %%01OSPF/4/NBR_CHANGE_E(l)[5]:Neighbor changes event: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=1.0.0.12, NeighborEvent=ExchangeDone, NeighborPreviousState=Exchange, NeighborCurrentState=Loading) [R2-ospf-1] Jul 18 2021 18:59:13-08:00 R2 %%01OSPF/4/NBR_CHANGE_E(l)[6]:Neighbor changes event: neighbor status changed. (ProcessId=256, NeighborAddress=1.0.0.12, NeighborEvent=LoadingDone, NeighborPreviousState=Loading, NeighborCurrentState=Full) [R2-ospf-1]
驗證：R1的鄰居是否是R2？
提示：可以看到R1的鄰居是R2，並且兩者的鄰居狀態為full狀態，說明R1和R2已經建立起鄰居關係；
抓包分析
提示：從上面抓到hello包可以看到其結構，ospf的hello包是在ip頭部的後面，說明ospf協議是網路層協議；其次ospf包裡主要包含ospf包頭和包型別資料；
ospf資料包結構
提示：ospf執行在ip協議之上，是網路層協議，協議號為89；
ospf hello包結構
提示：對於ospf的包來講，其ospf包頭結構不會發生變化，頭部主要資訊有版本資訊，預設ipv4是使用ospf v2版本；型別是用來表示ospf包型別，ospf包的型別有五中型別；分別是hello包，dd包（database description），LSR（Link-State Request ），LSU（Link-State Update），LSACK（Link-State Acknowledgment）這五種資料包型別；對於不同型別的ospf資料包，其作用和資料格式各不相同；型別後面是包的長度，路由器的router id，區域id，校驗和、身份認證型別和身份認證的相關資訊；
ospf資料包型別和作用
提示：LSA它不是一個包型別，它是LSU包中的資料，傳送LSU就把對應LSA傳送給對方；對LSU來說，每個LSU資料包都要由LSACK確認；
OSPF狀態機制
提示：ospf路由器和路由器之間的最終關係有個，一個是鄰居關係，另一個是鄰接關係，狀態為full表示是鄰接關係；狀態為2way表示兩者為鄰居關係；只有2way和full狀態是最穩定的狀態；
各狀態說明
down：失效狀態，表示沒有收到hello包；
init：初始狀態，收到hello包，當沒有在hello包中看到自己是對方的鄰居的資訊；
Two-way：雙向通訊狀態，收到hello包，並且在對應的hello包中看到自己是對方的鄰居的資訊；
EXstart：交換初始狀態，決定資訊交換時路由器的主從關係（這裡主從是指以那個路由器的序列號為準，預設是router id大者為主）；
ExChange：交換狀態，向鄰居傳送dd資料包；
Loading：載入狀態，LSR和LSU的交換；
Full：完全鄰接狀態，LSDB同步，形成鄰接關係；
OSPF工作流程（資料包和狀態切換過程）
第一階段是使用Hello包建立雙向通訊的過程，成為鄰居關係。
提示：首先在R1和R2互相不認識之前，兩者都是Down的狀態（不知道對方的存在），當R1首次向R2傳送hello包時，R1會把自己的router id和鄰居的router id帶上，如果沒有鄰居，對應鄰居欄位就為0.0.0.0（空）；此時如果R2收到R1傳送到hello包以後，它會檢視對應的包裡面的內容，如果在hello包中鄰居的欄位中沒有看到是自己的router id，此時R2的狀態會變為init狀態，同時R2也會傳送一條hello包給R1，裡面的內容就是R2的router id已經鄰居為R1的router id；當R1收到R2傳送過來的hello包，並在hello包中看到對方的鄰居是自己的router id ，此時R1的狀態會變為Two-way狀態；表示R1認識了R2，併成為鄰居關係；此時R1再次傳送hello包時就會把對應鄰居的欄位修改為R2的router id，此時R2收到的R1傳送的hello包後，在對應的hello包中看到對應的鄰居欄位是自己的router id時，此時R2就會從init狀態變為Two-way狀態；此時R1和R2就互為鄰居，預設是每10秒傳送一次hello包，以表示自己還存活；
第二階段是通過交換LSA達到LSDB同步，建立鄰接關係
提示：在MA（多路訪問）網路中，建立好鄰居以後，雙方各自會認為自己是master，都會傳送自己的router id，當router id較小的路由器收到router id較大的路由器傳送的hello以後，它會將自己資料包中的MS選項置為0，表示非master；選舉好主從以後，後面就是傳送資料庫摘要資訊，傳送LSR和LSU最後當所有的LSU確認完畢以後，兩者都會成為full狀態，表示兩者建立好完全鄰接關係；