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OSPF接口状态机及DR和BDR选举
OSPF协议：《TCP/IP协议卷一》《OSPF和IS-IS详解》
研究OSPF这本书好，建议读， 比卷一还好；
通过上课入门，课后探讨，多 动手实验；自学重要
通过什么方式以什么方式记得更牢？
1、隔一段时间经常复习
2、当个讲师把理论知识好好沉淀
华为面试一次5000块钱
什么情况下一边down一边Init状态？
Init状态:初始化状态：收到hello报文并且检测通过了
通过ACL可以过滤IP包，一端拒绝所有的接收报文但是可以发送；
对端维护本段状态是Init；本段维护对端状态是down状态
选举主从的目的是为了保证DD报文的可靠性
LSACK可以一次确认多个LSA
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OSPF接口状态机
RFC-开发的一个标准化文档
RFC2328
+----+ UnloopInd +--------+
|Down|<--------------|Loopback|
+----+ +--------+
|
|InterfaceUp
+-------+ | +--------------+
|Waiting|<-+-------------->|Point-to-point|
+-------+ +--------------+
|
WaitTimer|BackupSeen
|
|
| NeighborChange
+------+ +-+<---------------- +-------+
|Backup|<----------|?|----------------->|DROther|
+------+---------->+-+<-----+ +-------+
Neighbor | |
Change | |Neighbor
| |Change
| +--+
+---->|DR|
+--+
1、DOWN->LOOPBACK (LOOPBACK接口)
如果一个接口是逻辑口，宣告进OSPF以后，接口 UP会从DOWN变成LOOPBACK状态，
2、DOWN->POINT-TO-POINT(串口、（点到点、点到多点）)
如果一个接口是串口，宣告进OSPF以后
3、DOWN->Waiting->(DRBDRDRother) （广播网、非广播网）
如果一个接口是
DR：指定路由器（waiting时间超时，从Waiting过渡到DR）
BDR： 备份的指定路由器（BackupSeen）
DRother：不是一个指定路由器(没有选举权，不参与选举)
Waiting有时间限制，在广播网中，时间是40s
接口状态机和邻居状态机没有关系
OSPF算是最复杂 的 IGP协议
现在有3台路由器，3台路由器里面会有几个DR?
会有2个DR:DR指的是接口的状态
在一个广播域（网段 ）里面只存在一个DR和一个BDR，而Dother可以有多个，现在是有两个网段，有两个DR，主要的作用是为了减少LSA的泛洪。
43:25
DR和BDR
广播网里面有5台设备，1路由器同样的LSA需要通告4次，每一个邻接都要通告一次；同样的LSA需要多次去发送，这样意味着发送的LSA是重复的，重复的LSA会带来性能和带宽的浪费，怎么避免这个问题？让LSA只发送一次其他的设备都能收到？
这个方案就是在网络里面去选几台指定设备-DR；大家都和指定设备DR建立邻接关系，其他的设备之间是不建立邻接关系的，由指定设备收集所有的LSA，然后再通告给大家。LSA只发送一次，发给DR，再由DR转发给大家；DR负责收集所有设备的LSA，再由DR统一发送，这样就可以避免LSA的多次发送。可以减少性能的利用率和带宽占用率。
同时，在OSPF里面，为了网络可靠性的保证，除了有一个DR，还有一个BDR，BDR相当于DR的备份。DR挂了以后，BDR会升级为DR，会重新选举，选举BDR；DR是必须的，BDR是可以没有的。在一个广播网里面只能有一个DR和一个BDR。
所有的设备都会和DR和BDR建立邻接关系，所有的DRother设备之间只能建立邻居关系。如果DR失效，BDR设备会升级为DR，然后重新从DRother中选举BDR。
DR和BDR之间也是邻接关系。
如何选举DR和BDR?
1、先比较优先级，在HELLO报文里面有一个字段DR Prority 8个比特，默认情况下优先级为1，优先级大的称为DR设备
2、如果优先级一样，比较router-id,大的一段称为DR
//看hello报文
DR选举出来，能被抢占吗？
一旦DR和BDR选举之后，不能被抢占：接口优先级为0表示这台设备不能参与选举，没有选举权，会马上进入DRother状态，1是DR，2是DRother，1和2建立完成以后，3优先级调整为10，3状态还是BDR，3还是不能抢占，为了保证OSPF网络的稳定性，因为DR的设备有很关键的作用，它会通告一种LSA（2类LSA）:如果DR设备容易被抢占，2类LSA就会由新的DR设备重新发，重新发的话就会影响OSPF网络的整个区域重新执行一次SPF算法，引起不稳定，DR一旦选举出来以后，是不能被抢占的。
如果重启的话，3会变成DR
DR规则：
1.在选举期内，优先级高的成为DR，其次的成为BDR；
2.在选举期内，如果优先级一样，Router-ID高的成为DR，其次的成为
BDR；
3.在选举期外，不存在抢占性；
4.DR失效以后，BDR升级成为DR，重新选举BDR；
5.clear ip ospf process（重启OSPF进程）可以重选；
6.DR正常时，BDR只接收所有信息，转发LSA和同步LSDB的任务由DR完 成，当DR故障时，BDR自动成为DR，完成原DR的工作，并选举新的 BDR
实际的选举步骤是先选举BDR，由BDR升级为DR，再去选一个新的BDR，优先级为0表示没有选举权。
DR和BDR选举之后，3是后加入的，3是如何知道网络里面是否已经存在DR和BDR？
广播网里面，正常情况下是40s的选举期，选举期内会等待，HELLO报文里面有DR address和BDR address 接口的IP地址；如果网络中存在络DR和BDR，在发送的HELLO报文里面会通告DR和BDR接口的IP地址。
如果DR是携带IP地址的，BDR为空，说明网络里面存在DR不存在BDR；如果DR和BDR都为空，说明网络里面不存在DR和BDR
在校园网中，router-id自己选举，容易冲突，一定要手动合理去规划router-id
DR和BDR是在哪个阶段去选举的？
DR和BDR是接口状态机，和邻居状态机没什么关系，是在2WAY状态，进入邻居状态以后再进行DR和BDR的选举。
（1）有效时间内，接口的waiting-time还没有超时，已经进入2WAY状态，邻居状态以后， Backupseen触发，可以交互hello报文进行DR和BDR的选举；
（2）有效时间之外进入2WAY状态，一旦有效状态之外过渡到2WAY，说明网络之中已经存在DR了。
先宣告1的接口进入OSPF，40s之后再宣告3的接口进OSPF，已知1的优先级为1，3的优先级为10；1和3之间谁是DR，谁是BDR?
1是DR，3是BDR，1已经超时，说明有效时间已经超时了，超时以后在有效时间范围之内都没有选举出来DR，1会认为自己是DR；1再去发送hello报文给3，hello报文里面已经填充了DR设备的接口的IP地址，3收到1的HELLO报文，从这HELLO报文中可以得知，网络中已经存在DR设备，而BDR是空的，由于DR和BDR是不能被抢占的，3只能成为BDR；
改一下，20s之后把3宣告进OSPF，在有效时间范围内交互HELLO报文，DR和BDR字段都是空的，可以进行正常的选举，3的优先级大于1的优先级，3就会变成DR，1就会变成BDR。
2WAY状态会去选举DR和BDR，2没有选举权，1和3是有效优先级；
（1）如果网络里面没有DR和BDR，先选举BDR；先选举BDR，BDR升级为DR，BDR位置空出来，重新选举BDR
（2）如果网络里面存在DR,不存在BDR，直接选举一个BDR
（3）如果网络里面没有DR,存在BDR，由BDR升级为DR，空闲出BDR的位置再去选举一个BDR。
（4）既有DR又有BDR，不用选
网络里面现在没有DR和BDR，先选举BDR，3成为BDR；BDR升级为DR，BDR位置空出来，重新选举BDR
为什么这样选？因为RFC规定，在有效时间范围之内，需要先选举BDR再去选举DR，不能一步到位。
如果3台设备优先级都为0，则直接变为Dother,都处于2WAY状态
总结：区分开接口状态机和邻居状态机；接口状态机：接口状态UP以后，如果是广播网或者是非广播网，接口状态会从DOWN->Waiting;waiting的时间会等于一个dead的时间，广播网是40s；等待一个DR和BDR的选举，邻居状态机变为2WAY以后才开始选举的过程，如果在waiting的时间范围之内都没有选举出来谁是DR,会认为自己是DR,2WAY等待DR选举出来以后会过渡到exstart.
如果加一台设备，在40s选举期间，那台设备会变为DR，新加入者收到HELLO报文，发现DR和BDR都为空，则自己为DR
为什么通告DR和BDR填充IP地址而不是router-id?
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什么原因会影响OSPF邻接的建立？
1、MTU不匹配（exstart-exstart或者exstart-exchange）
2、DR P=0,DR的优先级都为0 (2WAY)
3、链路请求列表和重传列表不为空(loading)
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【DR和BDR的选举实验】1:49
2:0
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在一个广播域里面（VLAN划分广播域），只能存在一个DR和一个BDR，其他设备都是DOTHER。
在一个广播域里面如何存在两个DRother?一山不容二虎的过渡状态
肯定存在一山二虎的情况的，比如说，弄到不同的 VLAN里面比如R1在VLAN1，R4在VLAN4里面，不通的，不通不能交互HELLO报文，接口UP40秒以后 ，没有选举出DR会认为自己是DR；两端都认为自己是DR以后，再把端口划到同一个VLAN，交互包，这时，同一个广播域里面存在两个老大，就会火拼看谁胜出，通过优先级和router-id来选的；
或者，通过修改hello时间来演示；ip ospf hello-interval 双方都不接收对方发送的hello报文。
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在发送hello报文的时候DR和BDR字段填充的是DR和BDR接口的IP地址，为什么这么做而不是填充router-id?
在广播网中选举DR/BDR是为了减少LSA泛洪，邻居状态进入2WAY状态以后，开始选举DR/BDR，在网络里面需要存在DR，可以没有BDR；选举出来以后，所有的其他设备DRother都需要和DR去交互LSA，发送DD报文。
这种交互方式是通告单播去执行的，不是通过组播，现在只需要将LSA交互给DR，由DR分发给大家，需要以单播的方式交互给DR，需要知道目标的IP地址，这就是为什么 填充的是IP地址而不是router-id；（现在处于2WAY状态没有交互LSA，目的是为了去交互LSA）
router-id是一个虚拟地址，可以随便配置
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组播组地址224.0.0.6 ALLDRouters所有指定路由器
只有DR和BDR才会去监听组播组地址，其他设备DRother是不会监听的；DRother会向这个组播组地址去通告报文，而它的目的就是将报文通告给DR和BDR
有两种情况：
1.建立邻接关系：DBD LSR LSU（建立邻接之初-下载地图）
2.后续定期维护LSA状态（LSU去维护一个 LSA状态；通过LSU-通告实时路况）；后续DRother每隔1800s向这个组播组地址224.0.0.6去通告一个LSU，维护LSA状态；
LSA老化时间3600s，发一次LSA老化时间归0；出问题之后，3600s之后没收到LSU，会将LSA从LSDB中删除掉
224.0.0.6只有DR/BDR才会监听；224.0.0.5所有的设备都会监听。
所有的 DRother往224.0.0.6发LSU报文，发的是LSU，通告的自己LSDB里的LSA信息；DR/BDR收到这个LSU以后，首先更新自己的LSDB，后续，会将最新的LSA向224.0.0.5发送出去，所有的DRother会收到，做更新。
这样可以保证LSA只发送 一次，正常情况下DR往224.0.0.5发送。
DRother之间建立的是 邻居关系；DR与DRother之间建立的邻接 关系
【实验验证】224.0.0.5/224.0.0.6组播组地址2:40
BDR需要监听224.0.0.6去维护LSDB
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