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1. 选举Route ID
通常运行OSPF协议之前，还需要选举一个路由标识符（router-id），用来标识一台运行OSPF协议的路由器（在OSPF域内），通常RID是一个32位的IP地址，不同路由器的RID不能一样，具有唯一性。
Router ID可以通过手动和自动两种方式来配置RID，手动配置RID也很简单，只要指定一个唯一的IP地址就行了。
自动选举RID的顺序如下：
- 如果有配置多个环回接口，那么在up状态的环回接口中选举最大的ip地址
- 如果没有配置环回接口，则在up状态的物理接口中选举最大的ip地址
需要注意的是，在一台运行OSPF协议的路由器上重置OSPF进程后，路由器可能会根据接口的地址变化从而更新Router ID，并且之前学习到的路由信息等都会被清空，为了防止这个问题，通常建议手动配置Router ID。
如果路由器设备没有配置任何接口ip地址，在运行ospf协议时自动选举RID时就会显示如下信息：
[Huawei]dis ip int brief
*down: administratively down
^down: standby
(l): loopback
(s): spoofing
The number of interface that is UP in Physical is 1
The number of interface that is DOWN in Physical is 2
The number of interface that is UP in Protocol is 1
The number of interface that is DOWN in Protocol is 2
Interface IP Address/Mask Physical Protocol
GigabitEthernet0/0/0 unassigned down down
GigabitEthernet0/0/1 unassigned down down
NULL0 unassigned up up(s)
[Huawei]
[Huawei]dis ospf brief
OSPF Process 1 with Router ID 0.0.0.0
OSPF Protocol Information
RouterID: 0.0.0.0 Border Router:
[Huawei]由于设备的所有接口都没有配置ip地址，因此Router ID显示的是0.0.0.0，这不是正常的Router ID。
2. OSPF协议原理
OSPF协议要求每台运行OSPF协议的路由器都了解整个网络拓扑的链路状态信息，以此计算出到达目的地的最优路径。
OSPF的工作过程：OSPF的收敛过程由链路状态公告LSA（Link State Advertisement）泛洪开始，在LSA中包含了路由器已知的接口ip地址，掩码，开销，网络类型等信息。当收到LSA的路由器会根据收到的LSA中提供的信息建立自己的链路状态数据库LSDB，在LSDB的基础上使用SPF算法计算出到达每个网络的最短路径树，通过最短路径树得出到达目的网络的最优路由并加入到路由表当中。
3. OSPF报文类型
OSPF协议的报文是封装在IP网络层中，使用的协议号是89，以OSPF协议的hello报文为例，其封装格式如下所示：
OSPF共有5中报文类型：
- Hello报文：Hello报文是用于发现，维护邻居关系的，以每10秒的周期性更新hello报文，在广播和NBMA类型网络中选举指定路由器DR和备份指定路由器BDR（Backup Designated Router ）。
- DD报文：DD报文：当路由器设备在进行LSDB数据库同步时，用于描述自己的LSDB信息，（不过DD报文中仅仅包含LSA的头部）。
- LSR报文：当两台相互发送DD报文后，从对方的链路状态数据库中（LSDB）可以知道哪些LSA是自己本地的链路状态数据库中没有的，或者是否有更新的LSA，那么就可以发送LSR报文请求缺失的LSA。
- LSU报文：跟LSR报文的作用是类似的，LSU报文是用来发送对方所缺失的LSA。
- LSA报文：用来对接收到的LSU报文进行确认。
3.1 Hello报文
Hello报文是用于发现，维护邻居关系的，以每10秒的周期性更新hello报文，在广播和NBMA类型网络中选举指定路由器DR和备份指定路由器BDR（Backup Designated Router ）。
在hello包中会携带邻居的各种信息。
3.2 DD报文
DD报文：当路由器设备在进行LSDB数据库同步时，用于描述自己的LSDB信息，（不过DD报文中仅仅包含LSA的头部）。
3.3 LSR报文
LSR报文：当两台相互发送DD报文后，从对方的链路状态数据库中（LSDB）可以知道哪些LSA是自己本地的链路状态数据库中没有的，或者是否有更新的LSA，那么就可以发送LSR报文请求缺失的LSA。
上图中可以看到12.1.1.2这台设备向12.1.1.1设备发送了LSR报文请求。
3.4 LSU报文
LSU报文：跟LSR报文的作用是类似的，LSU报文是用来发送对方所缺失的LSA。
当12.1.1.1设备收到对方发送的LSR报文时就会发送对方缺失的LSA信息。
3.5 LSA报文
LSA报文：用来对接收到的LSU报文进行确认。
4. OSPF邻居状态机
OSPF邻居建立的状态有以下几个：
- 失效状态（Down） ：没有收到Hello包
- 初始状态（Init） ：收到对方的Hello包，但没有在hello包中看到自己的信息
- 双向通讯状态（Two-Way）：收到Hello包，且看到了自己， 形成邻居关系
- 交换初始状态（Exstart） ：协商主/从关系，保证DD包能有序的发送
- 交换状态（ExChange） ：交换DD包，对比LSDB
- 加载状态（Loading） ：正在同步LSDB， LSR和LSU交换
- 完全邻接状态（Full） ：LSDB完成同步，形成邻接关系
需要注意的是只有Two-Way和Full是稳定状态。
5. OSPF工作流程
5.1 建立邻居关系
OSPF工作的邻居发现（即数据包和状态切换）过程 ：
OSPF协议是通过相互发送hello报文来发现邻居，建立并维护邻居关系的，如果路由器设备发现接收的hello报文中的邻居列表中有自己的RID则说明和邻居建立了双向连接（Two-way），即建立了邻居关系。
另外，运行OSPF的路由器之间交换链路状态信息和路由信息时需要建立邻接关系，但是已经建立邻居关系并不意味着可以形成邻接关系，只有当双方交换过DD报文并同步LSDB后才会形成邻接关系。
5.2 建立邻接关系
当路由器都建立邻居关系后，就可以建立邻接关系了，如下图所示：
当路由器建立完邻居关系后就可以开始进行链路状态数据库（LSDB）同步了，首先R1和R2双方会相互发送DD报文来选举Master角色，但由于R2设备的RID要比R1大，那么R2设备会被选举为Master路由器。选举完Master后，R1和R2之后发送DD报文都会采用Master的Seq序列号，并且Master路由器每发送一个新的DD报文时，其Seq序列号都会+1。
当双方发送完最后一个DD报文时，说明交换LSA达到LSDB同步，R1和R2之间的状态改为Full，表示建立邻接关系。
当R1和R2设备形成邻接关系后，再查看两台设备的链路状态数据库（LSDB）：
R1和R2设备都有相同的LSDB数据库信息。
5.3 建立邻居的条件
运行ospf协议的路由器通过hello报文建立邻居需要满足以下几个条件：
- RID唯一
- Hello / Dead时间间隔一致
- 区域ID一致
- 认证（如果启用了认证） 一致
- 链路MTU大小一致（默认不开启检查，思科默认开启）
- 子网掩码一致（以太网环境）
- 网络地址一致
- 末梢区域设置一致（Option）
如果R1和R2两个路由器设备的RID一样的话就无法区分网络设备的身份标识了，那么双方在发送hello报文是不能建立邻居的。这里以RID和hello报文的时间间隔为例，默认情况下hello报文的时间是10秒，但是更改hello报文的时间也会导致R1和R2设备之间无法建立邻居关系以及邻接关系。
把R1设备的hello报文的时间间隔更改为8，R1设备的OSPF邻居状态提示信息如下：
命令行窗口中NeighborPreviousState表示邻居之前的状态，NeighborCurrentState表示邻居当前的状态，说明R1设备已经从Full状态切换成Down状态了，没有建立邻居关系的，NeighborDownPrimeReason=Interface Parameter Mismatch这一行信息代表着无法建立邻居关系的原因：接口参数不匹配。
通过wireshark抓包确实可以看到R1和R2设备之间发送的hello报文中的是8秒，不是默认的10秒，也就是说，由于双方的hello报文时间间隔不一致，从而导致双方无法建立邻居关系。对于其他的建立邻居的条件也是同理，这里就不再一一介绍了。
6. 网络类型
在OSPF协议中有四种网络类型： 广播多路访问型 （BMA）、 非广播多路访问型 （NBMA）、点到点型（Point-to-Point）、点到多点型（Point-to-MultiPoint）。
首先需要明白的一点是OSPF协议的网络类型是基于接口的，在OSPF网络中默认情况下以太网的网络是广播类型的；而PPP，DHLC这些网络则是点到点类型的，我们可以通过查看网络设备的接口类型来验证这一点。
dis ospf int g0/0/0命令查看设备的以太网口g0/0/0，dis ospf s4/0/0命令查看串口s4/0/0的网络类型：
从设备该出的信息来看，以太网接口g0/0/0是广播网络类型，串口s4/0/0是点到点网络类型。
7. 选举DR和BDR
从OSPF的网络类型可知，网络设备的接口类型决定了网络的类型，而网络类型来决定是否要选举DR和BDR，那么问题来了，DR和BDR是什么意思？
我们知道每一次建立邻接关系都要发送hello报文，如果建立邻接关系数越多，意味着就要发送更多的hello报文。默认情况下OSPF网络中的每一台路由设备都可以和其他路由设备建立邻接关系，那么总的建立邻接关系数就是n(n-1)/2。但是如果采用选举DR/BDR的方式建立邻接关系，那么总的建立邻接关系数就是2(n-2)+1，很明显DR/BDR减少了建立邻接关系数。
说白了，选举DR/BDR的目的就是减少建立邻接数，从而减少发送hello报文次数来节省网络带宽，减轻路由设备处理数据包的压力。这样其他非DR/BDR只需要与选举为DR/BDR的建立邻接关系并交换链路状态信息以及路由信息，就可以了解整个OSPF网络的状态信息。
DR（Designed Router，指定路由器）：，相当于网络的中心节点，包含了整个网络的链路状态和路由信息，相当于班长，总经理的角色
BDR（Backup DR，备用DR）：在DR发生故障时，用于接管DR，相当于副班长，副总经理。
DRothers：指的是非DR/BDR，相当于普通学生，员工
注意：DR，BDR以及DRothers之间都保持着邻接关系（Full），DRothers之间保持邻居关系（Two-Way）。另外DR、BDR以及DRothers之间以组播的方式进行交互，224.0.0.6向DR和BDR发送链路状态更新，224.0.0.5向所有OSPF路由器发送。
DR和BDR选举规则：
- 首先比较Hello报文中携带的优先级
- 优先级范围0~255，默认=1
- 优先级最高的被选举为DR，优先级次高的被选举为BDR
- 优先级为0的不参与选举
- 优先级一致的情况下，比较RID， 越大越优先
8. Cost开销
在OSPF网络中每一个运行OSPF的接口上，都维护着一个接口Cost开销值，计算cost开销的公式如下：
Cost = 10^8/BW（bps）= 100Mbps/BW = 接口带宽参考值/接口带宽
本质上Cost开销值是计算到一个目标网络的度量值，计算Cost的方式是从源到本路由器沿途所有入站接口的Cost值累加（路由方向）。
