OSPF Header Format

Every OSPF packet begins with a standard 24-byte header. Understanding this header is crucial for packet analysis and troubleshooting.

Header Purpose

The OSPF header provides:

  • Packet type identification
  • Version and length information
  • Authentication data
  • Area identification
  • Router identification

OSPF Header Structure

The OSPF header is exactly 24 bytes (192 bits) and precedes all OSPF packet types:

    0                   1                   2                   3
    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |   Version   |     Type      |          Packet Length          |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                         Router ID                             |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                          Area ID                              |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |           Checksum            |        Authentication Type    |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                        Authentication Data                    |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                    Authentication Data (cont.)               |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

Header Field Details

Version (8 bits)

Version Values

  • 2: OSPF Version 2 (RFC 2328) - IPv4
  • 3: OSPF Version 3 (RFC 5340) - IPv6

This tutorial focuses on OSPFv2 (version 2).

Type (8 bits)

Type Value Packet Name Purpose
1 0x01 Hello Neighbor discovery and keepalive
2 0x02 Database Description (DD) Database summary exchange
3 0x03 Link State Request (LSR) Request specific LSAs
4 0x04 Link State Update (LSU) Contains LSAs for flooding
5 0x05 Link State Acknowledgment (LSAck) Acknowledge received LSAs

Authentication Type (16 bits)

Type Value Authentication Method Security Level
0 0x0000 None No security
1 0x0001 Simple Password Very weak (plaintext)
2 0x0002 Cryptographic Strong (MD5 hash)

Real OSPF Header Examples

Hello Packet Header

OSPF Hello Packet Header:
0000: 02 01 002c c0a8 0101 0000 0000 3f2e 0000
0010: 0000 0000 0000 0000
Version: 2, Type: 1 (Hello), Length: 44 bytes
Router ID: 192.168.1.1
Area ID: 0.0.0.0 (backbone)
Checksum: 0x3f2e, Auth Type: 0 (None)
Auth Data: 0x0000000000000000

Hello Packets

Hello packets are the foundation of OSPF neighbor relationships. They handle neighbor discovery, keepalive, and DR/BDR election.

Hello Packet Functions

  • Neighbor Discovery: Find adjacent routers
  • Keepalive: Maintain neighbor relationships
  • Parameter Exchange: Share network configuration
  • DR/BDR Election: Elect designated routers

Hello Packet Format

Hello packets follow the standard OSPF header with additional fields:

    0                   1                   2                   3
    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                        OSPF Header                            |
   |                         (24 bytes)                           |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                        Network Mask                          |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |          Hello Interval       |  Options  |  Router Priority |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                       Dead Interval                          |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                    Designated Router                         |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                  Backup Designated Router                    |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                        Neighbor 1                            |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                        Neighbor 2                            |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                           ...                                |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

Hello Packet Fields

Hello Interval (16 bits)

Network Type Default Interval Range Considerations
Broadcast 10 seconds 1-65535 Fast convergence
Point-to-Point 10 seconds 1-65535 Fast convergence
NBMA 30 seconds 1-65535 Slower links
Point-to-Multipoint 30 seconds 1-65535 Slower links

DR/BDR Election Process

Election Rules

  • Priority 0: Cannot become DR/BDR
  • Highest Priority Wins: Range 1-255
  • Router ID Tiebreaker: If priorities equal
  • Non-preemptive: DR doesn't change unless failure

Database Description Packets

Database Description (DD) packets are used during the database exchange process to describe the contents of the link-state database.

DD Packet Purpose

  • Database Summary: Describe LSAs in database
  • Master/Slave: Establish relationship
  • Sequencing: Ensure reliable exchange
  • Synchronization: Coordinate database updates

DD Packet Format

    0                   1                   2                   3
    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                        OSPF Header                            |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |         Interface MTU         |    Options    |0|0|0|0|0|I|M|MS
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                     DD Sequence Number                        |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                                                               |
   +-                                                             -+
   |                        LSA Header 1                          |
   +-                                                             -+
   |                                                               |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                              ...                              |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

DD Flags

Flag Name Purpose Set By
MS Master/Slave 1=Master, 0=Slave Master router
M More More DD packets follow Sender
I Init Initial DD packet Both routers

Link State Request Packets

Link State Request (LSR) packets are used to request specific LSAs from a neighbor during database synchronization.

LSR Packet Functions

  • Request LSAs: Ask for specific LSAs
  • Database Sync: Complete database synchronization
  • Missing LSAs: Request missing or newer LSAs
  • Reliable Transport: Ensure LSA delivery

LSR Packet Format

    0                   1                   2                   3
    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                        OSPF Header                            |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                          LS Type                              |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                       Link State ID                          |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                     Advertising Router                       |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                              ...                              |

LSR Fields

Field Size Description Example
LS Type 32 bits Type of LSA being requested 1 (Router LSA)
Link State ID 32 bits Identifies the LSA 192.168.1.1
Advertising Router 32 bits Router that generated the LSA 192.168.1.1

Link State Update Packets

Link State Update (LSU) packets carry the actual LSAs and are used to flood link-state information throughout the OSPF domain.

LSU Packet Functions

  • LSA Transport: Carry actual LSAs
  • Flooding: Distribute topology information
  • Database Updates: Update neighbor databases
  • Convergence: Ensure network-wide consistency

LSU Packet Format

    0                   1                   2                   3
    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                        OSPF Header                            |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                    Number of LSAs                             |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                                                               |
   +-                            LSA 1                           -+
   |                                                               |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                              ...                              |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

LSU Flooding Process

LSA Generated
→
Install in LSDB
→
Send to Neighbors
→
Receive LSAck
→
Flooding Complete

Multicast Addresses

Address Usage Network Types
224.0.0.5 AllSPFRouters Broadcast, Point-to-Multipoint
224.0.0.6 AllDRouters Broadcast (DROther to DR/BDR)
Unicast Direct Point-to-Point, NBMA

Link State Acknowledgment Packets

Link State Acknowledgment (LSAck) packets provide reliable flooding by acknowledging the receipt of LSU packets.

LSAck Packet Functions

  • Acknowledge LSUs: Confirm LSA receipt
  • Reliable Flooding: Ensure LSA delivery
  • Duplicate Detection: Prevent LSA duplication
  • Error Recovery: Handle transmission errors

LSAck Packet Format

    0                   1                   2                   3
    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                        OSPF Header                            |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                                                               |
   +-                       LSA Header 1                         -+
   |                                                               |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                                                               |
   +-                       LSA Header 2                         -+
   |                                                               |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                              ...                              |

Acknowledgment Types

Type Timing Method Use Case
Explicit Ack Immediate LSAck packet Point-to-Point links
Implicit Ack Delayed LSU with same LSA Broadcast networks
Delayed Ack Up to RxmtInterval Grouped LSAck Efficiency optimization

Retransmission Timer

If an LSAck is not received within RxmtInterval (default 5 seconds), the LSA is retransmitted. This ensures reliable flooding even on lossy networks.

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