ospf协议

ospf协议

ospf协议 篇1

与RIP协议不同,OSPF将一个自治域再划分为区,相应地即有两种类型的路由选择方式?当源和目的地在同一区时,采用区内路由选择;当源和目的地在不同区时,则采用区间路由选择?这就大大减少了网络开销,并增加了网络的稳定性?当一个区内的路由器出了故障时并不影响自治域内其他区路由器的正常工作,这也给网络的管理?维护带来方便?

(1)OSPF协议主要优点

OSPF协议主要优点如下:

快速收敛?OSPF是真正的LOOP-FREE(无路由自环)路由协议?源自其算法本身——链路状态及最短路径树算法,OSPF收敛速度快,能够在最短的时间内将路由变化传递到整个自治系统?

区域划分?提出区域(Area)划分的概念,将自治系统划分为不同区域后,通过区域之间的对路由信息的摘要,大大减少了需传递的路由信息数量,也使得路由信息不会随网络规模的扩大而急剧膨胀?

开销控制?将协议自身的开销控制到最小?目的如下所示:

用于发现和维护邻居关系的是定期发送的不含路由信息的hello报文,非常短小?包含路由信息的报文是触发更新的机制,而且只有在路由变化时才会发送?但为了增强协议的健壮性,每1800秒全部重发一次?在广播网络中,使用组播地址(而非广播)发送报文,减少对其他不运行OSPF的网络设备的干扰?

在各类可以多址访问的网络中(广播型网络和非广播型多路访问),通过选举DR(指定路由器),使同网段的路由器之间的路由交换(同步)次数由O(N×N)次减少为O(N)次?

OSPF协议提出STUB区域的概念,使得STUB区域内不再传播引入的ASE路由?

在ABR(区域边界路由器)上支持路由聚合,进一步减少区域间的路由信息传递?

在点到点接口类型中,通过配置按需播号属性(OSPF over On Demand Circuits),使得OSPF不再定时发送hello报文及定期更新路由信息?只在网络拓扑真正变化时才发送更新信息?

路由可信?通过严格划分路由的级别(共分4级),提供更可信的路由选择?

安全性高?良好的安全性,OSPF支持基于接口的明文及MD5 验证?

适应性广?OSPF适应各种规模的网络,最多可达数千台?

(2)OSPF协议主要缺点

OSPF协议主要缺点如下:

配置相对复杂?由于网络区域划分和网络属性的复杂性,需要网络分析员有较高的网络知识水平才能配置和管理OSPF网络?

ospf协议 篇2

OSPF 是自治系统内部路由协议, 负责计算同一个自治系统内的路由。在这里“自治系统”是指彼此相连的运行OSPF 路由协议的所有路由器的集合。对于OSPF来说, 整个网络只有“自治系统内”和“自治系统外”之分。需要注意的是:“自治系统外”并不一定在物理上或拓扑结构中真正的位于自治系统的外部, 而是指那些没有运行OSPF 的路由器或者是某台运行OSPF 协议的路由器中没有运行OSPF 的接口。

二、OSFP协议中DR、BDR

在广播和NBMA 类型的网络上, 任意两台路由器之间都需要传递路由信息 (flood) , 如果网络中有 N 台路由器, 则需要建立N * (N-1) /2 个邻接关系。任何一台路由器的路由变化, 都需要在网段中进行N* (N-1) /2 次的传递。这是没有必要的, 也浪费了宝贵的带宽资源。为了解决这个问题, OSPF 协议指定一台路由器DR (Designated Router) 来负责传递信息。所有的路由器都只将路由信息发送给DR, 再由DR 将路由信息发送给本网段内的其他路由器。两台不是DR 的路由器 (DROther) 之间不再建立邻接关系, 也不再交换任何路由信息。这样在同一网段内的路由器之间只需建立N 个邻接关系, 每次路由变化只需进行2N 次的传递即可。

DR 的选举过程如下: (1) 登记选民——本网段内的运行OSPF 的路由器; (2) 登记候选人——本网段内的Priority>0 的OSPF 路由器;Priority 是接口上的参数, 可以配置, 缺省值是1; (3) 竞选演说——部分Priority>0 的OSPF 路由器认为自己是DR; (4) 在所有自称是DR 的路由器中选priority 值最大的当选, 若两台路由器的priority值相等, 则选Router ID 最大的当选。选票就是HELLO 报文, 每台路由器将自己选出的DR 写入HELLO 中, 发给网段上的每台路由器。

三、OSFP协议中三张表

(一) 邻居表。

包括所有建立联系的邻居路由器。

(二) 链接状态表 (拓扑表) 。

包含了网络中所有路由器的链接状态。它表示着整个网络的拓扑结构。同Area内的所有路由器的链接状态表, 都是相同的。

(三) 路由表。

也称转发表, 在链接状态表的基础之上, 利用SPF算法计算而来。

四、OSFP协议中四种链路类型

(一) Broadcast。

当链路层协议是Ethernet 时, OSPF 缺省认为网络类型是Broadcast。在这种类型网络中, 以组播地址 (224.0.0.5, 224.0.0.6) 发送协议报文, 需要选举DR, BDR。

(二) NBMA。

当链路层协议是Frame Relay、X.25 时, OSPF 缺省认为网络类型是NBMA。在这种类型网络中, 以单播地址发送协议报文, 必须手工配置邻居的IP 地址, 需要选举DR, BDR。

(三) Point-to-Multipoint。

没有一种链路层协议会被缺省的认为是Point-to-Multipoint类型, 通常由NBMA的类型手工修改而来, 如果NBMA类型的网络不是全连通的。在这种类型网络中, 以组播地址 (224.0.0.5) 发送协议报文, 不需要选举DR, BDR。

(四) Point-to-Point。

当链路层协议是PPP, HDLC, LAPB时, OSPF缺省认为网络类型是Point-to-Point。在这种类型网络中, 以组播地址 (224.0.0.5) 发送协议报文, 不需要选举DR, BDR。

五、OSFP协议中五种的报文类型

(一) HELLO报文。

最常用的一种报文, 周期性的发送给本路由器的邻居。内容包括一些定时器的数值, DR, BDR, 以及自己已知的邻居。HELLO报文中包含有Router ID、Hello/dead intervals、Neighbors、Area-ID、Router priority、DR IP address、BDR IP address、Authentication password、Stub area flag等信息, 其中Hello/dead intervals、Area-ID、Authentication password、Stub area flag必须一致, 相邻路由器才能建立邻居关系。

(二) DBD报文。

两台路由器进行数据库同步时, 用DBD报文来描述自己的LSDB, 内容包括LSDB中每一条LSA的摘要 (摘要是指LSA的HEAD, 通过该HEAD可以唯一标识一条LSA) 。这样做是为了减少路由器之间传递信息的量, 因为LSA的HEAD只占一条LSA的整个数据量的一小部分, 根据HEAD, 对端路由器就可以判断出是否已经有了这条LSA。

(三) LSR报文。

两台路由器互相交换过DBD报文之后, 知道对端的路由器有哪些LSA是本地的LSDB所缺少的或是对端更新的LSA, 这时需要发送LSR报文向对方请求所需的LSA。内容包括所需要的LSA的摘要。

(四) LSU报文。

用来向对端路由器发送所需要的LSA, 内容是多条LSA (全部内容) 的集合。

(五) LSAck报文。

用来对接收到的DBD, LSU报文进行确认。内容是需要确认的LSA的HEAD (一个报文可对多个LSA进行确认) 。

六、Ospf协议中6种LSA

(一) Router LSA (Type=1) 。

是最基本的LSA类型, 所有运行OSPF的路由器都会生成这种LSA。主要描述本路由器运行OSPF的接口的连接状况, 花费等信息。对于ABR, 它会为每个区域生成一条Router LSA。这种类型的LSA传递的范围是它所属的整个区域。

(二) Netwrok LSA (Type=2) 。

本类型的LSA由DR生成。对于广播和NBMA类型的网络, 为了减少该网段中路由器之间交换报文的次数而提出了DR的概念。一个网段中有了DR之后不仅发送报文的方式有所改变, 链路状态的描述也发生了变化。在DROther和BDR的Router LSA中只描述到DR的连接, 而DR则通过Network LSA来描述本网段中所有已经同其建立了邻接关系的路由器。 (分别列出它们Router ID) 。同样, 这种类型的LSA传递的范围是它所属的整个区域。

(三) Network Summary LSA (Type=3) 。

本类型的LSA由ABR生成。当ABR完成它所属一个区域中的区域内路由计算之后, 查询路由表, 将本区域内的每一条OSPF路由封装成Network Summary LSA发送到区域外。LSA中描述了某条路由的目的地址、掩码、花费值等信息。这种类型的LSA传递的范围是ABR中除了该LSA生成区域之外的其他区域。

(四) ASBR Summary LSA (Type=4) 。

本类型的LSA同样是由ABR生成。内容主要是描述到达本区域内部的AS-BR的路由。这种LSA与Type3类型的LSA内容基本一样, 只是Type4的LSA描述的目的地址是ASBR, 是主机路由, 所以掩码为0.0.0.0。这种类型的LSA传递的范围与Type3的LSA相同。

(五) AS External LSA (Type=5) 。

本类型的LSA由ASBR生成。主要描述了到自治系统外部路由的信息, LSA中包含某条路由的目的地址、掩码、花费值等信息。本类型的LSA是唯一一种与区域无关的LSA类型, 它并不与某一个特定的区域相关。这种类型的LSA传递的范围整个自治系统 (STUB区域除外) 。

(六) AS External LSA (Type=7) 。

类型7的LSA被应用在非完全末节区域中 (NSSA) 。

七、OSPF的7种状态机

(一) Down。

邻居状态机的初始状态, 是指在过去的Dead-Interval时间内没有收到对方的Hello报文。

(二) Init。

本状态表示已经收到了邻居的HELLO报文, 但是该报文中列出的邻居中没有包含我的Router ID (对方并没有收到我发的HELLO报文)

(三) 2-Way。

本状态表示双方互相收到了对端发送的HELLO报文, 建立了邻居关系。在广播和NBMA类型的网络中, 两个接口状态是DROther的路由器之间将停留在此状态。其他情况状态机将继续转入高级状态。

(四) Ex Start。

在此状态下, 路由器和它的邻居之间通过互相交换DBD报文 (该报文并不包含实际的内容, 只包含一些标志位) 来决定发送时的主/从关系。建立主/从关系主要是为了保证在后续的DBD报文交换中能够有序的发送。

(五) Exchange。

路由器将本地的LSDB用DBD报文来描述, 并发给邻居。

(六) Loading。

路由器发送LSR报文向邻居请求对方的DBD报文。

(七) Full。

在此状态下, 邻居路由器的LSDB中所有的LSA本路由器全都有了。即, 本路由器和邻居建立了邻接 (adjacency) 状态。

八、结语

OSPF协议的SPF算法保证area内无环路。其中维护的3张表。邻居表 (显示邻接关系) , 拓扑表 (列举所有收到的LSA (link state advertisement) , 是一个LSA数据库) , 路由表 (记录到达某个网段的最佳路径, 是由前边2个表算出来的) 所有厂家都支持, 且数据包的格式都通用, 便于延展;带宽开销少, 触发式路由更新等优点, 所以广泛应用于各组网拓扑中。

摘要：OSPF是Open Shortest Path First (即“开放最短路由优先协议”) 的缩写。它是IETF (Internet Engineering Task Force) 组织开发的一个基于链路状态的自治系统内部路由协议 (IGP) , 用于在单一自治系统 (Autonomous system, AS) 内决策路由。在IP网络上, 它通过收集和传递自治系统的链路状态来动态地发现并传播路由。本文简要梳理了OSPF的相关知识点。

ospf协议 篇3

［关键词］OSPF 多区域 设计

近十几年来，随着计算机网络规模的不断扩大，大型互联网络的迅猛发展，路由技术在网络技术中已逐渐成为关键部分，而路由选择协议也相应的成为人们关注的焦点。开放最短路经优先（OSPF）以协议标准化强，支持厂家多，成为目前Internet广域网和Intranet企业网采用最多、应用最广泛的路由选择协议之一。

一、OSPF的特点

OSPF协议（Open Shortest Path First，开放最短路径优先）是在1989年由互联网工程任务组（IETF）正式发布，它能有效地解决RIP 和IGRP等距离矢量协议存在的缺陷，具体优点如下：

1.收敛速度快：OSPF采用一种可靠的扩散（flooding）机制根据网络拓扑变化来更新邻居路由器。路由发生改变时只发送产生的路由更新信息。这两点，再加上整个网络在OSPF域中所有路由器上的拓扑都几乎完全一样的特点，使得OSPF在某条链路出现问题时能够比RIP和IGRP更迅速的收敛。

2.支持VLSM、超网以及汇总功能：OSPF采用汇总功能和VLSM来节省地址空间，能够更高效地进行路由。

3.存根区域路由：OSPF采用存根区域路由大大减小了路由表的规模，这也是OSPF支持大型网络的一个原因。

4.基于路由代价（Cost）的可变度量：OSPF采用可变路由代价度量标准来决定路由选择。

5.支持类型Ⅰ和类型Ⅱ（MD5）的认证方式：OSPF能够通过类型1的明文密码或是类型2的MD5加密认证方式来确保安全可靠的路由传输。

二、OSPF的配置要点

和其他路由选择协议不同，OSPF在实施之前需要进行一定的预设计，将OSPF网络作为一个整体而不是一个区域来仔细地加以考虑。下面是设计OSPF时应该加以考虑的要点：

1.区域设置：Area 0必须连续，应该位于整个网络中最为稳定的地方，通常包含核心路由器。

2.区域内连续的IP寻址：只要可能，区域中的所有地址应该连续，这样能够确保路由汇总和合理的分层设计。

3.不同形式的存根区域：很多边缘路由器和帧中继网络都能很好地应用存根区域。

4.尽量避免虚链路的出现：一般虚链路的配置和存在常表明网络的设计很差。有些情况下备份链路可能不是直接和Area 0相连接，这就需要虚链路。总的来说，实际网络中应该尽量避免虚链路。

三、多区域OSPF各项功能的设计与实现

OSPF协议的主要优点之一就是它提出了区域划分的概念，使得它的网络规模可以做到无限大。基于这个优点设计了一个多区域OSPF方案，确保所有IP接口的IP连接正常的情况下，加入OSPF的存根区域、重分布、汇总、默认路由和认证等配置。充分体现了OSPF协议的特点。

1.所需设备：六台Cisco路由器（其中D必须至少有三个串口），三条V.35背对背线缆，两条非屏蔽双绞线。

2.物理连接如下图所示：

3.设计说明：

(1)以路由器D为指定路由器将区域7配置成存根区域，配置命令如下：

Router_D(config-router)#area 7 stub

将区域100配置成完全存根区域

Router_C(config-router)#area 100 stub no-summary

(2)将区域20的100.10.1.0/24和100.10.3.0/24网络汇总到100.10.0.0./16中，通过路由器E转发给B，将区域100中的172.16.2.4/30网络汇总到172.16.2.0/24以便和RIP的24位相适应，配置命令如下：

Router_D(config-router)#area 20 range 100.10.0.0 255.255.0.0

Router_D(config-router)#area 100 range 172.16.2.0 255.255.255.0

把两个RIP路由192.168.1.0/24和192.16.2.0/24汇总为一个OSPF路由192.168.0.0/16

Router_B(config-router)#summary-address 192.168.0.0 255.255.255.0

(3)将路由器A上的两个环路接口进行重分布，配置命令如下：

Router_A(config-router)#redistribute connected subnets tag 9

Router_A(config-router)#default-metric 10

在路由器B上将RIP重分布到OSPF区域

Router_B(config-router)# redistribute rip subnets

Router_B(config-router)#passive-interface Ethernet0/0

Router_B(config-router)#default-metric 10

(4)阻止来自128.100.×.×的路由更新信息进入路由器E的串口0/1，配置命令如下：

Router_E(config-router)#distribute-list 20 in s0/1

Router_E(config)#access-list 20 deny 128.100.0.0 0.0.255.255

Router_E(config)#access-list 20 permit any

(5)将网络206.191.200.1标记为默认路由，配置命令如下：

Router_A(config-router)#default-information originate always

Router_A(config)#ip classless

Router_A(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 206.191.200.1

(6)选用OSPF认证类型2对路由器A和D的以太口进行认证，配置命令如下：

Router_A(config-if)#ip ospf message-digest-key 1 md5 koko

Router_A(config-router)#area 7 authentication message-digest

Router_D(config-if)#ip ospf message-digest-key 1 md5 koko

Router_D(config-router)#area 7 authentication message-digest

四、结束语

OSPF路由选择协议的缺点是它的配置相对比较复杂，需要占用大量的处理器资源。

但是，随着现代高速CPU的出现，它所需要的资源已经不成问题。而且由于OSPF是开放的协议，是IETF组织公布的标准，世界上主要的网络设备厂都支持该协议，所以它的可靠性由于公开而得到保障，并且在众多的厂商支持下，会不断地走向完善。

参考文献:

[1]Matthew H.Birkner著:《Cisco 互联网络设计》.人民邮电出版社

[2]Karl Solie,CCIE#4599著:《CCIE 实验指南》.人民邮电出版社

[3]Cisco System 公司著:《网络协议解决方案》.北京希望电子出版社

ospf协议 篇4

配置各个路由器的接口ip和Loopback接口ip，步骤略

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配置OSPF

R1:

(config)#routerospf1

(config-router)#router-id1.1.1.1

(config-router)#network1.1.1.1 0.0.0.0area 0

(config-router)#network10.0.0.0 0.0.0.3 area 0

(config-router)#network40.4.4.0 0.0.0.3 area 0

(config-router)#network192.168.1.0 0.0.0.255 area 0

------------------------------------------------------

R2:

(config)#routerospf1

(config-router)#router-id2.2.2.2

(config-router)#network2.2.2.2 0.0.0.0area 0

(config-router)#network10.0.0.0 0.0.0.3 area 0

(config-router)#network20.2.2.0 0.0.0.3 area 0

(config-router)#network192.168.2.0 0.0.0.255 area 0

------------------------------------------------------

R3:

(config)#routerospf1

(config-router)#router-id3.3.3.3

(config-router)#network3.3.3.3 0.0.0.0area 0

(config-router)#network20.2.2.0 0.0.0.3 area 0

(config-router)#network30.3.3.0 0.0.0.3 area 0

(config-router)#network192.168.3.0 0.0.0.255 area 0

------------------------------------------------------

R4:

(config)#routerospf1

(config-router)#router-id4.4.4.4

(config-router)#network4.4.4.4 0.0.0.0area 0

(config-router)#network30.3.3.0 0.0.0.3 area 0

(config-router)#network40.4.4.0 0.0.0.3 area 0

(config-router)#network192.168.4.0 0.0.0.255 area 0

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路由器OSPF配置1 篇5

•OSPF属于IGP，是Link-State协议，基于IP Pro 89，

•采用SPF算法（Dijkstra算法）计算最佳路径。

•快速响应网络变化。

•以较低频率（每隔30分钟）发送定期更新，被称为链路状态刷新。

•网络变化时是触发更新。

•支持等价的负载均衡。

OSPF维护的3张表：

1）Neighbor Table：

确保直接邻居之间能够双向通信。

2）Topology Table：

LSDB(Link-State DataBase），同一区域的所有路由器LSDB相同。

3）Routing Table：

对LSDB应用SPF算法，选择到达目标地址的最佳路由放入路由表。

s1 zsxd5h

OSPF的区域划分：

•OSPF采用层次设计，用Area来分隔路由器。

区域中的路由器保存该区域中所有链路和路由器的详细信息，

但只保存其他区域路由器和链路的摘要信息。

采用层次设计的好处：

1、减少了路由表的条目

2、LSA的泛洪在网络边界停止，加速会聚

3、局限拓扑变更的影响 缩小网络的不稳定性，一个区域的问题不会影响其它区域。

OSPF的邻居与邻接关系：

•OSPF路由器与它直连的邻居建立邻居关系。

•OSPF路由器只会与建立了邻接关系的路由器互传LSA。

•路由器只和建立了邻接关系的邻居才可以到达FULL状态。

•路由更新只在形成FULL状态的路由器间传递。

•P2P链路可以到达FULL状态。

•MA网络，所有路由器只和DR/BDR到达FULL状态。

(Backup Designated Router)

邻居及邻接的区别.

邻居---必须有直连的链路

邻接--- 1. 必须是邻居, 2. 链路两边同一区域的数据库必须同步(状态为:FULL).

Router-ID：

为唯一标识OSPF域中路由器。

设置Router-ID的优先顺序：

1）手工指定Route-ID x.x.x.x（可任意，但不能重复）

2）最大的Loopback IP

3）最大的接口IP（保证接口是激活状态）higher active physical interface ip

推荐使用环回口和手工指定的router-id，因为它们的稳定性更高。

DR/BDR的选举：

1）比较优先级，越大越优（默认为1,如设为0表示不参与选举）

2）比较Router-ID，越大越优。

•DRother发送LSA给DR/BDR用224.0.0.6

•DR发送LSA给DRother用224.0.0.5

•非MA网络（没有DR/BDR），路由器都用224.0.0.5

＜DR/BDR＞特点

1）不抢占,DR正常时，即使有新的Priority比DR高的路由器也不能抢占成为DR，

2）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。

3）DR是个接口概念。每个网段都会选举DR。

4) 不同网段分别选DR/BDR

SPF算法：

1、在一个区域内的所有路由器有同样的LSDB

2、每一个路由器在计算时都将自已做为树根

3、具有去往目标的最低cost值的路由是最好的路径

4、最好的路由被放入转发表

计时器：

•Hello Intervals：10S/30S

•Dead Interval：4＊Hello ＝40S

hello包发向224.0.0.5

下面这两种网络类型的hello时间是30S

NON_BROADCAST

POINT_TO_MULTIPOINT

OSPF开销值计算：

•OSPF Cost = 108/BW (bps)

•OSPF的5种报文：

1）Hello：发现并建立邻接关系。还有选举DR和BDR！！！

2）DBD：包含路由的摘要信息。

3）LSR：向另一台路由器请求特定路由的完整信息。

4）LSU：用于LSA的泛洪和回应LSR该条路由的完整信息。在OSPF中，只有LSU需要显示确认

5）LSAck：对LSU做确认。

OSPF建邻居的必要条件：

1）Hello/Dead Intervals

2）Area ID

3）Authentication Password

4）Stub Area标记

5）MTU

6)subnet mask(必须是同一个网段)

OSPF状态机：

1、down state

2、init state

3、two-way state

4、exstart state

5、exchange state

6、loading state

7、full state

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＜OSPF＞基本操作命令

R1(config)#router ospf 110 注意：进程号是cisco的私有技术

R1(config-router)#network 1.1.1.0 0.0.0.255 area 0

R1#show ip protocols

R1#show ip ospf 可查看router-id,进程号,域的数量

R1#show ip ospf interface

R1#show ip ospf interface brief

R1#show ip ospf neighbor 查看邻居信息

R4(config-if)#ip ospf hello-interval 9

(dead自动*4）

R4(config-if)#ip os dead-interval 80

ospf协议 篇6

配置R1ip

[r1]rip

[r1-rip]undo summ

[r1-rip]network 192.168.1.0

[r1-rip]network 192.168.2.0

[r1]rip

[r1-rip]undo summ

[r1-rip]inter e0

[r1-Ethernet0]rip ver 2

[r1-Ethernet0]inter s0

[r1-Serial0]rip ver 2

配置R2

R2上设置rip协议2.0和1.0网段

S1上设置为ospf协议，

R2上做重分：

[r2]ospf

[r2-ospf]import-route rip

[r2-ospf]import-route direct

[r2]rip

[r2-rip]import-route ospf

[r2-rip]import-route direct

R3 R4上做ospf协议

ospf协议 篇7

OSPF路由协议是由IETF开发的一个基于链路状态的动态路由协议,应用于自治系统内。OSPF上全称为开放最短路径协议(Open Shortest Path First),被广泛应用于IP网络上,通过收集和传递自治系统内的链路状态动态的发现和传递路由信息。O S P F当前的规范R F C文档为RFC 2328,版本是第二版。

O S P F具有许多优点,包括:

无路由自环

可适应大规模网络

路由变化收敛速度快

支持区域划分

支持等值路由

支持验证

支持路由分级管理

支持以组播地址发送协议报文

支持V L S M和C I D R

本文讨论OSPF双进程的实现,或对网络工程的实施略有帮助。

2. 案例背景

2.1 网络结构

如图1所示,为一大型金融机构的全省网络图,其中二级机构十几个,三级网点近千个。

省级机构通过两台路由器R A、R B与总部连接,为一级骨干网络,运行B G P路由协议,实现复杂的路由控制。

省级机构核心交换机S1、S2分别与R A、R B、R 1、R 2采用三层网间网连接,构成省级网络核心。S1、S2、RA、RB运行OSPF路由协议,同时S1、S2、R1、R2运行EIGRP路由协议。

R 1、R 2分别与二级机构路由器X X_R 1、X X_R 2采用S D H、A T M线路连接,构成二级骨干网络。在网络改造之前,运行EIGRP路由协议,是思科品牌设备。

在二级机构,交换机与X X_R 1、X X_R 2、X X_R 3、X X_R 4形成市级核心局域网络。XX_R4通过SDH等广域网线路与三级网点连接,并形成三级接入网络。路由协议采用OSPF,二级机构局域网络为骨干区域,三级接入网络或者处在骨干区域(网点较少),或者划分为独立的非骨干区域(网点较多)。

2.2 路由分析

在现有网络中,所有二级机构采用相对独立的OSPF路由设计,采用独立的骨干区域,也就是说,所有二级机构均具有O S P F骨干0区。

由于二级骨干采用EIGRP路由协议,起到了路由隔离的作用,各二级机构O S P F路由的计算局限于本二级机构内,省级机构通过汇总分别得到指向各二级机构的一条汇总路由,保证了省级机构路由表的清晰简洁,同时,各二级机构根据本地O S P F路由表对本地网点正确寻径,并根据省级机构下发的到其它二级机构的汇总路由进行正确的跨机构数据访问。

2.3 问题的提出

由于业务需要,省级机构提出更换各二级机构XX_R1、XX_R2路由器,由于更换后的路由器不支持EIGRP这一私有协议,省级机构按总部文件确定采用标准路由协议O S P F,并要求:

(1)、网络工程的实施平滑进行,尽可能不影响正常业务进行。

(2)、按总部要求,实现路由控制和汇总,省级机构路由表只包含各二级机构的汇总路由,不允许包含各二级机构的明细路由。

如图2所示。

由于原来运行的OSPF路由协议未在全省范围统一进行设计,必须首先考虑对OSPF骨干区域重新设计,可能的方式有:

原来各二级机构区域划分保持不变,省级机构O S P F骨干区域包含R 1、R 2、X X_R 1、X X_R 2,这样,工作量小,可以实现平滑切换,但无法实现明细路由的抑制,R1、R2路由表包含大量二级机构的明细路由,既是失败的路由设计,也不符合总部规定;

对各二级机构OSPF区域重新划分,使得骨干区域只包含各二级机构核心路由器的上联接口,核心路由器的其它接口以及接入网络划分到非骨干区,在区域间实现路由汇总。这样,可以实现明细路由的抑制,符合总部规定,但实施中涉及众多路由设备配置的变化,工作量很大,势必很大程度上影响全省范围营业业务。

问题似乎很棘手,既要考虑平滑过渡,又要考虑网络设计要求、总部要求,难以调和。可以采用OSPF双进程吗?答案是肯定的。

3. OSPF双进程实现

应该说,按OSPF的设计思想是支持双进程的,但实践中应用极少,鲜有成功案例可以借鉴。其一是OSPF本身设计复杂,采用双进程会大大增加实施复杂性;其二是O S P F算法占用C P U、内存较多,采用双进程,路由器需要维护两个本地链路状态数据库,资源利用率更高。

为了证实X X_R 1、X X_R 2支持OSPF双进程,并降低实施风险,我们在实验室搭建了与用户方相似的网络实验环境,模拟了从总部、省级机构、市级机构到网点末梢的完全层次,经过反复实验,证明O S P F双进程是可行的,并给出了一套平滑过渡的实施方案,并保证在实施过程中,二级骨干网络中断时间不超过300秒。

3.1 省级机构路由协议改造

(1)、在省级机构两台下联路由器R1、R2上均启用OSPF路由协议:两台核心交换机S1、S2上调整原来OSPF路由协议配置,以包含原来EIGRP路由协议所涵盖的网络接口或网段;两台下联路由器R1、R2上OSPF路由协议骨干区包含其与核心交换机互联接口、局域网络子接口、Loopback接口,暂不包含与二级机构的广域网互联接口。

(2)、在两台下联路由器R1、R2上,进行EIGRP与OSPF路由协议的相互分发,并进行路由标记(Tag):OSPF对EIGRP导入的路由汇总并向RA、RB发布,并打上Tag 3000。EIGRP对OSPF导入的路由打上Tag 1000。EIGRP重发布策略为拒绝Tag 3000,允许Tag1000,OSPF策略为拒绝Tag 1000,允许Tag3000。

(3)、在两台核心交换机上删除有关EIGRP配置,进一步净化网络环境,为二级机构平滑切换准备。

这样,在省级机构,形成O S P F骨干区域,包含R A、R B、R 1、R 2、S 1、S 2,E I G R P仅包含在R 1、R 2路由配置中,是为了与各二级机构的路由寻径需要。

3.2 二级机构采用OSPF双进程

在省级机构进行了必要准备后,接下来就是对二级机构路由器X X_R 1、X X_R 2启用O S P F双进程。

(1)、对照原来路由器配置,对新的XX_R1、XX_R2进行除EIGRP之外的配置,其中进程OSPF 10用于二级机构本地局域网及三级接入网的路由寻径;

(2)、上联省级机构的路由协议使用进程OSPF 20,在新的XX_R1、XX_R2路由器上配置,接口仅包括路由器上联广域网接口地址,并作为router-id;

(3)、在OSPF 20中,进行对应于该二级机构IP地址段的强制汇总,使得省级机构收到并仅收到该二级机构的1条汇总路由;

(4)、在OSPF 20中,对上级机构下发的路由进行过滤,使得本机构只收到上级机构的汇总路由。

(5)、在OSPF 10中,分发OSPF 20的路由,以实现本地网络对上级机构的路由寻径需要。

4. 小结

本文叙述了采用标准OSPF路由协议进行路由设计、规划和实现的过程,并按照路由设计原则,实现了路由汇总、分发、过滤和控制,达到了路由设计要求,并在实际用户网络得到顺利实施和验证。

应该说,本文的设计思想具有丰富的内涵,倘深入研究和挖掘,对网络工程实践具有指导和借鉴意义。

摘要：OSPF路由协议为符合国际标准的内部网关协议,设计严谨而复杂,适合大型网络的使用,特别是适合网络设备众多、品牌型号各异的复杂网络环境。本文从典型案例入手,详细讨论了OSPF路由协议双进程的规划及其实现。

关键词：OSPF,路由策略,路由汇总,路由过滤,双进程

参考文献

[1](美)WilliamR.Parkhurst著.Cisco路由器OSPF设计与实现[M].潇湘工作室译.北京:机械工业出版社.1999-3-1.

ospf协议 篇8

校园网是一个庞大的网络体系, 网络性能决定了校园网的使用程度, 而网络性能的好坏主要受制于路由协议技术, 无论是在选择上还是设计上都会影响校园网的网络性能。而为了让校园网路由设计更加合理、高效, OSPF协议被提出并广泛应用于校园网路由设计中, 这种内部网关协议可以在较广范围中应用, 并能保证快速收敛, 同时还能满足VLSM的应用要求。

2 OSPF协议

OSPF属于路由协议的一种, 是链路状态下的协议形式, 其特征是路由器只需对自身的链路状态信息进行维护, 将信息更新利用扩散方式实现传播与接收信息, 并熟悉拓扑结构的自治系统, 了解内部的链路状态信息。这种链路状态路由协议能够方便计算出路由器到目的地之间的最短路径, 从而提高路由协议的工作效率。

2.1 OSPF的最短路径优先算法

在OSPF协议中, 运用最短路径优先算法 (又称SPF算法) 之前需要把实际网络进行抽象化, 绘制出有向图的形式, 并以权值来确定图中所有的有向弧, 而最短路径则需要通过权值来计算得出。SPF算法的计算原理很简单, 即在计算网络中选择某一源节点, 计算出它到各节点距离的最短值。在此算法中, 网络图中所有的节点被统一归纳到两个集合内, S集合表示最短路径被求出的节点, R集合则表示没有被求出的最短路径的节点, 此外还包括一个矩阵cost元素, 属于“带权邻接矩阵”范畴。其矩阵定义如下:

在计算最短路径时, 可以利用v来代表源点, 而后通过计算方法将v与其它节点之间的最短距离求解而出:

1.将集合S、R分别初始化, 令源节点v被S集合包含, 其余节点则全包含于R集合;

2.求解出源点v到网络图中所有节点的最短路径:

2.2 OSPF协议过程

为了确保OSPF协议在链路状态中信息更新与扩散的可靠性, 需要创建一个逻辑连接, 从而实现链路状态消息的传递与接收。一般情况下, OSPF将消息类型进行了五种分类:

(1) Hello消息:又称为Hello协议, 对周边路由器进行定期的消息交换, 从而确保周边路由器之间邻接关系的维护。

(2) Link State Update消息:该消息内容包括邻接路由器的连接关系、链路状态、路径花费, 这些消息会定期在每个路由器之间进行传递, 消息的更新也会通过路由器扩散到每一条链路状态中。

(3) Link State Ack消息:该消息属于一个确认方式, 用以保障扩散消息是否得到传递与确认。

(4) Database Description消息:在路由器使用之时这个消息就要投入到消息传递的应用中, 链路状态信息发送时会连带包含一个顺序号, 这样接受者就能够从序号中辨别出消息与数据的更新状态。

(5) Link State Request消息:每个邻接路由器之间都会互相交换各自的数据库消息, 从而判断自身数据的更新状态, 通过该消息渠道则可以接收到邻接路由器得到的最新数据与消息。

3 OSPF动态路由协议在校园网中的应用探讨

3.1 核心层

核心层在整个校园网络中占据了重要份量, 主要实现网内的数据交换, 以及负责骨干网络之间的信息传递, 其具有高性能、高优化、高速畅通的优点。在OSPF中核心层属于骨干域, 又称之为Area0, 为了提高核心层中数据包在路由计算与传播的速度, OSPF构建了Area0的骨干区域, 用以实现区域间的信息交换与数据传输, 而数据传送只能在骨干区域得以实现。在校园网络中, 核心层需要有三台路由交换机构成, 从而满足教学区、生活区这两大区域的路由交换, 而另外一台路由交换机则用来满足数据通信, 以实现校园网和Internet之间的信息传递与数据交换。为了确保信息与数据交换时的可靠性, 这三台路由交换机都是在遵循OSPF协议的基础上进行工作, 此外还将静态路由方式运用在边界路由交换机中, 从而保证路由与Internet连接时的稳定性。

3.2 汇聚层

在校园网络的接入层与核心层之间有一个连接纽带, 那就是汇聚层。汇聚层在路由设计中充当着分解的作用, 主要用于简化路由、汇聚路由信息, 这样就能够降低核心层路由计算的压力。三层交换机充当着汇聚层的交换机, 主要由多台路由交换机组成, 汇聚交换机重点安放在校园中的教学区与生活区, 根据这两个区域的地理位置来进行OSPF路由区域的划分, 以本区域用户数量来决定汇聚交换机的台数。为了让路由交换机在内存与CPU上不至于负担过重, 因而每台交换机只需负责本区域的连接任务以及实现链路状态数据库的资源共享, 这种设计利于有效、合理的进行网络管理。在汇聚层与核心层的交换机之间存在着一个ABR (区域边界路由器) 交接的路由端口, 其功能主要表现在能将核心层与汇聚层之间的路由信息进行汇聚与交换。此外, 利用VLSM与VLAN技术实现汇聚层与接入层路由的连接, 以最终实现整个校园网络的运转。

4 结语

OSPF动态网络路由协议技术正好满足校园网络的要求, 于是乎绝大多数学校普遍运用OSPF协议进行校园网络的路由设计。但值得注意的是由于学校之间存在不同的网络拓扑结构, 因而在应用OSPF协议时需要依据本校的网络拓扑结构进行合理、灵活的路由设计。

摘要：在现今这个网络时代, 校园网络的建设非常重要。而在校园网建设中为了让校园网路由设计更加合理、高效, OSPF协议被提出并广泛应用于校园网路由设计中。本文从分析OSPF协议的基本信息入手, 从而对校园网中的OSPF动态网络路由协议技术进行深入研究。

关键词：OSPF,路由协议,校园网

参考文献

[1]郭伟, 柯汉波.多区域OSPF校园网路由设计与实现[J].计算机系统应用, 2003 (8) :48-50.

ospf协议 篇9

随着现代信息技术的发展,人们对于通信质量的要求越来越高,尤其是对于承载实时应用系统的IP通信网络,要求具备较高的故障处理速度、较小的端到端时延、高可靠性等(关于承载实时应用系统的IP通信网络的性能要求,国际电信联盟的在ITU-T Y.1541《IP网络服务性能要求》中给出了推荐值)。而路由协议作为影响IP通信网络质量的关键,在实际使用过程中,应根据具体的网络建设环境,选择所合适的路由协议。

路由协议用于判断、找出通信网络中各个设备进行通信的最优路径。在众多路由协议当中,EIGRP(Enhanced Interior Gateway Routing Protocol)和OSPF(Open Shortest Path First)这两种路由协议由于其快速收敛性、稳定性、不产生环路等优点,在当前得到最为广泛的应用。其中,EIGRP路由协议是思科私有的基于距离矢量的路由协议,该路由协议是在DUAL(Diffusing Update Algorithm)算法基础上形成的[1]。而OSPF路由协议是一种基于链路状态的内部网关路由协议,这种路由协议是基于Dijkstra(Shortest Path First Algorithm)算法形成的。这两种路由协议具有不同的结构、适用性、路由处理时延和收敛能力。

为对比分析EIGRP和OSPF两种路由协议在不同环境下的各种性能以及可靠性,本文采用OPNET仿真技术,设计了采用EIGRP路由协议、OSPF路由协议和两者同时存在的3个仿真场景,收集收敛时间、时延抖动、端到端时延、吞吐量等参数,分析这三种场景下OSPF和EIGRP路由协议的性能,并分析其对实时应用系统性能的影响。

本文第1节概要性地描述OSPF和EIGRP路由协议的背景、技术特点,第2节在介绍仿真所采用的工具OPNET的基础上,详细描述了如何应用OPNET仿真工具进行OSPF

和EIGRP路由协议的性能仿真建模、分析。第3节对仿真得出的结果进行统计分析。最后阐述了通过应用OPNET仿真工具得出的结论以及对今后工作的展望。

1 EIGRP和OSPF路由协议技术特点介绍

1.1 EIGRP路由协议

EIGRP和早期的IGRP协议都是由思科发明的,是基于距离矢量算法的动态路由协议。EIGRP是增强版的IGRP协议,它的收敛特性和操作效率比IGRP有显著的提高。EIGRP的收敛时间可以达到ms级,并且由于采用了DUAL算法,使得路径在路由计算中不会形成环路[1]。另外,EIGRP路由协议的配置工作相对其他路由协议比较简单。EIGRPl路由协议的缺点是其属于思科私有协议,目前只有思科、华为、迈普等路由器产品支持该协议。因此,其无论是在国内民用或军用通信网络中,在使用过程中都存在一定的局限性。

1.2 OSPF路由协议

OSPF路由协议是于1988年由IETF(Internet工作任务组织,Internet Engineer Task Force)开发的,并于1990年正式成为标准[2]。目前,世界众多路由器厂家都支持OSPF路由协议,并且已成为最为重要的内部网关路由协议。OSPF路由协议的优点是:收敛时间较快、不会造成环路、当网络出现故障时OSPF路由更新速度快、路由表容量较小、路由协议本身开销小、适合各种规模的网络等。其缺点是配置工作量大,由于网络区域划分和网络属性的复杂性,需要网络分析员有较高的网络知识水平才能配置和管理OSPF网络,路由负载均衡能力较弱。

2 仿真模型描述

2.1 仿真工具介绍

OPNET是当前网络仿真功能最强大的软件之一,它采用三层建模模式,并提供了相应的三种图形化编辑器,即进程编辑器、节点编辑器、网络编辑器。最底层为进程(Process)模型,以状态机来描述协议;其次为节点(node)模型,由相应的协议模型构成,反映设备特性;最上层为网络模型(如图1所示)。三层模型和实际的协议、设备、网络相对应,全面反映了网络的相关特性[3]。

OPNET提供参数化、模块化的建模方式,开发者根据自己的实际需求,自定义网络各种设备、协议参数等,构建虚拟网络模型。典型的网络模型可以通过信道/链路将各子网模块互连而成。子网模型本身则由客户/服务器、链路和路由器/网关组成。客户和服务器的通信可以采用TCP或UDP通信协议实现,链路可根据具体的环境设定链路参数(如工作方式、信道容量等)。OPNET提供了一些常用路由器和其他设备供应商的模型,也可以通过自定义相关参数来实现。

2.2 仿真模型

(1)网络拓扑结构模型。某承载视频会议、语音业务等实时应用的IP网络,其结构如图2所示。该网络包括5个子网,分别为SNet1、SNet2、SNet3、SNet4、SNet5。每个子网内的设备包括路由器、交换机、用户终端、服务器,其结构如图3所示。各子网通过PPP_DS3类型链路(速率为44.736Mb/s)连接,用户终端与交换机之间的链路通过100M网线连接。

(2)网络业务模型。为分析OSPF和EIGRP路由协议对于实时应用系统的性能影响,在该IP网络中设置了对时延比较敏感的语音、视频业务以及普通业务HTTP、Email,各种业务模型见表1~表4。

2.3 仿真场景设计

共设计3个仿真场景,第一个场景为OSPF场景,所有的路由器都采用OSPF路由协议,并分区域管理;第二个场景为EIGRP场景,所有的路由器都采用EIGRP路由协议;第三个场景为OSPF-EIGRP场景,SNet5和SNet4之间、SNet4和SNet3之间、SNet4和SNet1之间的路由采用EIGRP路由协议,其他路由器采用OSPF协议。并假设SNet1-SNet5链路在300s出现故障,500s的时候修复。所有仿真场景的仿真时间设置为20min(如表4所示)。

3 仿真结果

在上述仿真场景中分别运行仿真,收集收敛时间、平均端到端时延、时延抖动、出现故障时各业务的响应时间等参数,对比分析三种场景下这些性能参数的差别。

(1)收敛性。图4是两种路由协议的收敛时间仿真结果。从图中可以看出,EIGRP初始化时间非常短,只需10s时间,而OSPF初始化需要大约56s时间。并且从图中可以看出,EIGRP的路由收敛流量峰值(360kb)远远小于OSPF(870kb)。这主要是由于EIGRP不采用广播发送路由信息,而采用组播发送。从图中可以看出,EIGRP路由协议无论是收敛时间还是耗费的带宽资源来说,都优于OSPF路由协议。

图4 EIGRP和OSPF收敛性对比(参见下页)

(2)平均时延抖动。图5为OSPF路由协议、EIGRP路由协议以及两种协议同时存在情况下,视频业务的时延抖动仿真结果。时延抖动也称时延变化,是指沿同一路径传输的一个数据流中,不同分组的传输时延的变化。数据业务对时延抖动不敏感,而视频、语音等业务对时延抖动比较敏感[4]。仿真过程中,为分析设备故障对于两种路由协议的性能影响,假设300s时,SNet1与SNet2之间的链路出现故障,500s的时候修复。从图可看出,在OSPF和EIGRP路由协议同时存在的场景中,平均时延抖动为0.0010ms,EIGRP路由协议的场景为0.0045ms,OSPF路由协议的场景为0.0061ms。因此,对于视频业务来说,EIGRP和OSPF同时存在的情况下,时延抖动较小,而全部采用OSFP路由协议的场景时延抖动最大。

(3)平均端到端时延。图6为视频业务的平均端到端时延仿真结果。端到端时延是指数据包从源端到接收端的时间间隔。从图中可以看出,OSPF-EIGRP场景的平均端到端时延为5.8ms,OSPF场景的平均端到端时延为5.6ms,EIGRP场景的平均端到端时延为5.3ms。另外,从图中可看出,当设备出现故障时,OSPF场景的平均端到端时延变化较大。其原因是:由于OSPF路由协议只选择优先级较高的转发,不同优先级的路由,不能实现负载分担,只有相同优先级的,才能达到负载均衡的目的。而EIGRP路由协议,则可以根据优先级不同,自动匹配流量,达到负载均衡的目的。如下式,为EIGRP路由选择的依据[5]:

一般情况下,K1=K3=1。K2=K4=K5=0为带宽,Load为负载,Delay为时延,R为可靠性。关于EIGRP路由协议的详细算法,可参见思科公司对于该算法的详细介绍[5]。

(4)响应时间。图7和图8是HTTP和Email业务在EIGRP、OSPF、OSPF-EIGRP场景下的响应时间(平均值)仿真结果。从图中可以看出,EIGRP路由协议对业务的响应时间优于OSPF路由协议。并且在出现设备故障的时候,响应时间变化也相对比较大。

(5)吞吐量。吞吐量是衡量网络性能的一个重要指标。它表示每单位时间朝一个方向通过该连接段成功地传送用户数据的比特数。图9是出现故障的链路的吞吐量仿真结果。从图中可以看出,一方面,这个图可再次验证EIGRP的收敛性明显优于OSPF;另一方面,当设备修复时,EIGRP能够快速收敛,吞吐量快速达到稳定状态,EIGRP场景相比OSPF场景,吞吐量性能更高、丢包少。

4 结论

OSPF和EIGRP两种内部网关路由协议,在现代通信网络中得到广泛的应用。本文通过应用仿真技术,对比分析了OSPF、EIGRP以及两者混合情形下承载实时应用业务的网络的性能。从仿真结果可知,对于收敛性,EIGRP路由协议比OSPF路由协议更好一些;而端到端时延抖动(影响实时数据传输性能的重要指标),采用EIGRP-OSPF混合路由协议的场景优于纯OSPF或EIGRP路由协议的场景。而吞吐量和丢包率方面,EIGRP好于OSPF路由协议。

由于支持OSPF路由协议的路由器设备厂家比较多,OSPF已经得到不断的改进、发展,下一步将对OSPFv3以及IPV6环境下的性能以及安全性进行仿真对比分析。

参考文献

[1]Graziani R,Jonson A.Routing protocols and concepts:CCNA exploration companion guide[M].Pearson Education.London,2008.

[2](美)特南鲍姆.计算机网络[M].潘爱民,译.北京:清华大学出版社,2004.

[3]陈敏.OPNET网路仿真[M].北京:清华大学出版社,2004.

[4]ITU.Network performance objectives for IP-based services report[R].2006.