（通信与信息系统专业论文）ip核心网网络仿真技术研究.pdf

南京邮电大学 硕士学位论文摘要 学科、专业：工学 通信与信息系统、 研究方向：网络与应用技术 作 者： 林川 指导教师：王文鼐 题 目： i p 核心网网络仿真技术研究 英文题目：t h e s t u d y 0 1 1n e 细。r ks i i 矗i a t i 。nt e c h n 。l 。斟o f i pc o r e n e t w o r k s 主题词： i p 核心网，网络仿真，路由协议，设计与实现 k e y w o r d s ： i pc o r en e t w o r k s n e 铆o r ks i m u l a t i o n r o u t i n gp r o t o c o l s d e s i g r ia n di m p l e m e n t a t i o n 南京邮电大学硕士研究生学位论文摘要 摘要 采用离散事件计算方法实现大规模核心网的仿真，是多年来信息通信网络技术的一个 重要研究与开发领域。在通用计算机中构造虚拟的环境来反映现实的网络行为，已成为当 前新技术研究、以及网络规划与设计的一个急迫任务。 本文首先分析了得到广泛应用的m 路由与组网技术，详细描述了o s p f 、i s i s 及b g p 路由协议的技术规范、协议功能和相互关系。针对核心网仿真的目标要求，本文进一步研 究得到网络仿真的系统架构和系统设计方案，着重论述了路由仿真子系统的系统模块、关 键数据结构和算法。论文还讨论了路由仿真计算的程序设计方案，以及d i j k i s t r a 算法、域 内i g p 路由计算、b g p 路由扩展计算的对象结构和程序优化方法，并给出了相关算法的复 杂度和正确性分析结果。 本文最后给出了核心网仿真系统的实现方案和结果，以及功能测试、正确性对比测试 和计算能力压力测试的实验结果。研究表明，本文所实现的网络仿真系统，实现了i p 核心 网稳态路由仿真的设计目标，具有较高的路由仿真可信度和计算效率，可应用于大规模通 信网的性能分析和网络规划。 、 关键词：i p 核心网网络仿真路由协议设计与实现 南京邮电大学硕士研究生学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t 1 f l l es i m u l a t i o no fl a r g e - s c a l ec o r en e t w o r k sb yd i s c r e t ee v e n t sc o m p u t a t i o ni so n eo f i m p o r t a n tr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n ta r e a s i ni n f o r m a t i o na n dn e t w o r kt e c h n o l o g i e s b y c o n s t r u c t i n gav i r t u a lc o m m u n i c a t i o n sn e t w o r ko v e rt h eg e n e r a lc o m p u t e r , n e t w o r ks i m u l a t i o n s c a n p r e s e n tr e a l i s t i cn e t w o r k i n gb e h a v i o r s t h e r e f o r e ，n e t w o r ks i m u l a t i o nh a sb e c o m ea nu r g e n t t a s kt os u p p o r tn e wt e c h n o l o g ys t u d y , n e t w o r kp l a n n i n ga n dd e s i g n i nt h i st h e s i s ，t h ea n t h e rf i r s ta n a l y z e si pr o u t i n ga n dn e t w o r kt e c h n o l o g i e su s e db yc u r r e n t i pc o r en e t w o r k s ，d e s c r i b e st h es p e c i f i c a t i o n s ，p r o t o c o lf u n c t i o n sa n dr e l a t i o n s h i p so fo s p f , i s i sa n db g p r o u t i n gp r o t o c o l s a c c o r d i n gt ot h es i m u l a t i o no b j e c t i v e s 。t h i st h e s i sf u r t h e r p r e s e n t st h er e s u l t so fr e q u i r e m e n ta n a l y s i sa n dd e s i g no fs y s t e ma r c h i t e c t u r e ，w h i c hf o c u s e so n m o d u l e s ，d a t as t r u c t u r e sa n da l g o r i t h m sf o rt h es t a t i o n a r yr o u t i n gs i m u l a t i o n mt h e s i sa l s o d i s c u s s e st h ep r o g r a md e s i g no fr o u t i n g - s i m u l a t i o nc o m p u t i n g ，d i j k i s t r a sa l g o r i t h m , r o u t i n g c o m p u t i n go fl g pa n db g p , a n dr e l a t e dc o m p l e x i t ya n dv a l i d a t i o na n a n l y s e s h n a l l y , t h ei m p l e m e n t a t i o na n d t e s to fc o r en e t w o r k ss i m u l a t i o ns o f t w a r e ，i n c l u d i n g o b j e c t ss t r u c t u r e ，f u n c t i o n a l i t yt e s t i n g ，c o m p a r i s o nt e s t 崦，a n ds t r e s st e s t i n g i ti ss h o w e df r o m t h er e s u l t st h a tt h en e t w o r ks i m u l a t i o ns o f t w a r ei m p l e m e n t st h eo b j e c t i v eo fi pc o r en e t w o r k si n s t a t i o n a r yr o u t i n gs i m u l a t i o n t 1 1 es o f t w a r eh a sv e r yg o o df i d a l i t ya n de f f i c i e n c yi nr o u t i n g s i m u l a t i o n , a n dc a nb ee m p l o y e df o rp e r f o r m a n c ea n a l y s i sa n dn e t w o r kp l a n n i n gf o rl a r g e - s c a l e c o m m u n i c a t i o i l sn e t w o r k s k e y w o r d s ： i pc o r en e t w o r k s ，n e t w o r k ss i m u l a t i o n , r o u t i n gp r o t o c o l s ，d e s i g na n d i m p l e m e n t a t i o n 南京邮电大学硕士研究生学位论文 目录 目录 摘要i a b s t r a c t 1 i 目录i i i 第一章绪论1 1 1 论文研究背景l 1 2 论文课题来源。2 1 3 本文的研究问题及贡献2 第二章i p 路由与组网技术3 2 1 路由技术的演进3 2 2 i n t e m e t 地址及分配技术4 2 3 i n t e m e t 路由架构，：5 2 3 1 自治系统5 2 3 2i g p 6 2 3 3e g p 1 0 2 4 本章小结1 5 第三章核心网络仿真系统架构1 6 3 1 总体技术方案1 6 3 1 1c n s 系统的功能结构1 6 3 1 2 线程设计1 7 3 2 路由仿真子系统l8 3 2 1 功能模块结构。1 9 3 2 2 代理模块2 0 3 3o s p f 模块设计2 1 3 4 i s i s 计算模块2 2 3 5 b g p 计算模块2 3 3 6 本章小结2 4 第四章路由仿真子系统设计- 2 5 4 1 路由仿真子系统的数据来源2 5 4 2 路由表数据结构2 7 4 3a r e a 域内路由计算2 9 4 3 1d i j k i s t r a 算；去2 9 4 3 2 路由子系统域内路由计算3 0 4 4 多路径路由的计算3 3 4 4 1 算法描述3 3 4 4 2 代码实现3 4 4 4 3 算法示例3 4 4 5a r e a 域问路由计算3 5 4 6 自治域问路由扩散计算3 6 4 6 1 域问路由计算流程3 6 4 6 2 计算示例3 7 4 。7 本章小结3 7 第五章网络仿真软件的实现及测试3 8 5 1 路由仿真子系统对象类实现。一。3 8 5 2 路由仿真子系统关键接口实现：4 2 5 2 1 拓扑构造4 2 i i l 南京邮电大学硕士研究生学位论文 目录 5 2 2 路由拓扑构造4 3 5 2 3 协议配置。4 4 5 2 4 端到端路径计算4 4 5 3 路由计算控制流程4 4 5 3 1 域内路由计算4 4 5 - 3 2 域问路由计算4 5 5 3 3i g p 间互发布4 5 5 3 4b g p 路由计算4 5 5 3 5b g p 向i g p 的重发布4 5 5 4c n s 计算功能。4 6 5 5c n s 仿真软件的对比测试4 7 5 5 1o s p f 功能测试k 4 7 5 5 2i s i s 功能测试：4 9 5 5 3b g p 测试5 2 5 6 压力测试5 6 5 7 本章小结5 6 第六章总结与展望5 7 6 1 本文总结5 7 6 2 研究展望5 7 j 目c谢5 9 参考文献o 6 0 i v 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 1 1 论文研究背景 第一章绪论 随着网络应用的日益丰富和计算机网络的普及，通信网络的规模变得日趋庞大。网络 技术的设备研发、性能评估、协议分析和规则与设计，极需一个可信、可扩展和低成本的 实验环境或平台。在真实的网络环境中进行性能研究、网络设计和研发不仅耗资大，而且 在统计数据的收集和分析上也有一定的困难。因此，以专门的网络仿真软件为基础，通过 模拟现实网络，可为网络的研究、规划和设计提供良好支撑。 网络仿真技术是一种通过建立网络设备和网络链路的统计模型，并模拟网络流量的 传输，从而获取网络设计或优化所需要的网络性能数据的仿真技术。由于仿真不是基于数 学计算，而是基于统计模型，因此，统计复用的随机性能被较精确地再现。 网络仿真技术具有以下特点： 1 ) 全新的模拟实验机理使其具有在高度复杂的网络环境下得到高可信度结果的特 点： 2 ) 网络仿真的预测功能是其他任何方法都无法比拟的； 3 ) 使用范围广，既可以用于现有网络的优化和扩容，也可以用于新网络的设计，而 且特别适用于中大型网络的设计和优化； 4 ) 初期应用成本不高，而且建好的网络模型可以延续使用，无运营和维护费用。 当前有许多的系统和网络仿真软件，其中有o p n e t , n s 2 、o m n e p 阡、m a t l a b 等， 这为网络研究人员提供了很好的网络仿真平台。主流的网络仿真软件都采用了离散事件模 拟技术，并提供了丰富的网络仿真模型库和高级语言编程接口，这无疑提高了仿真软件的 灵活性和使用方便性。 商业软件o p n e tm o d e l e r 能够满足大型复杂网络的仿真需要【1 1 ，n s 2 0 q e t w o r k s i m u l a t o r , v e r s i o n2 ) 是一种面向对象的网络仿真器，本质上是一个离散事件模拟器。n s 2 由u cb e r k e l e y 开发而成【2 】。它本身有一个虚拟时钟，所有的仿真都由离散事件驱动的。 m a t l a b 软件是用于数值计算和图形处理的科学计算系统环境。m a t l a b t 3 1 环境下，用户 集成了程序设计、数值计算、图形绘制、输入输出、文件管理等各项功能。o m n e t + + 1 、 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一覃绪论 ( o b j e c t i v em o d u l a rn e t w o r kt e s t b e di nc + + ) 是一个面向对象的模块化离散事件仿真t 具 4 1 。 和n s 2 一样，主要面向o s i 模型，可以执行上千个节点的仿真。o m n e t + + 提供了图形化 的网络编辑器和网络、数据流查看工具。仿真环境采用c + + 语言开发，并采用自定义的配 置语言 n e d ”进行配置定义。 但是当前的网络仿真软件都有着各自的缺陷：o p n e tm o d e l e r 主要面向的用户为网络 设计专业人士，能够满足大型复杂网络的仿真需要，但其价格昂贵、培训周期长、扩展接 口复杂。n s 2 、o m n e t + + 、m a t l a b 没有现成的路由器元件库，需使用者自己开发，且对 图形化界面支持不好，并不适合网络建设和规划人员使用。 因此需要有一款简单实用，对现有i p 核心网络能真实仿真的软件，使得网络建设和 规划人员快速、直观地得到网络性能参数，为优化设计或做出决策提供更便捷、有效的支 持。 1 2 论文课题来源 本学位论文来源于由作者参与的南京邮电大学与国内通信公司的合作项目“m 网络仿 真软件”，以及对路由协议仿真的前期研究与开发工作。 1 3 本文的研究问题及贡献 本文主要研究口核心网网络仿真技术，网络仿真系统的设计与实现。 本文设计的网络仿真软件能进行a s 域内和域问路由计算，实现了o s p f ，i s i s ，b g p 协议的集中式计算，具有大规模i p 核心网网络仿真的能力。 作者完成了路由仿真子系统的系统结构设计，分析出i g p 和b o p 协议的计算流程， 并编码实现了网络仿真系统的路由仿真子系统，对软件的可行性和正确性进行了验证。同 时，作者提出了路由计算中的一些关键算法和计算流程，包括： 1 ) a r e a 域内路由计算算法 2 ) 多路径路由计算算法 3 ) 自治域间路由扩散计算流程 2 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章i p 路由与组网技术 第二章i p 路由与组网技术 i n t e m e t 兴起于1 9 6 0 年代末期的学术研究，并逐步发展壮大到如今的规模。从a r p n e t 到n s f n e t 再到今天的i n t e m e t ，i n t e r n e t 不再由某个单独的机构所拥有，而是由所有的接入 者所共同拥有。数以亿计的使用者相互连通，成千上万的公司通过i n t e m e t 建立彼此间的 联系，i p 路由协议与组网技术也随着i n t e m e t 的发展而不断演变。本章主要介绍路由协议 的演进过程，以及i n t e r n e t 的网络路由系统架构。 2 1 路由技术的演进 路由问题的复杂性和解决方案与i n t e m e t 的发展和演变息息相关。作为i n t e m e t 的早期 骨干网，a r p a n e t 的试验并奠定了i n t e r n e t 存在和发展的基础，较好地解决了异种机网络 互联的一系列理论和技术问题【5 i 。同时，局域网和广域网的产生和逢勃发展对i n t e r n e t 的进 一步发展起了重要的作用 6 1 。、 伴随着i n t e m e t 的发展，路由协议也逐步演变进化。路由协议按照作用范围大体上可 分为两大类：内部网关协议( i g p ) 和外部网关协议( e g p ) 7 1 。内部网关协议主要包括 r i p ( r o u t i n gi n f o r m a t i o np r o t o c 0 1 ) 、o s p f ( o p e ns h o r t e s tp a t hf i r s t ) 、i s i s ( i n t e r m e d i a t e s y s t e m - t o i n t e r m e d i a t es y s t e m ) 。外部网关协议主要指b g p ( b o r d e rg a t e w a yp r o t o c 0 1 ) 。 r i p 8 】是最早的距离矢量路由协议。r i p 从x e r o x 开发的早期协议一一网关信息协议 ( g w i n f o ) 演变而来。随着x e r o x 网络系统( x n s ) 的发展，g w i n f o 逐渐演变成r i p 。 c h a r l e sh e d r i c k 在1 9 8 8 年编写了r f c1 0 5 8 ，他在该文档中记录了现有协议并进行了一 些改进。自那时起，r i p 不断完善，1 9 9 4 年出现r i p v 2 ，1 9 9 7 年出现r i p n g 。 o s p f 协议【9 】大概是在大型网络上使用最为广泛i 拘i g p 协议，它是一种链路状态协议， 最初版本于1 9 8 9 年提出，但因其中问题较多，已被废除。目前大多数使用的版本是1 9 9 8 年的r f c 2 3 2 8o s p fv e r s i o n2 。2 0 0 8 年提出的r f c 5 3 4 0o s p fv 3 版本已能支持i p v 6 。 i s i s f l o 】是电信运营商普遍采用的内部网关协议之一，它也是一种基于链路状态算法的 路由协议。1 9 8 5 年，d e c 制定了作为d e c n e t 路由协议的d e c n e tp h a s evr o u t i n g ，这是 i s i s 协议的前身。1 9 8 8 年，国际标准化组织将其接纳为国际标准，并改为现名。1 9 9 0 年 2 月，互联网工程任务组发布r f c1 1 4 2 ，将其接纳为互联网标准。同年1 2 月，互联网工 3 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章口路由与组网技术 程任务组又发布了使i s i s 协议能够适用于t c p i p 网络的技术规范r f c1 1 9 5 。1 9 9 5 年， 开始有i s p 尝试在商用网络中使用i s i s 协议。随着使用者的增多，i s - i s 协议已经成为最 常使用的路由协议之一。1 9 9 9 年2 月，i s i s 流量工程( i s i s t e ) 作为互联网草案被提出。 2 0 0 4 年6 月，i s i s 流量工程被接纳为互联网标准，编号r f c3 7 8 4 。2 0 0 8 年，随着新的i s i s 流量工程标准r f c5 3 0 5 的颁布，原标准r f c3 7 8 4 被同时废止。在i s i s 协议中支持i p v 6 的标准在2 0 0 8 年1 0 月被正式接纳为互联网标准，编号r f c5 3 0 8 。 b g p t l l l 协议是互联网的核心路由协议。它通过维护路由表来实现自治系统( a s ) 之 间的可达性，属于矢量路由协议。b g p 协议的提出是为了替代之前的外部网关协议e g p 3 。 从1 9 9 4 年开始b g p v 4 开始应用于i n t e r a c t ，目前使用的b g p 协议是在2 0 0 6 年1 月被r f c 4 2 7 1 规定b g pv e r s i o n4 。 2 2i n t e r n e t 地址及分配技术 地址分配的策略直接影响到网络的路由架构 6 1 。路由器及路由架构的一项基本功能就 是根据网络地址来转发流量。随着i n t e r n e t 规模爆炸性的增长，其网络地址的有限性使 得路由架构面临巨大的挑战，因此，了解i p 地址的发展历程有助于我们理解各种路由协 议。 今天使用的i n t e r n e t 地址规范是基于i p v 4 产生的。一个i p 地址包含有3 2 位信息。 这些位通常被分割为4 个部分，被称为8 位位组或字节，每一部分含一个字节( 8 位) 。该 3 2 位地址被划分为两个部分：网络号( 用以表示地址的网络部分) 及主机号( 用以表示网 络段中的某台主机) 。 历史上根据i p 地址的类别来划分网络及主机的界限，有五种预先定义好的类别： a ，b ，c ，d ，e 。表2 - 1 展示了不同的地址类型及其功能。 表2 - 1i p 地址分类及功能 类型地址范围 起始标志网络地址长 主机地址长应用类另 ao 0 o ot 02 7 2 5 5 2 5 5 2 5 5o72 4 单播 b1 2 8 0 0 0t o1 9 1 2 5 5 2 5 5 2 5 51 01 41 6 单播 c1 9 2 0 0 0t o2 2 3 2 5 5 2 5 5 2 5 51 1 02 18 单播 d 2 2 4 0 0 0t o2 3 9 2 5 5 2 5 5 2 5 5 1 1 l o 组播 e 2 4 0 0 0 0t o2 5 5 2 5 5 2 5 5 2 5 5 1 1 1 1 0 预留 这种基于类型的地址构架通常被称为有类地址。不同的地址类型决定了不同的网络配 置。c i ：d r ( c l a s s - l e s si n t e r - d o m a i nr o u t i n g ) 是互联网中一种新的址方式，与传统的a 类、 、 4 、 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章i p 路由与组网技术 b 类和c 类寻址模式相比，c i d r 在i p 地址分配方面更为高效。通常认为，互联网是 c i d r i z e d 地址和传统的a 类、b 类和c 类地址的集合【1 2 1 。 2 3i n t e r n e t 路由架构 2 3 1 自治系统 i n t e m e t 采用分层的路由选择协议，并且将整个i n t e m e t 划分为许多较小的自治系统 ( a u t o n o m o u ss y s t e m ，a s ) 1 3 。自治系统是指在由同一个技术管理机构管理，使用统一 选路策略的一些路由器的集合。 a s 依照不同的使用目的，分为以下几种类型： 、t 1 ) 末端a s ( s t u b a s ) - 这种自治系统对外部只有单一出口到另外一个自治系统( 通常是较大型的自治系统) ， 因此也称之为s i n g l e h o m e da s ；因为另外一端并没有网络，所以没办法用来做过渡 性路由。 2 ) 多出口非过渡a s ( m u l t i h o m e dn o n t r a n s i ta s ) ： 这种自治系统对外部有多个出口到其它的自治系统，但是不传送过渡性的路由。 3 ) 多出口过渡a s ( m u l t i h o m e dt r a n s i t a s ) ： 这种自治系统对外部有多个出口到其它的自治系统，且传送过渡性路由；但是会依照 自治系统的策略而有所限制。 、1 每一个a s 都有一个单独的识别码( i d e n t i f y i n gn u m b e r ) ，称为a sn u m b e r ；它是通过 i a n a ( i n t e m e ta s s i g n e dn u m b e r sa u m o r i 哆) 注册分配或者是i s p 在内部私有的a s 中自 行订定。a sn u m b e r 是一个1 6 位的二进制数，范围为1 - 6 5 5 3 5 ，其中6 5 4 1 2 - 6 5 5 3 5 为a s 专用组。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章i p 路由与组网技术 图2 1i g p e g p 作用范围及相互关系 在a s 内部路由器使用内部网关协议来进行路由选择，a s 之间使用外部网关协议来 进行路由选择。i g p 和b o p 的关系如图2 一l 所示。 2 3 2i g p 、 内部网关协议的定义是指在一个自治系统中用来传播网络的可抵达性与路由信息的 协议。i g p 协议有r i p ，i o r p ，e i g r p , o s p f 和i s i s 这几种。r i p 协议管理的网络有最长 条数1 6 跳的限制，i g r p 和e i g r p 是c i s c o 公司的私有协议，因此这3 种路由协议在i p 核心网上使用的范围及其有限。下面主要介绍o s p f 和i s i s 协议。 2 3 2 1o s p f 随着i n t e m e t 技术在全球范围的飞速发展，o s p f 已成为目前i n t e r n e t 广域网和i n t r a n e t 企业网采用最多、应用最广泛的路由协议之一。o s p f 是对链路状态路由协议的一种实现， 隶属内部网关协议( i g p ) ，故运作于自治系统内部。著名的迪克斯加算法( d o k s w a ) 被用 来计算最短路径树。它使用c o s t ( 成本) 作为路由度量。、； o s p f 是一种需要层次化设计的路由协议。使用区域来实现两层结构模型。区域被分 为两种：骨干区域和非骨干区域。骨干区域的编号为0 ，非骨干区域的编号从l 到 4 2 9 4 9 6 7 2 9 5 t 1 4 1 。o s p f 的网络层次模型如图2 2 所示： 图2 - 2o s p f 网络层次模型 骨干区域是整个o s p f 网络的核心区域，并且所有其他的区域都与之连接。所有的内 部路由都通过骨干区域，所有的区域都必须连接到骨干区域，如果不能建立直接连接，那 6 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章m 路由与组网技术 么可以通过虚拟通道建立虚拟连接( v i r t u a ll i n k ) 。 o s p f 将o s p f 网络中的路由器分为几种不同的类型【1 5 】： 1 ) 骨干路由器：凡是有接口属于区域0 的路由器称为骨干路由器； 2 ) 非骨干路由器：除骨干路由器外的路由器称为非骨干路由器； 3 ) a b r ( a r e ab o r d e rr o u t e r ) ：区域边界路由器，即连接骨干区域和非骨干区域的路由 器； 4 ) a s b r ( a u t o n o m o u ss y s t e mb o r d e rr o u t e r ) ：自治系统边界路由器：即连接o s p f 和其 他路由协议的路由器。 各种不同区域及路由器的划分如图2 3 所示。 一。、一。、 、厂 、 l i l l l i l 、， 图2 - 3o s p f 路由器及区域划分 o s p f 将非骨干区域又分为n o r m a la r e a ，s t u ba r e a ，、t o t a l l ys t u b b ya r e a ，n o t - s o s t u b b y a r e a ( n s s a ) 三种类型。 1 ) a b r 向n o r m a la r e a 传递所有的l s a ( 链路状态通告) ，包括o s p f 域内路由信 息和a s b r 传递来的外部l s a ，n o r m a la r e a 中的路由器能学习到o s p f 域内和 a s b r 传递来的所有路由信息。 2 ) a b r 向只向s t u b a r e a 传递a s b r 通告的o s p f 域外l s a ，因此，s t u b a r e a 中的 路由器只能学习到自己所属o s p f 协议内的路由信息，另s t u b a r e a 中的路由器将 离自己最近的a b r 作为缺省网关。 3 ) a b r 不向t o t a l l ys t u b b ya r e a 传递任何非a r e a 内部路由信息，所以t o t a l l ys t u b b y a r e a 中的路由器只能获得自己所属a r e a 中的路由信息，同s t u b a r e a 一样，它也 将离自己最近的a b r 作为缺省网关。 7 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二苹i p 蹯由与组网技术 4 ) n s s a 是指a r e a 内包含a s b r 的s t u b a r e a 。 o s p f 路由协议的路由计算流程如下所述1 6 】： 1 )运行o s p f 的路由器在所有o s p f 使能接口发送h e l l o 报文，相同数据链路上 的路由器形成邻居关系。 2 ) 邻居间形成邻接关系。邻接的形成取决于路由器之间的网络类型m u l t i a c c e s s 网络上的邻居路由器选出d r 和b d r ，d r 与所有路由器结成邻接，d r o t h e r 之间不能形成邻接。 3 )邻接之间相互发送l s a ，l s a 中描述路由器的链路、邻接、链路状态。链路 可能是到达另一台路由器、区域内的网络、其它区域的网络、区域外的某个网 络( 因此定义了不同的l s a 类型) 。 4 )每台路由器从它的邻接接收l s a ，将其记录在自己的l s d b 中，并将这条l s a 的一份c o p y 发送给自己的其它邻接。 5 ) 通过在一个区域内洪泛l s a ，一个区域内的所有路由器都拥有一个相同的 l s d b 。 6 ) 每台路由器使用s p f 算法对自己的l s d b 进行运算，生成一颗以自己为根节点 的s p f 树。 7 )每台路由器根据自己的s p f 树生成自己的路由表。 2 3 2 2i s i s 最初，在o s i 参考模型中仅仅定义了面向连接的通信服务( c o n s ) 。c o n s 由两个标 准定义：用于d t e 设备的x 2 5 数据包级协议( ) ( 2 5p a c k e t - l e v e lp r o t o c o lf o rd a t at e r m i n a l e q u i p m e n t ，i s 0 8 2 0 8 ) 和网络服务定义( n e t w o r ks e r v i c ed e f i n i t i o n ，i s 0 8 3 4 8 ) 。 网络服务规范随后做了修订，也就是“网络服务定义，修订版1 。它定义了网络节 点间使用无连接通信的功能，称为无连接网络服务( c l n s ) 。和c o n s 不同的是，c l n s 无 需在转发数据包的网络设备间预先定义和建立端到端路径。相反地，路由器根据所知的从 源端到目的端的最佳路径，独立转发数据包。c l n s 定义的无连接数据报服务由下列i s o 协议支持： i s 0 8 4 7 3 提供c l n s 的无连接网络协议( c o r m e c t i o n l e s sn e t w o r kp r o t o c o l ，c l n p ) ： i s 0 9 5 4 2 一一与提供c l n s 协议共同作用的终端系统一一中间系统( e n d 、 s y s t e m t o i n t e r m e d i a t es y s t e m ，e s 。i s ) 路由交换协议： i s o l 0 5 8 9 一一与提供无连接模式服务的协议共同作用的中间系统一一中间系统 8 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二覃i p 路由与组两技术 ( i n t e r m e d i a t es y s t e m t o i n t e r m e d i a t es y s t e m ，i s - i s ) 域问路由交换协议。 i s i s 路由协议【1 7 】旨在为i s oc l n s 环境中运行c l n p 协议的路由器提供动态交换路 由信息的途径。c l n p 通过逐跳路由选择机制来发送网络内数据，而i s i s 协议设计为自动 计算最佳路径和选择路由。 i s i s 协议被设计为链路状态协议。i s i s 支持大区域扩展路由的2 层路由( 层1 和层 2 路由) 方案，它使用d i j k s t r a 最短路径优先( s p f ) 算法优化路由计算，路径选择和实 现快速收敛。 i s i s 路由选择分为两个等级，即l 1 和l 2 t 1 3 1 。i s i s 区域中的l 1 路由选择负责路由 到区域内的终端系统( e s ) 和i s 。在同一个路由选择区域中，所有设备的区域地址都相同。 区域内的路由选择是通过查看地址中的系统i d 后，然后选择最短的路径来完成的。 l 2 路由选择是在i s i s 区域之间进行的。路由器通过l 2 路由选择获悉l 1 路由选择区 域的位置信息，并建立一个到达其他区域的路由表。当路由器收到数据包后，通过查看数 据包的目标区域地址( 非本区域的区域地址) ，选择一条最短的路径来路由数据包。 由于i s i s 负责l 1 和l 2 等级的路由，i s i s 路由器等级( 或称i s i s 路由器类型) 可 以分为三种：l i 路由器( l e v e l1 ) 、l 2 路由器( l e v e l2 ) 和l 1 2 ( l e v e l1 2 ) 路由器。 1 ) l 1 路由器 属于同一个区域并参与l e v e l1 路由选择的路由器称为l 1 路由器。l 1 路由器类似于 o s p f 中的非骨干内部路由器。在c l n p 网络环境中，l 1 路由选择负责收集本区域内所有 主机和路由器的信息，可以说l 1 路由器只关心本区域的拓扑结构。l 1 路由器将去往其他 区域的数据包发送到最近的l l 2 路由器上。 2 ) l 2 路由器 属于不同区域的路由器通过实现l e v e l2 路由选择来交换路由信息，这些路由器成为 l 2 路由器或骨干路由器。l 2 路由器类似于o s p f 中的骨干路由器。在c l n p 网络环境中， l 2 路由器与其他l 2 或l i 2 路由器交换区域前缀信息。对于口网络环境，在l 1 路由选择 中，仅在区域内交换i p 前缀信息，而不同区域的m 前缀信息由连接到骨干区域的执行l 2 路由选择的路由器交换。 3 ) l 1 2 路由器 同时执行l l 和l 2 路由选择功能的路由器为l i 2 路由器，l 1 2 路由器类似于o s p f 中的a b r ( 区域边界路由器) ，它的主要职责是搜集本区域内的路由信息，然后将其发送 给其他区域的l 1 2 路由器或l 2 路由器；同样，它也负责接收从其他区域的l 2 路由器或 l 1 2 路由器发来的区域外信息。可以说所有l 1 2 路由器与l 2 路由器组成了整个网络的骨 9 南京邮电大学硕士研究生学位论文箜三皇堡堕史墨塑旦垫查 干( b a c k b o n e ) 。 、 总结这三种类型的路由器的作用，可以归纳为： 1 ) l 1 路由器负责收集区域内的路径信息 2 ) l 2 路由器负责收集区域间的路径信息 3 ) l i 2 路由器负责收集区域内和区域间的路径信息，这类似与o s p f 中的a b r i s i s 网络结构如图2 - 4 所示。 2 3 3e g p 图2 _ 4i s i s 网络结构 e g p ( e x t e r i o rg a t e w a yp r o t o c o l s ，外部网关协议) 1 9 】，它的定义是指在自治系统之间 使用的路由信息交换协议；透过此协议，自治系统之间可以互相交换本身的在网络上的可 抵达性。旧版的e g p 已经鲜少为人使用，目前b g p - 4 ( b