动态路由选择协议OSPF的原理及应用.doc

动态路由选择协议OSPF的原理及应用2006-11-17 | 作者： 吴伟民 | 来源： 国土资源信息化 | 【大 中 小】【打印】【关闭】 一、 动态路由选择协议简介路由和路由选择协议 顾名思义，动态路由选择协议是一些能够动态生成（或学习到）路由信息的协议。路由是指导报文发送的一些路径信息。动态路由选择协议是网络设备如路由器（）学习网络中路由信息的方法之一，这些协议使路由器能动态地随着网络拓扑中产生（如某些路径的失效或新路由的产生等）的变化，更新其保存的路由表，使网络中的路由器在较短时间内，无需网络管理员介入自动地维持一致的路由信息，使整个网络达到路由收敛状态，从而保持网络的快速收敛和高可用性。 路由器学习路由信息、生成并维护路由表的方法包括直接路由（）、静态路由（）和动态路由（）。直接路由是由链路层协议发现的，一般指去往路由器的接口地址所在网段的路径，该路径信息不需要网络管理员维护，也不需要路由器通过某种算法进行计算获得，只要该接口处于活动状态（），路由器就会把通向该网段的路由信息填写到路由表中去，直接路由无法使路由器获取与其不直接相连的路由信息。静态路由是由网络规划者根据网络拓扑，使用命令在路由器上配置的路由信息，这些静态路由指导报文发送，静态路由方式也不需要路由器进行计算，但是它完全依赖于网络规划者，当网络规模较大或网络拓扑经常发生改变时，网络管理员需要做的工作将会非常复杂并且容易产生错误。而动态路由的方式使路由器能够按照特定的算法自动计算新的路由信息，适应网络拓扑结构的变化。 动态路由选择协议的分类 按照自治系统，动态路由选择协议可分为内部网关协议（ ）和外部网关协议（ ）。按照所执行的算法，动态路由协议可分为距离矢量型路由选择协议（ ）、链路状态型路由选择协议（ ）， 以及混合型路由选择协议，如图所示。目前，局域网中，常用的是协议。二、路由选择协议的基本概念和术语作为一种内部网关协议，用于在同一个自治域（）中的路由器之间发布路由信息。区别于距离矢量协议（），具有支持大型网络、路由收敛快、占用网络资源少等特点，在目前应用的路由选择协议中占有相当重要的地位。 链路状态 路由器收集其所在网络区域上各路由器的连接状态信息，即链路状态信息（），生成链路状态数据库（ ）。路由器掌握了该区域上所有路由器的链路状态信息，也就等于了解了整个网络的拓扑状况。路由器利用“最短路径优先算法（ ， ）”，独立地计算出到达任意目的地的路由。 区域 协议引入“分层路由”的概念，将网络分割成一个“主干”连接的一组相互独立的部分，这些相互独立的部分被称为“区域”（），“主干”的部分称为“主干区域”。每个区域就如同一个独立的网络，该区域的路由器只保存该区域的链路状态。每个路由器的链路状态数据库都可以保持合理的大小，路由计算的时间、报文数量也都不会过大。 网络类型 根据路由器所连接的物理网络不同，将网络划分为四种类型：广播多路访问型（ ）、非广播多路访问型（ ，）、点到点型（）、点到多点型（）。 广播多路访问型网络如：、 、。型网络如： 、。型网络如：、。 指派路由器（）和备份指派路由器（） 在多路访问网络上可能存在多个路由器，为了避免路由器之间建立完全相邻关系而引起的大量开销，要求在区域中选举一个。每个路由器都与之建立完全相邻关系。负责收集所有的链路状态信息，并发布给其他路由器。选举的同时也选举出一个，在失效的时候，担负起的职责。 点对点型网络不需要，因为只存在两个节点，彼此间完全相邻。 当路由器开启一个端口的路由时，将会从这个端口发出一个报文，以后它也将以一定的间隔周期性地发送报文。路由器用报文来初始化新的相邻关系以及确认相邻的路由器邻居之间的通信状态。 对广播型网络和非广播型多路访问网络，路由器使用协议选举出一个。在广播型网络里，报文使用多播地址周期性广播，并通过这个过程自动发现路由器邻居。在网络中，负责向其他路由器逐一发送报文。三、路由选择协议的操作第一步建立路由器的邻接关系 所谓“邻接关系”（）是指路由器以交换路由信息为目的，在所选择的相邻路由器之间建立的一种关系。 路由器首先发送拥有自身信息（端口或最大的地址）的报文。与之相邻的路由器如果收到这个报文，就将这个报文内的信息加入到自己的报文内。 如果路由器的某端口收到从其他路由器发送的含有自身信息的报文，则它根据该端口所在网络类型确定是否可以建立邻接关系。 在点对点网络中，路由器将直接和对端路由器建立起邻接关系，并且该路由器将直接进入到第三步操作：发现其他路由器。若为 网络， 该路由器将进入选举步骤。 第二步选举 不同类型的网络选举和的方式不同。 网络支持多个路由器，在这种状况下， 需要建立起作为链路状态和更新的中心节点。选举利用报文内的和优先权（）字段值来确定。优先权字段值大小从到，优先权值最高的路由器成为。如果优先权值大小一样，则值最高的路由器选举为，优先权值次高的路由器选举为。优先权值和值都可以直接设置。 第三步发现路由器 在这个步骤中，路由器与路由器之间首先利用报文的信息确认主从关系，然后主从路由器相互交换部分链路状态信息。每个路由器对信息进行分析比较，如果收到的信息有新的内容，路由器将要求对方发送完整的链路状态信息。这个状态完成后，路由器之间建立完全相邻（ ）关系，同时邻接路由器拥有自己独立的、完整的链路状态数据库。 在网络内，与互换信息，并同时与本子网内其他路由器交换链路状态信息。 第四步选择适当的路由器 当一个路由器拥有完整独立的链路状态数据库后，它将采用算法计算并创建路由表。路由器依据链路状态数据库的内容，独立地用算法计算出到每一个目的网络的路径，并将路径存入路由表中。 利用量度（）计算目的路径，最小者即为最短路径。在配置路由器时可根据实际情况，如链路带宽、时延或经济上的费用设置链路大小。越小，则该链路被选为路由的可能性越大。 第五步维护路由信息 当链路状态发生变化时，通过 过程通告网络上其他路由器。路由器接收到包含有新信息的链路状态更新报文，将更新自己的链路状态数据库，然后用算法重新计算路由表。在重新计算过程中，路由器继续使用旧路由表，直到完成新的路由表计算。新的链路状态信息将发送给其他路由器。值得注意的是，即使链路状态没有发生改变，路由信息也会自动更新，默认时间为分钟。 路由器之间使用链路状态通告（）来交换各自的链路状态信息，并把获得的信息存储在链路状态数据库中。各路由器独立使用算法计算到各个目的地址的路由。 协议支持分层路由方式，这使得它的扩展能力远远超过协议。当网络扩展到、甚至上千个路由器时，路由器的链路状态数据库将记录成千上万条链路信息。为了使路由器的运行更快速、更经济、占用的资源更少，网络工程师们通常按功能、结构和需要把网络分割成若干个区域，并将这些区域和主干区域根据功能和需要相互连接从而达到分层的目的。四、应用实例下面以某内部局域网为例，对的具体应用进行说明。 某内部局域网采用分层化结构设计方法，将整个办公区分为核心层、分布层、接入层三部分，在分布层和核心层之间使用第层交换技术（即路由技术）来构造核心主干网。形成了以全交换快速以太网作接入，以千兆以太网作为主干的高速宽带网络。