OSPF路由协议在技工院校网络中的应用

1、OSPF路由协议在技工院校网络中的应用随着技工院校办学规模的扩大、分校区的增加、校园网内部设备 的逐渐增多、学生宿舍电脑数量不断增加，如何建立快速、便捷的 校园网络成为技工院校网络建设的当务之急。笔者学校校园网络经 过初期建设虽已满足了广大师生上网的基本需求，但随着校园网络 规模的扩大和接入计算机数量的增加，仍然有必要对校园网进行优 化升级改造，笔者从 ospf 原理出发，结合校园网改造项目，简单 介绍如何基于 ospf 协议建设和优化校园网网络方案。广东省国防科技技师学院现主要由两个校区和若干个分校区组 成，每个校区都由学生宿舍区、教学区组成，两个主校区和各个分 校区已经建立局域网和互联网接

2、口，但是两个主校区未能互联互 通，主校区与分校区之前未能互通。目前随着学校考试管理系统和 协同办公系统（ oa 系统）的建立，迫切需要建立一个广域网，把整 个学校的各个校区互联互通，保证教学信息能够及时、准确和快速 地传输，满足教学管理、日常管理和整个学校办公自动化等需求， 并在此基础上开发建设现代化的教学应用系统，实现智能型、信息 化、快节奏、高效率的管理教学模式。网络的建立将连接所有教学 楼、实验楼、办公室及宿舍区中的pc,提供校内信息资源管理、事 务管理、办公应用、课堂教学以及电子邮件、 wwW等服务。一、 ospf 路由协议介绍1.ospf 路由协议的基本介绍优先开放最短路径（ osp

3、f ）（ open shortest path first）路由 协议是 internet 网络 tcp/ip 协议族中一种内部网关路由协议，是 internet ospf 网络协议工作组于 1991 年制定出，并以 internet 协议标准 rfc1583 确立下来，被广泛应用于 internet 路由器路由 协议、atm交换机选路上的一种功能很强的通用性非常高的路由协 议。它是 ietf 组织开发的一个基于链路状态的自治系统内部路由 协议。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。 ospf 具有支持大型网络、路由收敛快、占用 网络资源少等优点，在目前

4、应用的路由协议中占有相当重要的地 位。2.ospf 协议的基本概念(1) 链路状态 ospf 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( link-state )，生成链路状态数据 库(li nk-state database)。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。 ospf 路由器 利用“最短路径优先算法 (shortest path first, spf)”，独立地计算出到达任意目的地的路由。(2) 区域 ospf 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

5、“区域” (area) ，“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 ospf 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、报文数量都不会过大。(3) ospf 网络类型根据路由器所连接的物理网络不同，ospf 将网络划分为四种类型： 广播多路访问型 ( broadcast multiaccess )、 非广播多路访问型(none broadcast multiaccess , nbmO、点至U 点型( point-to-point )、点到多点型( point-to-multipoint )。(4) 指派路

6、由器(dr、和备份指派路由器(bdr、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， ospf 要求在区域中选举一个指派路由器 (dr) 。 每个路由器都与之建立完全相邻关系。指派路由器负责收集所有的 链路状态信息，并发布给其他路由器。选举指派路由器的同时也选 举出一个备份指派路由器，在指派路由器失效的时候，备份指派路 由器担负起指派路由器的职责。对广播型网络和非广播型多路访问网络，路由器使用 hello 协议 选举出一个dr。在广播型网络里，hello报文使用多播地址，并通 过这个过程自动发现路由器邻居。在nbma网络中，dr负责向其他路由器逐一

7、发送 hello 报文。3.ospf 路由协议的路由计算ospf 把整个网络看成一个自治系统 (as) 。每一个 as 内若干个物 理上相邻的路由器(router)、网络(network)组成area，这些area 内部一般是不相交的，它们划分了整个自治系统。spf 算法是 ospf 路由协议的基础。 spf 算法有时也被称为 dijkstra 算法，这是因为最短路径优先算法 spf 是 dijkstra 发明 的。 spf 算法将每一个路由器作为根( root )来计算其至每一个目 的地路由器的距离，每一个路由器根据一个统一的数据库会计算出 路由域的拓扑结构图，该结构图类似于一棵树，在 sp

8、f 算法中，被 称为最短路径树。在 ospf 路由协议中，最短路径树的树干长度， 即 ospf 路由器至每一个目的地路由器的距离，称为 ospf 的 cost ， 其算法为：cost = 100 x 106/链路带宽。在这里，链路带宽以 bps 来表示。也就是说， ospf 的 cost 与链路的带宽成反比，带宽越高， cost 越小，表示 ospf 到目的地的距离越近。举例来说， fddi 或快 速以太网的cost为1,2m串行链路的cost为48,10m以太网的cost 为 10 等。二、建立基于 ospf 协议的技工院校校园网络1. 选用 ospf 路由协议的必要性（1）校园局域网网络相

9、对复杂。主校区和各分校区校园网络经 过初期的建设已经具有一定的规模,随着办学规模越来越大,设备 越来越多,子网越来越多, ip 地址增长速度也越来越快,原有的静 态路由协议由于配置繁琐,网管人员工作量大,已不适合现有规模 的需要,需要引入一种动态路由协议来满足需求。（2）原有各个校区的网络互相独立,随着教学管理、日常的管 理和实现整个学校办公自动化等需求,需要建设广域网使所有校区 互联互通,在此基础上开发建设现代化的教学应用系统,实现智能 型、信息化、快节奏、高效率的管理教学模式。由于分校区多,分 校区采用的网段不同,各个校区需要互联互通,采用静态路由协议 配置复杂,不能实现动态的互联,建设高

10、效自动互联的广域网,需要采用动态互联协议实现网络自动路由。2. 校园网的 ospf 区域划分ospf 协议引入“区域划分”的概念，将网络分割成一个“主干” 连接的一组相互独立的子网， 这些相互独立的部分称为 “区域”，“主 干”部分称为“主干区域” ，每个区域如同一个独立的网络，其网 络结构在区域外是不可见的，该区域的 ospf 路由器只保存该区域 的链路状态。对于主干区域，主要负责在区域之间分发链路状态信 息。这种分层次的网络结构能缩减部分路由器的 ospf 的路由条目， 提高路由效率。考虑到学校的现状和将来的发展，将每个主校区和分校区都独立 划分为一个区域，从而保证各个局域网相互独立又能互

11、联互通，具 体的划分见下表。同时考虑局域网内的网络安全，减少广播包的数量，将教学区、 宿舍区和学生宿舍区分开，结合该校实际情况，分别设置不同的区 域。例如同和主校区的家属区子网，办公区子网为，学生宿舍区子 网为，实验室机房子网为，分别划分不同的区域，家属区划为 arealOO，办公区划为arealOl，学生宿舍区划为 area102和 area103，实验室机房划为area104等。这样既可以使局域网内区 域规模不至于很大，又可以保证与局域网骨干网络的连通性，保证 各个区域以最小的跳数到达核心区域。为了满足教学和办公的需求，各个分校区和主校区通过广域网互 联，广域网互联采用 ospf 路由协议，整个广域网互联区域号为 O。3. 广域网选择和 ospf 配置（1）广域网选择和网络拓扑。为了满足所有分校区都能相互连 接，需要建立整个学校的广域网，考虑到所有校区均在广东省 21 个地级市以上城市内，可以租用现有网络运营商的网络组成广域 网