OSPF動態路由協議在校園網中的應用研究

趙松

摘要：在現今這個網絡時代，校園網絡的建設非常重要。而在校園網建設中為了讓校園網路由設計更加合理、高效，OSPF協議被提出并廣泛應用于校園網路由設計中。本文從分析OSPF協議的基本信息入手，從而對校園網中的OSPF動態網絡路由協議技術進行深入研究。

關鍵詞：OSPF；路由協議；校園網前言

校園網是一個龐大的網絡體系，網絡性能決定了校園網的使用程度，而網絡性能的好壞主要受制于路由協議技術，無論是在選擇上還是設計上都會影響校園網的網絡性能。而為了讓校園網路由設計更加合理、高效，OSPF協議被提出并廣泛應用于校園網路由設計中，這種內部網關協議可以在較廣范圍中應用，并能保證快速收斂，同時還能滿足VLSM的應用要求。

2OSPF協議

OSPF屬于路由協議的一種，是鏈路狀態下的協議形式，其特征是路由器只需對自身的鏈路狀態信息進行維護，將信息更新利用擴散方式實現傳播與接收信息，并熟悉拓撲結構的自治系統，了解內部的鏈路狀態信息。這種鏈路狀態路由協議能夠方便計算出路由器到目的地之間的最短路徑，從而提高路由協議的工作效率。

2.1 OSPF的最短路徑優先算法

在OSPF協議中，運用最短路徑優先算法（又稱SPF算法）之前需要把實際網絡進行抽象化，繪制出有向圖的形式，并以權值來確定圖中所有的有向弧，而最短路徑則需要通過權值來計算得出。SPF算法的計算原理很簡單，即在計算網絡中選擇某一源節點，計算出它到各節點距離的最短值。在此算法中，網絡圖中所有的節點被統一歸納到兩個集合內，S集合表示最短路徑被求出的節點，R集合則表示沒有被求出的最短路徑的節點，此外還包括一個矩陣cost元素，屬于“帶權鄰接矩陣”范疇。其矩陣定義如下：

在計算最短路徑時，可以利用v來代表源點，而后通過計算方法將v與其它節點之間的最短距離求解而出：

⑴將集合S、R分別初始化，令源節點v被S集合包含，其余節點則全包含于R集合；

⑵求解出源點v到網絡圖中所有節點的最短路徑：

2.2 OSPF協議過程

為了確保OSPF協議在鏈路狀態中信息更新與擴散的可靠性，需要創建一個邏輯連接，從而實現鏈路狀態消息的傳遞與接收。一般情況下，OSPF將消息類型進行了五種分類：⑴Hello消息：又稱為Hello協議，對周邊路由器進行定期的消息交換，從而確保周邊路由器之間鄰接關系的維護；⑵Link State Update消息：該消息內容包括鄰接路由器的連接關系、鏈路狀態、路徑花費，這些消息會定期在每個路由器之間進行傳遞，消息的更新也會通過路由器擴散到每一條鏈路狀態中；⑶Link State Ack消息：該消息屬于一個確認方式，用以保障擴散消息是否得到傳遞與確認；⑷Database Description消息：在路由器使用之時這個消息就要投入到消息傳遞的應用中，鏈路狀態信息發送時會連帶包含一個順序號，這樣接受者就能夠從序號中辨別出消息與數據的更新狀態；⑸Link State Request消息：每個鄰接路由器之間都會互相交換各自的數據庫消息，從而判斷自身數據的更新狀態，通過該消息渠道則可以接收到鄰接路由器得到的最新數據與消息。

3OSPF動態路由協議在校園網中的應用

3.1 核心層

核心層在整個校園網絡中占據了重要份量，主要實現網內的數據交換，以及負責骨干網絡之間的信息傳遞，其具有高性能、高優化、高速暢通的優點。在OSPF中核心層屬于骨干域，又稱之為Area0，為了提高核心層中數據包在路由計算與傳播的速度，OSPF構建了Area0的骨干區域，用以實現區域間的信息交換與數據傳輸，而數據傳送只能在骨干區域得以實現。在校園網絡中，核心層需要有三臺路由交換機構成，從而滿足教學區、生活區這兩大區域的路由交換，而另外一臺路由交換機則用來滿足數據通信，以實現校園網和Internet之間的信息傳遞與數據交換。為了確保信息與數據交換時的可靠性，這三臺路由交換機都是在遵循OSPF協議的基礎上進行工作，此外還將靜態路由方式運用在邊界路由交換機中，從而保證路由與Internet連接時的穩定性。

3.2 匯聚層

在校園網絡的接入層與核心層之間有一個連接紐帶，那就是匯聚層。匯聚層在路由設計中充當著分解的作用，主要用于簡化路由、匯聚路由信息，這樣就能夠降低核心層路由計算的壓力。三層交換機充當著匯聚層的交換機，主要由多臺路由交換機組成，匯聚交換機重點安放在校園中的教學區與生活區，根據這兩個區域的地理位置來進行OSPF路由區域的劃分，以本區域用戶數量來決定匯聚交換機的臺數。為了讓路由交換機在內存與CPU上不至于負擔過重，因而每臺交換機只需負責本區域的連接任務以及實現鏈路狀態數據庫的資源共享，這種設計利于有效、合理的進行網絡管理。在匯聚層與核心層的交換機之間存在著一個ABR（區域邊界路由器）交接的路由端口，其功能主要表現在能將核心層與匯聚層之間的路由信息進行匯聚與交換。此外，利用VLSM與VLAN技術實現匯聚層與接入層路由的連接，以最終實現整個校園網絡的運轉。

[參考文獻]

[1]崔建濤,王文冰,鄧璐娟.基于虛擬機的OSPF動態路由協議的研究[J].鄭州輕工業學院學報(自然科學版),2012,27(3):15-19.

[2]王笑娟,鄒仁明,彭雋,班利軍.OSPF在校園網中的實現[J].中國科技信息,2010(6):93-95.