基于OSPF的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無縫割接技術(shù)探究

姜亮

【摘 要】網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無縫割接是業(yè)務(wù)主干網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主備切換和系統(tǒng)升級時保證數(shù)據(jù)正常轉(zhuǎn)發(fā)的基本需求。本文通過深入分析OSPF的原理及應(yīng)用方式，提供了一種可以通過OSPF達(dá)到業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無縫割接的目的的技術(shù)應(yīng)用手段。

【關(guān)鍵詞】OSPF；路由器主備切換；無縫割接

0 引言

隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)在人類工作、生活中已然占有舉足輕重的地位，而主干網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無縫割接技術(shù)也越來越受到人們的重視。如何更完美的實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無縫割接以滿足主備切換或協(xié)議重啟時轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)不中斷的需求，是現(xiàn)階段各廠商研究的重點之一。本文通過深入研究OSPF原理，提供一種可以實現(xiàn)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無縫割接的技術(shù)應(yīng)用手段，這對復(fù)雜業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中主干網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無縫割接有著重要的意義。

1 OSPF簡述

OSPF（Open Shortest Path First開放式最短路徑優(yōu)先）是一種鏈路狀態(tài)動態(tài)路由協(xié)議，通過IPv4包頭中的目標(biāo)地址來查詢路由表從而轉(zhuǎn)發(fā)IPv4數(shù)據(jù)包，是最常用的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議之一。[1]OSPF動態(tài)路由協(xié)議可以快速地探知自治系統(tǒng)（autonomous system，AS）中拓?fù)涞母淖儯⒃谑諗亢笸ㄟ^SPF（最短路徑優(yōu)先算法）計算出新的無環(huán)高效路徑。由于OSPF收斂速度快并且僅使用很小的路由流量，因此成為各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置中常用的動態(tài)路由協(xié)議。

2 OSPF原理

在OSPF動態(tài)路由協(xié)議中，路由器通過洪泛（flooding）將其自身的狀態(tài)傳送到整個自治系統(tǒng)中，而每臺路由器都維護一個描述整個自治系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫來存儲各路由器的狀態(tài)數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)庫被稱為鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫（LSDB）。[2]同一區(qū)域內(nèi)所有的路由器都有著同樣的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，各路由器根據(jù)OSPF鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)構(gòu)建出一棵以其自身為樹根的最短路徑樹。最短路徑樹給出了到自治系統(tǒng)中各網(wǎng)絡(luò)的路徑，各路由器計算出的到同一網(wǎng)絡(luò)的無環(huán)高效路徑將完全一致。

OSPF協(xié)議通過將自治系統(tǒng)劃分成不同的區(qū)域來解決大型網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的LSDB過大、SPF計算過于頻繁的問題。

OSPF使用兩層分層區(qū)域結(jié)構(gòu)：

1）骨干區(qū)域：骨干區(qū)域?qū)⑵渌鸒SPF區(qū)域連接起來，通常沒有終端用戶，它負(fù)責(zé)快速、高效的傳輸IP分組的OSPF區(qū)域。骨干區(qū)域也叫OSPF區(qū)域0，是OSPF網(wǎng)絡(luò)的核心。

2）非骨干區(qū)域：非骨干區(qū)域通常是根據(jù)職能或者地理位置劃分的，主要功能為連接用戶和資源。默認(rèn)情況下，所有的非骨干區(qū)域必須與骨干區(qū)域直接相連。非骨干區(qū)域分為標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域、末節(jié)區(qū)域、絕對末節(jié)區(qū)域、次末節(jié)區(qū)域（NSSA）以及絕對末節(jié)NSSA共5種類型。

3 OSPF度量值

OSPF度量值為開銷（cost），用來比較到達(dá)同一網(wǎng)絡(luò)的不同路徑的鏈路情況，以獲得到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的最佳路徑。默認(rèn)情況下，OSPF根據(jù)接口的配置帶寬來計算OSPF的開銷，默認(rèn)公式為“100/以Mpbits為單位的帶寬”。因此如果修改了鏈路帶寬，OSPF開銷也將相應(yīng)的變化。

在OSPF網(wǎng)絡(luò)中，常使用更改某些鏈路的帶寬以強制改變OSPF對到達(dá)某些網(wǎng)絡(luò)最佳路徑的認(rèn)定。這種方式可以使運行OSPF動態(tài)路由協(xié)議的路由器形成所期望的路由路徑。

4 割接簡述

網(wǎng)絡(luò)割接又叫網(wǎng)絡(luò)遷移，是指對運行網(wǎng)絡(luò)物理或者邏輯上進行更改。通常，業(yè)務(wù)運行網(wǎng)絡(luò)要求24小時不間斷，而割接一般都是對正在使用的線路、設(shè)備進行操作，所以網(wǎng)絡(luò)割接將會直接影響到上面承載的業(yè)務(wù)，因此如何保證網(wǎng)絡(luò)上承載的業(yè)務(wù)不中斷是網(wǎng)絡(luò)改造升級中最關(guān)鍵的一步。而無縫割接指的是對正在使用的線路、設(shè)備進行升級改造操作并保證在網(wǎng)絡(luò)上面承載的業(yè)務(wù)不中斷的網(wǎng)絡(luò)割接技術(shù)。

5 使用OSPF達(dá)到無縫割接實現(xiàn)過程

在某網(wǎng)絡(luò)中心更新網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的割接過程中，需要把原核心路由器A替換成核心路由器B，但是為了保證核心業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)上承載的業(yè)務(wù)24小時不間斷，因此要求替換核心路由器必須使用無縫割接方式。具體割接方式如下：

1）配置替換路由器B的OSPF

配置替換路由器B的OSPF，以保證替換路由器B一旦接入網(wǎng)絡(luò)后能夠與原網(wǎng)絡(luò)中核心多層交換機C、D以及防火墻設(shè)備E正常建立鄰居關(guān)系。具體命令如下：

2）替換路由器B的度量值修改

由于新核心路由器B為全萬兆路由器，而原核心路由器A為全千兆路由器，因此若直接不加修改的替換路由器B加入網(wǎng)絡(luò)后，如不人為干預(yù)三層交換設(shè)備C與D將使用OSPF路由協(xié)議進行路由表的學(xué)習(xí)與計算，并且SPF算法使用帶寬為單位選擇最優(yōu)路徑，選路業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)會直接從新設(shè)備鏈路上通過，會因為在OSPF的LSDB沒有完全收斂完成前有可能會出現(xiàn)業(yè)務(wù)中斷。由于網(wǎng)絡(luò)中心有無縫割接需求，所以在割接過程中不能讓新核心路由器B直接搶占上線。需在核心路由器B在連入網(wǎng)絡(luò)前將各層級聯(lián)接口配置如下命令：

ospf cost 100

通過該命令將替換路由器B的接口開銷修改為100，而原千兆路由器A的接口開銷為1，因此替換路由器B計算出來的線路為次優(yōu)線路，不會影響現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)運行，可以進行接下來的上線工作。

3）替換路由器B接入網(wǎng)絡(luò)并檢查收斂情況

將替換路由器B接入網(wǎng)絡(luò)中，并在替換路由器B上通過network命令開啟各接口OSPF進程，與直連設(shè)備建立鄰接關(guān)系，進行上線，并使用display ospf peer命令觀察鄰接關(guān)系是否為全連接（FULL）狀態(tài)，到達(dá)FULL狀態(tài)代表新核心路由器上線完成。恢復(fù)替換路由器B接口的OSPF開銷值，關(guān)閉并撤除原核心路由器A，網(wǎng)絡(luò)中心核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的無縫割接完成。

6 結(jié)束語

隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的重要性不斷升級，這對于核心網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備割接的要求也越來越嚴(yán)格，本文通過對OSPF技術(shù)原理的探究，形成一種可以達(dá)到業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無縫割接的技術(shù)應(yīng)用手段，這對于大部分核心業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的割接有著重要的意義。

【參考文獻】

[1]馬素剛.路由協(xié)議OSPF的研究與仿真[J].計算機系統(tǒng)應(yīng)用，2016.

[2]劉海峰.解析CISCO設(shè)備中OSPF路由協(xié)議鄰居關(guān)系建立的過程[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2011.

[責(zé)任編輯：田吉捷]