簡單動態路由協議在電力內部接入數據網絡的應用

謝毅

【摘 要】隨著電力企業信息系統的廣泛應用，傳統的網絡技術架構已遠遠無法滿足現有需求，選取動態路由協議互聯成為必然。文章針對不同場景分析OSPF、IS-IS協議的應用，闡述了簡單路由協議的選擇原則與應用要點。

【關鍵詞】網絡架構；協議；OSPF；IS-IS

【中圖分類號】TM769 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）01-0126-02

0 引言

隨著信息網絡的日益發展和信息系統的廣泛應用，傳統簡易的靜態路由的網絡構架完全無法適應大中型企業的信息網絡管理運行要求，因為在企業內部接入數據網絡不可避免地要產生大量的路由信息，此時再使用靜態路由協議，不僅是對運維人員的嚴峻考驗，也不符合網絡安全動態管理的需求。因此，在接入層開始應用簡單的動態路由協議，是提升運維工作效率、減輕網絡架構管理技術難度的必然選擇。

1 動態路由協議（Dynamic Routing Protocol）

動態路由與靜態路由是一個相對的概念。動態路由是指路由器能夠依據路由器間交換的特定路由信息自動建立自己的路由表，并且能夠根據鏈路狀態和節點的運行變化和不同的動態路由協議的算法，在一定時間內進行自動路由調整。

動態路由協議能夠實現當網絡中節點或節點間的鏈路發生異常故障，或存在其他可用的優選路由時，動態路由可以自動選擇最佳的可用路由并繼續轉發報文。

在動態路由中，企業的網絡管理人員將不再需要實時手工對路由器上的路由表進行定時維護，只要通過在路由器上運行一個動態的路由協議即可。這個路由協議會根據路由器上的接口的配置（如IP地址的配置）及所連接的鏈路的狀態，按照自己的路由協議算法，生成路由表中的路由表選擇項。

我們依據動態路由協議尋址這一算法的差異，可以將動態路由協議區分為距離矢量路由協議（RIP、BGP）和鏈路狀態路由協議（OSPF、IS-IS）。

根據動態路由協議的工作區域進行分類，可將路由協議劃分為域內路由協議（Interior Gateway Protocol，IGP）、域間路由協議（Exterior Gateway Protocol，EGP）及BGP。

依據動態路由協議中的關于不同路由類型分類的細則，我們可以將動態路由協議劃分為單播路由協議（RIP、OSPF、IS-IS、IGRP、BGP）和組播路由協議（DVMRP、PIM-SM、PIM-DM、MOSPF、MBGP）。其中在電力企業內部，最為常用的接入數據網應用的兩種路由協議分別是OSPF協議和IS-IS協議。

1.1 OSPF協議（Open Shortest Path First）

OSPF協議是一個開源的協議，具有廣闊的適用性。它是一種基于鏈路狀態的路由協議，在協議框架內的路由器可以向其所在的同一管理域中的其他所有路由器發送鏈路狀態的廣播信息。

OSPF鏈路狀態的廣播中囊括了全部的接口信息、量度及一些其他的變量。開啟OSPF進程的路由先要收集和路由器相關的鏈路狀態信息，再依據OSPF的路由算法準確地計算出其到每個節點的最優路徑。

OSPF協議可以將一個自治域劃為分區，且有兩種不同類型的路由選擇方案：當源和目的地在同一分區時，采取內部路由選擇的方式；當源和目的地不在同一分區，采用區間路由選擇方式。這樣的計算方式，不僅大幅度節省了網絡開銷，還有效提升了區域網絡的穩定性。

1.2 IS-IS協議（Intermediate System-to-Intermediate System）

IS-IS路由協議是ISO組織（the International Organization for Standardization，國際標準化組織）開發出的，專門為CLNP（Connection Less Network Protocol，無連接網絡協議）設計的動態路由協議。

IS-IS協議屬于內部網關路由協議，主要用于自治系統的內部。IS-IS也是一種鏈路狀態協議，其與TCP/IP網絡體系中的OSPF協議近似，都是使用最短路徑優先算法來進行動態路由的選擇計算。

在主機和路由器之間運行的這種動態路由協議我們將其稱為ES-IS，在路由器與路由器之間運行的這種動態路由協議我們將其稱為IS-IS。區域的概念是指路由域的細分單元，IS-IS是允許將整個路由域細分為多個區域的，同時IS-IS可以用來計算整個路由域內或一個區域內的動態路由。

1.3 OSPF和ISIS的在電力企業生產實際網絡中的應用

以電力企業內部的信息網絡生產環境為例，不同辦公區域間的區域網絡都應單獨成區，區域之間不互相影響，同時還需要兼顧區域之間的網絡傳輸性能。因此，滿足此業務需求的簡單的動態路由協議有OSPF協議與IS-IS協議。

IS-IS協議作為分級鏈接狀態路由協議的一種，是基于DECnet PhaseV路由算法的路由選擇算法，事實上它與OSPF協議的算法是相當類似的，它也是通過Hello協議尋找毗鄰節點，使用一個傳播協議發送鏈接信息。IS-IS協議可以在不同的子網上進行操作，其中包括廣播型的LAN、WAN和點到點鏈路。

我們將IS-IS協議與OSPF協議進行深入分析，發現兩者之間主要有以下5種區別。

（1）區域設計不同。通過域（area）建立兩層分級網絡拓撲結構是兩種設計的結構基礎，但其中IS-IS的骨干并不是特定不變的某個域，其由連續的Level2的路由器構成，而OSPF的骨干必須存在且必須指定為area0。

IS-IS的域邊界在路由器間的鏈路（link）上，而OSPF的域邊界是在路由器上。IS-IS協議中兩層分級的網絡拓撲結構不是必須存在的，其網絡結構完全可以由Level 1的路由器或Level 2的路由器構成。OSPF的網絡結構必須有area0，雖然可以只有一個area域，但其必須為0。在同一個區域內相比較，IS-IS協議的擴展性勝過OSPF協議。

（2）兩個協議處理錯誤（corrupted）LSP/LSA的方式不同。IS-IS中規定任意一個路由器都可以丟棄錯誤的（purge）corrupted LSP信息。而OSPF中只有錯誤信息corrupted LSA的發送者（originator）才可以丟棄（purge）此錯誤信息。

（3）IS-IS協議中LSP生存時間是從20 min（可配置）往下計算到0來清除舊的LSP，而OSPF協議則相反，是從0往最大值漲到60 min（周期不可配置）來清除更新舊的LSA。由此特性可以知道IS-IS協議的路由收斂速度更快。

（4）在CE-PE雙歸組網中：在防環路上，IS-IS不像OSPF處理得那樣完善。OSPF會在BGP引入路由上打上DN比特，以此防止環路。而IS-IS協議本身不支持防環路，因而需要在PE的IS-IS引入BGP路由時，給路由打上tag標識。當對端PE學習到路由后，通過策略濾掉這些路由從而達到防環路的目的。

（5）OSPF支持MD5認證和簡單認證，IS-IS僅支持簡單認證。綜合比較，IS-IS協議更加適合于大型的、類似運營商網絡中需要快速收斂的組網，OSPF則更加適合于企業內部的需要較高保護與穩定性的辦公點進行鄰接組網。而且點到點鏈路上OSPF協議的鄰接關系形成比IS-IS協議的更加可靠。

2 電力企業區域網絡間簡單動態路由的應用情況

根據簡單動態路由區別，我們優先選取OSPF協議作為此類辦公場所間網絡設備互聯的統一動態路由協議。通過防止自環，使重要節點網絡能夠通過雙設備形成雙路由熱備，自切換，保障鏈路穩定性與網絡帶寬。在實現網絡鏈路冗余安全的同時，節約了設備間的傳輸資源。

該類網絡并不需要類似重點辦公場所的冗余設備配置需求，且網絡規模較為龐大，因此根據OSPF與IS-IS這兩類簡單動態路由協議的特性，選用IS-IS協議來作為網絡接入協議。同時，在這種大型的路由器群組中，IS-IS協議能夠有效地減少資源開銷，并加快收斂速度，這兩種都是OSPF所不具備的特性。

3 簡單動態路由協議的選擇應用分析

在實際的電力企業信息網絡的生產環境中，動態路由協議的選擇并不固定，動態路由協議的選擇一般根據網絡業務的需求來進行選取。例如有物理冗余、自環的接入網絡，應該傾向于選擇OSPF協議；而對類似于大規模設備組網的網絡來說，更加適合于能夠快速收斂，而可靠性要求并沒那么高的IS-IS協議。

4 結語

在信息網絡飛速發展與廣泛應用的今天，要為企業提供高效可靠的網絡保障，需要充分利用動態路由協議。隨著網絡拓撲的日趨龐大，靜態路由已逐漸在主網中減少應用。只有深入學習與分析各類路由協議的異同，才能更好地針對企業實際應用進行網絡架構的技術選型和完善，才能真正更好地服務于信息化企業的生產和應用。

參 考 文 獻

[1]（美）Thomas M.Thomas II.OSPF網絡設計解決方案[M].北京：人民郵電出版社，2004.

[2]別碧勇.ISIS路由協議及其在IP網絡工程設計中的應用[J].鐵道勘測與設計，2006（1）：47-53.

[3]周昕.數據通信與網絡技術[M].北京：清華大學出版社，2004.

[4]陳志宏.MPLS-VPN技術在電力調度數據網中的應用分析[J].通訊世界，2017（9）：207-208.

[5]高麗丹.基于電力應用的PTN安全測試及綜合評價[D].北京：華北電力大學，2017.

[6]張帆.基于IPv6的電力數據專網應用研究[D].廣州：華南理工大學，2011.

[責任編輯：陳澤琦]