探討OSPF協(xié)議的基本原理與實(shí)現(xiàn)

李竹申

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，越來(lái)越多的企業(yè)都開(kāi)始自行構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)信息管理平臺(tái)，對(duì)于OSPF路由協(xié)議的應(yīng)用也愈發(fā)普遍。該文首先就OSPF路由協(xié)議的基本原理進(jìn)行探討，其次闡述OSPF路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)配置，最后以區(qū)域組網(wǎng)系統(tǒng)為例，探討OSPF路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)路徑，實(shí)現(xiàn)OSPF路由協(xié)議應(yīng)用效果的有效提升。

關(guān)鍵詞：OSPF路由協(xié)議;區(qū)域組網(wǎng)系統(tǒng);骨干區(qū)域

中圖分類號(hào)：TP393? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）27-0030-02

路由協(xié)議包括多種類型，可按照路由算法進(jìn)行類型劃分，具體類型包括距離矢量類型與鏈路狀態(tài)類型，其中OSPF路由協(xié)議是其中應(yīng)用廣泛的鏈路狀態(tài)類型的路由協(xié)議。這種路由協(xié)議是基于Internet網(wǎng)絡(luò)TCP協(xié)議，優(yōu)化設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部路由協(xié)議，保證信息傳輸效率及傳輸質(zhì)量。

1 OSPF協(xié)議的基本原理

1.1 區(qū)域類型

OSPF協(xié)議在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)分層結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)劃分，使網(wǎng)絡(luò)形成骨干區(qū)域及非骨干區(qū)域兩種區(qū)域類型，通過(guò)這種方式，可以起到以下效果：其一，縮小LSDB區(qū)域規(guī)模。在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，LSDB被稱作鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，越大的LSDB規(guī)模，就會(huì)造成越大的路由器性能損耗，通過(guò)縮小LSDB規(guī)模，可以有效降低OSPF協(xié)議路由器門檻;其二，保證組織與管理的便捷性，可基于系統(tǒng)功能與地理位置，劃分路由器位置區(qū)域，為系統(tǒng)管理提供便捷性;其三，隔離拓?fù)渥兓a(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)震蕩，同區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)震蕩并不會(huì)導(dǎo)致另一網(wǎng)絡(luò)區(qū)域受到影響。骨干區(qū)域與非骨干區(qū)域之間存在差異性，二者地位并不平等，其中骨干區(qū)域起到路由學(xué)習(xí)中轉(zhuǎn)作用，非骨干區(qū)域之間不具備直接連接效果，通過(guò)這種方式，可以有效規(guī)避區(qū)域環(huán)路問(wèn)題的出現(xiàn)，所形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與星型結(jié)構(gòu)相類似。

1.2 路由器類型

OSPF協(xié)議所具備的路由器類型包括：（1）區(qū)域內(nèi)路由器，即全部接口位于相同區(qū)域的路由器。（2）骨干路由器，即骨干區(qū)域中包含路由器的一個(gè)接口。（3）區(qū)域邊界路由器，實(shí)現(xiàn)骨干區(qū)域與非骨干區(qū)域相互連接的路由器。（4）自治系統(tǒng)邊界路由器即AS邊界路由器，同時(shí)連接OSPF路由域及非OSPF路由域。外部路由是一種非OSPF路由域內(nèi)的路由，可將非OSPF路由重新向OSPF路由域內(nèi)進(jìn)行分發(fā)，OSPF路由可以掌握進(jìn)入OSPF域外的方法。

1.3 協(xié)議表格

OSPF協(xié)議所采用的表格包括：（1）鄰居表。包含建立鄰居關(guān)系的路由器，其中鄰居關(guān)系與鄰接關(guān)系有所不同，鄰居關(guān)系與hello報(bào)文進(jìn)行交互，達(dá)成的技術(shù)狀態(tài)為2-way;鄰接關(guān)系與hello報(bào)文進(jìn)行交互，同時(shí)也交互了DD報(bào)文、LSR報(bào)文、LSU報(bào)文及LSAck報(bào)文，通過(guò)對(duì)LSA進(jìn)行學(xué)習(xí)以達(dá)成更好的狀態(tài)。通過(guò)定期發(fā)送hello報(bào)文以建立鄰居關(guān)系[1]。（2）鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。也被稱作LSDB數(shù)據(jù)庫(kù)，在相同路由區(qū)域內(nèi)的路由器具備相同的LSDB。ABR所連接的區(qū)域不同，所具備的LSDB也有所不同，每個(gè)LSDB與不同路由區(qū)域相互對(duì)應(yīng)。相同區(qū)域內(nèi)，路由器可以實(shí)現(xiàn)LSDB的轉(zhuǎn)換，形成帶權(quán)有向圖，運(yùn)行算法，并進(jìn)行節(jié)點(diǎn)路徑最小化的計(jì)算。（3）路由表。即OSPF協(xié)議路由表，并非IP路由表，可采用SPF算法進(jìn)行計(jì)算，采用最優(yōu)路徑對(duì)比其他協(xié)議的最優(yōu)路徑，以判斷該路徑是否為能夠進(jìn)入IP路由表的全局最優(yōu)路徑。

1.4 協(xié)議報(bào)文

OSPF協(xié)議包含的報(bào)文包括：（1）hello報(bào)文，通過(guò)該報(bào)文可以進(jìn)行鄰居關(guān)系的建立。（2）DD報(bào)文，可進(jìn)行LSA摘要的交互，對(duì)自身所匱乏的LSA進(jìn)行查找。（3）LSR報(bào)文，可就自身所缺少的LSA進(jìn)行請(qǐng)求。（4）LSU報(bào)文，可將鏈路狀態(tài)更新信息向?qū)Ψ桨l(fā)送。（5）LSAck報(bào)文可以用以確認(rèn)LSU報(bào)文，可將其作為可靠性保障機(jī)制。一般認(rèn)為，IP協(xié)議的可靠性有待提升，而OSPF報(bào)文被封裝于IP報(bào)文當(dāng)中，出于額外保障的考量，在OSPF協(xié)議中進(jìn)行LSAck報(bào)文的設(shè)計(jì)。

1.5 網(wǎng)絡(luò)類型

OSPF協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)類型包括四種，即Broadcast、NBMA、P2P、P2MP，可基于二層網(wǎng)絡(luò)類型對(duì)上層網(wǎng)絡(luò)類型加以確定。（1）P2P網(wǎng)絡(luò)類型是當(dāng)二層網(wǎng)絡(luò)類型為PPP或HDLC時(shí)的情況下。（2）Broadcast網(wǎng)絡(luò)類型是在二層網(wǎng)絡(luò)類型為Ethernet的情況。（3）NBMA網(wǎng)絡(luò)類型當(dāng)其二層網(wǎng)絡(luò)為幀中繼的情況下。（4）P2MP在默認(rèn)情況下，并不具備對(duì)應(yīng)的二層網(wǎng)絡(luò)類型，應(yīng)對(duì)其加以轉(zhuǎn)換。OSPF網(wǎng)絡(luò)類型不一樣，則其在所發(fā)送的hello報(bào)文也具備不一樣的發(fā)送間隔，部分網(wǎng)絡(luò)類型需要與DR及BDR相互配合，這還需要通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)的方式加以進(jìn)一步確認(rèn)。

2 OSPF協(xié)議應(yīng)用配置

本次研究，謹(jǐn)就多區(qū)域OSPF協(xié)議配置方法進(jìn)行講解，在OSPF協(xié)議中，Lo1與Lo2位于不同的OSPF區(qū)域當(dāng)中，應(yīng)進(jìn)行多區(qū)域OSPF配置以滿足Lo1和Lo2信息通信的實(shí)際需求。實(shí)際上，在Area0上并未直接連接Area2，可通過(guò)虛擬鏈路的方式實(shí)現(xiàn)區(qū)域間路由的傳遞[2]。

完成配置的情況下，可滿足Lo1及Lo2正常通信需求。經(jīng)過(guò)OSPF多區(qū)域及虛鏈路的配置，所涉及的OSPF路由類型包括區(qū)域內(nèi)路由、區(qū)域間路由及外部路由，外部路由中包括一類外部路由及二類外部路由，可按照不同優(yōu)先級(jí)對(duì)外部路由進(jìn)行排序。采用Wires hark可進(jìn)行Hello報(bào)文結(jié)構(gòu)的分析，確定報(bào)文字段值。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)充分考慮OSPF路由協(xié)議的具體應(yīng)用場(chǎng)景，進(jìn)行連接端口IP的確定，明確閾值信息，結(jié)合OSPF協(xié)議進(jìn)行內(nèi)部參數(shù)處理，交互鏈路狀態(tài)。

3 OSPF路由協(xié)議的應(yīng)用

以O(shè)SPF路由協(xié)議在區(qū)域組網(wǎng)中的應(yīng)用為例進(jìn)行探討，區(qū)域組網(wǎng)的建設(shè)與運(yùn)行，主要是一種網(wǎng)狀網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)，該系統(tǒng)采用中心站點(diǎn)為主站，與網(wǎng)端固定站相結(jié)合進(jìn)行設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)域組網(wǎng)運(yùn)行效率的有效提升。區(qū)域組網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)用中，應(yīng)可合理設(shè)置固定站點(diǎn)及中心站點(diǎn)，采取合理的網(wǎng)絡(luò)管理數(shù)據(jù)交換模式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸與管理工作。

在區(qū)域組網(wǎng)系統(tǒng)中，OSPF路由協(xié)議的基礎(chǔ)應(yīng)用可連接多站點(diǎn)以形成骨干區(qū)域，將傳輸站點(diǎn)作為通信網(wǎng)絡(luò)骨干節(jié)點(diǎn)，形成后續(xù)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)組成模塊之間的有效連接，連接站點(diǎn)會(huì)對(duì)區(qū)域業(yè)務(wù)通信情況造成直接影響，直接了連接網(wǎng)絡(luò)管理終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)于區(qū)域組網(wǎng)系統(tǒng)的多元化保護(hù)。OSPF路由協(xié)議在區(qū)域組網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以合理劃分骨干區(qū)域站點(diǎn)的連接方式，所采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為廣播性網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

所采用的串行鏈路連接模式為多站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)接入?？山Y(jié)合骨干區(qū)域站點(diǎn)，運(yùn)行OSPF路由協(xié)議，充分考慮區(qū)域組網(wǎng)情況，進(jìn)行連接端口IP的確定，明確閾值信息，結(jié)合OSPF協(xié)議進(jìn)行內(nèi)部參數(shù)處理，交互鏈路狀態(tài)。并以此為基礎(chǔ)，定期維護(hù)不同站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，運(yùn)行相關(guān)網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，完成收斂操作，基于相同骨干區(qū)域的不同站點(diǎn)，可呈現(xiàn)不同鏈路狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，所產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑最短，所產(chǎn)生的路由協(xié)議表格較為完整。

區(qū)域組網(wǎng)的運(yùn)行，可將網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)作為獨(dú)立路由器，并與OSPF路由協(xié)議鏈路狀態(tài)相互結(jié)合進(jìn)行計(jì)算，從最小條數(shù)層面加以考量，結(jié)合鏈路通信質(zhì)量，區(qū)域相同的情況下，所采用的路由器所具備的拓?fù)鋽?shù)據(jù)信息庫(kù)相同?？衫脜^(qū)域交界路由器連接相應(yīng)區(qū)域，將整體區(qū)域組網(wǎng)作為獨(dú)立的OSPF自制系統(tǒng)。采用整體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)部技術(shù)模塊的設(shè)置，采用路由器交換鏈路狀態(tài)廣播，設(shè)置連接狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，劃分多骨干區(qū)域，為不同模塊骨干路由器的連接合理性提供保證。

OSPF路由協(xié)議具備網(wǎng)狀路由的探測(cè)特性，這種特性會(huì)導(dǎo)致在實(shí)際的區(qū)域組網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行中，會(huì)產(chǎn)生較大的時(shí)隙占用。出于保證探測(cè)信息實(shí)際應(yīng)用的需求，在區(qū)域組網(wǎng)系統(tǒng)中，OSPF路由協(xié)議只適用于站點(diǎn)較少的情況下，當(dāng)通信站點(diǎn)數(shù)量增加，系統(tǒng)通信的臨界時(shí)隙占用比例也會(huì)有所增加，影響數(shù)據(jù)傳輸效率，可能造成數(shù)據(jù)包缺失問(wèn)題。出于對(duì)這一問(wèn)題加以規(guī)避的需要，可通過(guò)OSPF路由協(xié)議星型網(wǎng)絡(luò)探測(cè)的方式，實(shí)現(xiàn)區(qū)域組網(wǎng)系統(tǒng)通信間隙的拓展，有效提升數(shù)據(jù)信息的傳輸質(zhì)量[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，許多企業(yè)都采用OSPF路由協(xié)議，考慮到其路由協(xié)議應(yīng)用的廣泛性，對(duì)OSPF路由協(xié)議的工作原理與實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行探討具備較大價(jià)值。為此應(yīng)深入挖掘其技術(shù)理論，優(yōu)化OSPF路由協(xié)議的應(yīng)用配置，并探討OSPF路由協(xié)議在區(qū)域組網(wǎng)系統(tǒng)中的有效應(yīng)用方法，提升數(shù)據(jù)信息的傳輸質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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