發布時間：2020-04-11所屬分類：計算機職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要:本文對OSPF動態路由協議進行了深入細致的優化研究.分析了OSPF的路由表及LSA的類型，給出了LSDB過載保護、傳播OSPF默認路由、OSPF路由匯總、修改OSPF鏈路開銷及過濾外部路由的詳細配置過程并形成了明確的分析結論.研究表明優化后的OSPF網絡穩定性與擴展
摘要:本文對OSPF動態路由協議進行了深入細致的優化研究.分析了OSPF的路由表及LSA的類型，給出了LSDB過載保護、傳播OSPF默認路由、OSPF路由匯總、修改OSPF鏈路開銷及過濾外部路由的詳細配置過程并形成了明確的分析結論.研究表明優化后的OSPF網絡穩定性與擴展性均有了明顯的提高.
關鍵詞:OSPF;LSDB;路由匯總
0引言
OSPF路由協議[1-5]是一種運行在自治系統內部的鏈路狀態路由協議.與運行其它鏈路狀態路由協議的路由器一樣，OSPF路由器也同樣存在鄰居表、拓撲表和路由表等3張表，且每張表所負責的任務也不盡相同.其中，鄰居表的任務是負責維護相鄰路由器之間的鄰接關系，表中存儲著鄰居路由器的相關信息和鄰居狀態;拓撲表的任務則是負責存儲自身以及從鄰居路由器交換而來的LSA(鏈路狀態信息).眾所周知的是，運行OSPF路由協議的路由器之間交換的不是路由表，而是鏈路狀態信息.當這種交換完成以后，相同區域中的每臺OSPF路由器將擁有相同的拓撲表(也稱為拓撲數據庫)，并基于此表利用SPF算法，計算出SPF樹.而路由表的任務則是為接收到的數據包提供到達目的地址的最優路徑.需要說明的是:OSPF路由器通常是以占用其內存和CPU資源為代價，來存儲這3張表的(表的大小與OSPF網絡規模成正比)，這也是OSPF協議一個顯而易見的缺點.如果在一個大型網絡中部署OSPF協議，那么就很有可能導致SPF運算時間過長、OSPF設備中拓撲表和路由表過于龐大等現象的出現，這必然會造成網絡的穩定性下降.為了最大限度的避免這種情況的出現，提高網絡的穩定性，有必要對在大型網絡中部署的OSPF路由協議進行優化.
1LSA的類型[5-6]
OSPF區域中每臺路由器的拓撲表都是基于LSA而建立的，它包括了OSPF路由器自身所直連鏈路的一些信息.當兩臺OSPF路由器確定鄰接關系后，就會通過相互交換LSA來進行拓撲數據庫的同步.通常情況下，OSPF路由器會采用多播的方式將自身的LSA傳播給區域中的所有鄰接設備，直到區域中的所有OSPF路由器均擁有相同的拓撲數據庫為止.雖然OSPF路由協議共有11種不同類型的LSA，但是常見的只有以下6種類型的LSA:
(1)1類LSA:OSPF區域內的每臺路由器都會產生此類LSA，該類LSA只能在最初產生它們的區域內泛洪，它通告了路由器所有的鏈路以及鏈路狀態.
(2)2類LSA:該類LSA由DR所生成，且存在于廣播多路訪問網絡或NBMA網絡之中，主要用來描述在此網絡中的所有OSPF路由器.泛洪的范圍與LSA1相同，只能在最初產生它們的區域內進行.
(3)3類LSA:該類LSA由OSPF區域邊界路由器所生成，它可以在骨干區域中進行泛洪，以便可以傳播到其它OSPF區域邊界路由器(LSA3不會傳播到完全末梢區域和完全非純末梢區域).其作用主要用來向區域內的路由器通告可到達的區域外部目的地址.
(4)4類LSA:該類LSA同樣由OSPF區域邊界路由器所生成，且不會被傳播到任何末節區域.其作用主要用來向區域中的路由器通告到達OSPF自治系統邊界路由器的路由，需要注意的是:其一，該路由的目的地址并不是網絡地址，而是OSPF自治系統邊界路由器主機地址;其二，區域中存在OSPF自治系統邊界路由器，是產生4類LSA的前提條件.
(5)5類LSA:該類LSA由OSPF自治系統邊界路由器所生成，它可以被傳播到除各種末梢區域外的所有區域.其作用主要用來向OSPF自治系統內的路由器通告去往自治系統外部的路由.
(6)7類LSA:該類LSA同樣由OSPF自治系統邊界路由器所生成，LSA7與LSA5除了泛洪范圍不同以外(它只能在最初產生它們的非純末梢區域內進行泛洪，而LSA5可以在OSPF自治系統內進行泛洪)，其它幾乎都是相同的.
2OSPF協議路由表[7-8]
當網絡拓撲結構發生變化，OSPF路由器就會同步更新自己的拓撲表，并在此基礎上重新計算自己的路由表.OSPF協議路由表包含有以下3種類型的路由:區域內部路由、區域間路由和外部路由.其中，內部路由是基于LSA1和LSA2而產生，它描述了區域內的網絡，可為OSPF路由器提供到達區域內目的地址的最優路徑，該類路由指示符為“O”;區域間路由是基于LSA3和LSA4而產生，它描述了到達OSPF自治系統中其它區域的最優路徑，該類路由指示符為“IA”;而外部路由則是基于LSA5而產生，它描述了到達OSPF外部自治系統目標網絡的最優路徑.通常外部路由可進一步分為1類外部路由(路由指示符為“OE1”)和2類外部路由(路由指示符為“OE2”)，二者之間的差別主要在于分別使用不同的方法來計算路由開銷(1類外部路由，其開銷為外部路由開銷與內部路由開銷之和.2類外部路由，其開銷只包含外部路由開銷).當OSPF網絡中只有1臺自治系統邊界路由器將外部路由重分布到自治系統內時，應采用2類外部路由.只有當OSPF網絡中有多臺自治系統邊界路由器將同一條外部路由重分布到自治系統內時，才應采用1類外部路由，因為這樣可以避免次優路由的產生.
3OSPF優化技術
3.1OSPFLSDB過載保護[9-10]
在OSPF網絡中，為避免由于拓撲結構發生變化或路由器配置不當等原因產生大量LSA，從而消耗路由器內存及CPU資源現象的出現，網絡技術人員有必要對OSPF網絡進行LSDB過載保護設置.LSDB過載保護設置以后，OSPF路由器將對LSDB中的LSA數量進行計算(自身產生的LSA數量不在計算之列).一旦計算出的LSA數量達到所設定的閾值，就會在路由器的操作系統日志中產生1條錯誤信息.如果LSA數量超過所設定的閾值持續1分鐘以上，OSPF進程將對所有鄰居關系進行終止，并對拓撲數據庫做清空處理.
為使讀者今后能夠熟練掌握OSPFLSDB過載保護的具體配置方法并理解其工作原理，通過3臺路由器R1、R2、R3搭建了1個小型OSPF自治系統，該自治系統由區域0和區域1所組成，路由器R2為區域邊界路由器.網絡拓撲如圖1所示.在這里以路由器R1為例，給出相關配置命令.
路由器R1的相關配置
R1(config)#routerospf55
R1(config-router)#network192.168.72.00.0.0.255area0
R1(config-router)#max-lsa3ignore-time1ignore-count2//路由器R1的LSDB可存儲的最大LSA數量設置為3;當LSA數量超過所設定的最大值時，路由器R1的OSPF進程將會進入忽略狀態(進入忽略狀態的OSPF進程不僅會終止所有鄰居關系，而且也會對OSPF拓撲數據庫做清空處理);如果路由器R1的OSPF進程進入忽略狀態的次數達到3次，那么OSPF進程將永久終止鄰居關系(只有在人工干預的情況下，才可對鄰居關系進行恢復).
為了驗證配置效果，在這里使用shipospf55和shipospfdatabase命令分別查看路由器R1的OSPFLSDB過載保護統計情況和拓撲數據庫情況.如圖2和3所示.
從圖中可以清楚的看到，路由器R1的OSPF進程進入忽略狀態的次數已達到3次(超過所設定的最大忽略次數)，因此路由器R1將永久終止與其它OSPF路由器的鄰居關系，與此同時其拓撲數據庫中只包含自身所產生的LSA1.
3.2傳播OSPF默認路由[10-12]
當OSPF自治系統與網絡運營商邊界路由器互聯時，如果采用路由重分布互相通告各自路由的方式，來保證自治系統內用戶對互聯網資源的正常訪問，不僅會增加OSPF路由器拓撲表、路由表的規模，而且也會大量消耗其內存及CPU資源.這種做法顯然既得不償失又不現實，最理性的方式就是在OSPF自治系統邊界路由器中創建一條到達網絡運營商邊界路由器的靜態默認路由，并將其傳播到其它OSPF區域.眾所周知的是:除OSPF特殊區域中的ABR(區域邊界路由器)以外，其它區域中的路由器是不會生成靜態默認路由，并將其在自治系統中傳播的.但是有一種辦法可以讓OSPF其它區域中的路由器，生成靜態默認路由并在自治系統中傳播，那就是使用命令default-infooriginalways.需要明確的是:通過這種方法生成的靜態默認路由，將在OSPF路由器拓撲表中以5類LSA的方式出現，路由指示符為“OE1”或“OE2”.
為使讀者今后能夠熟練掌握傳播OSPF默認路由的具體配置方法并理解其工作原理，通過四臺路由器R1、R2、R3、R4搭建了一個由OSPF自治系統(R1為自治系統邊界路由器)和中國教育科研網邊界路由器R4組成的小型網絡.網絡拓撲如圖4所示.在這里給出路由器R1的相關配置命令.圖4傳播OSP
路由器R1的相關配置R1(config)#routerospf55R1(config-router)#default-infooriginalways//如不加參數always，則路由器R1內必須存在1條默認路由，否則該命令不起任何作用.
為了驗證配置效果，以區域1中的路由器R3為例，使用shiproute和shipospfdatabase命令分別查看其路由表和拓撲數據庫中包含的5類LSA情況.如圖5和6所示.
從圖中可以清楚的看到，路由器R3的路由器中存在一條路由指示符為“OE2”的靜態默認路由，與此同時其拓撲數據庫也被從外部注入了1條5類LSA.
3.3OSPF路由匯總[13-16]
配置OSPF路由匯總對于減少LSA在整個OSPF自治系統中泛洪總量，控制路由器中拓撲數據庫以及路由表的規模，降低路由器CPU及內存開銷，提高網絡的穩定性都至關重要.OSPF路由匯總有兩種類型:一種是在區域邊界路由器上進行的路由匯總，該類型的路由匯總主要負責匯總3類LSA(通常情況下區域中的1類LSA和2類LSA，都需要轉換為3類LSA).只要區域內的網絡地址是連續的，網絡技術人員就可以采用該方式的路由匯總.在區域邊界路由器上進行路由匯總后，即使區域中的拓撲結構有所變化，其發生改變的鏈路狀態信息也不會傳播到區域0，從而使其它區域中的OSPF路由器不必再對自己的路由表進行更新，近而提高網絡的穩定性.另一種是在自治系統邊界路由器上進行路由匯總，這種類型的路由匯總主要負責匯總5類LSA，然后將其注入到自治系統內部.默認情況下，任何重分發到OSPF自治系統內的外部路由，都將使用一個5類LSA進行通告.需要注意的是:在實際應用中，無論是采用哪種類型的路由匯總，都將會自動產生一條指向黑洞接口(發送到此接口的數據包將被丟棄)的路由.這樣做的目的就是為了最大限度的避免，OSPF路由器使用默認路由轉發數據包，近而造成路由環路的產生.
為使讀者今后能夠熟練掌握傳播OSPF路由匯總的具體配置方法并理解其工作原理，通過4臺路由器R1、R2、R3、R4搭建了1個小型網絡，并在R1、R2上手動配置路由匯總.其中，R1、R2、R3為OSPF自治系統內路由器，R4為外部自治系統邊界路由器.網絡拓撲如圖7所示.在這里給出路由器R1與R2的相關配置命令.
期刊推薦：《無線電通信技術》是1972年創刊。信息產業部主管，中國電子科技集團公司第54研究所主辦。重點刊登國家基金項目論文、博(碩)士學術論文，主要刊登內容有：衛星通信、微波散射通信、移動通信、寬帶綜合業務網、通信熱點技術跟蹤與展望、通信電臺、網絡構建、網絡安全、網絡管理與監控 、網絡協議仿真等;數字圖像處理、數字語音處理、信源與信道編碼、調制與解調、多媒體處理與通信、信息系統與信號檢測、信息傳輸與交換接入技術、各種網絡接入技術等。
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