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　　摘要:本文對(duì)OSPF動(dòng)態(tài)路由協(xié)議進(jìn)行了深入細(xì)致的優(yōu)化研究.分析了OSPF的路由表及LSA的類型，給出了LSDB過載保護(hù)、傳播OSPF默認(rèn)路由、OSPF路由匯總、修改OSPF鏈路開銷及過濾外部路由的詳細(xì)配置過程并形成了明確的分析結(jié)論.研究表明優(yōu)化后的OSPF網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性與擴(kuò)展性均有了明顯的提高.

　　關(guān)鍵詞:OSPF;LSDB;路由匯總

　　0引言

　　OSPF路由協(xié)議[1-5]是一種運(yùn)行在自治系統(tǒng)內(nèi)部的鏈路狀態(tài)路由協(xié)議.與運(yùn)行其它鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的路由器一樣，OSPF路由器也同樣存在鄰居表、拓?fù)浔砗吐酚杀淼?張表，且每張表所負(fù)責(zé)的任務(wù)也不盡相同.其中，鄰居表的任務(wù)是負(fù)責(zé)維護(hù)相鄰路由器之間的鄰接關(guān)系，表中存儲(chǔ)著鄰居路由器的相關(guān)信息和鄰居狀態(tài);拓?fù)浔淼娜蝿?wù)則是負(fù)責(zé)存儲(chǔ)自身以及從鄰居路由器交換而來(lái)的LSA(鏈路狀態(tài)信息).眾所周知的是，運(yùn)行OSPF路由協(xié)議的路由器之間交換的不是路由表，而是鏈路狀態(tài)信息.當(dāng)這種交換完成以后，相同區(qū)域中的每臺(tái)OSPF路由器將擁有相同的拓?fù)浔?也稱為拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù))，并基于此表利用SPF算法，計(jì)算出SPF樹.而路由表的任務(wù)則是為接收到的數(shù)據(jù)包提供到達(dá)目的地址的最優(yōu)路徑.需要說(shuō)明的是:OSPF路由器通常是以占用其內(nèi)存和CPU資源為代價(jià)，來(lái)存儲(chǔ)這3張表的(表的大小與OSPF網(wǎng)絡(luò)規(guī)模成正比)，這也是OSPF協(xié)議一個(gè)顯而易見的缺點(diǎn).如果在一個(gè)大型網(wǎng)絡(luò)中部署OSPF協(xié)議，那么就很有可能導(dǎo)致SPF運(yùn)算時(shí)間過長(zhǎng)、OSPF設(shè)備中拓?fù)浔砗吐酚杀磉^于龐大等現(xiàn)象的出現(xiàn)，這必然會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性下降.為了最大限度的避免這種情況的出現(xiàn)，提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，有必要對(duì)在大型網(wǎng)絡(luò)中部署的OSPF路由協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化.

　　1LSA的類型[5-6]

　　OSPF區(qū)域中每臺(tái)路由器的拓?fù)浔矶际腔贚SA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(dāng)兩臺(tái)OSPF路由器確定鄰接關(guān)系后，就會(huì)通過相互交換LSA來(lái)進(jìn)行拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)的同步.通常情況下，OSPF路由器會(huì)采用多播的方式將自身的LSA傳播給區(qū)域中的所有鄰接設(shè)備，直到區(qū)域中的所有OSPF路由器均擁有相同的拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)為止.雖然OSPF路由協(xié)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(qū)域內(nèi)的每臺(tái)路由器都會(huì)產(chǎn)生此類LSA，該類LSA只能在最初產(chǎn)生它們的區(qū)域內(nèi)泛洪，它通告了路由器所有的鏈路以及鏈路狀態(tài).

　　(2)2類LSA:該類LSA由DR所生成，且存在于廣播多路訪問網(wǎng)絡(luò)或NBMA網(wǎng)絡(luò)之中，主要用來(lái)描述在此網(wǎng)絡(luò)中的所有OSPF路由器.泛洪的范圍與LSA1相同，只能在最初產(chǎn)生它們的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行.

　　(3)3類LSA:該類LSA由OSPF區(qū)域邊界路由器所生成，它可以在骨干區(qū)域中進(jìn)行泛洪，以便可以傳播到其它OSPF區(qū)域邊界路由器(LSA3不會(huì)傳播到完全末梢區(qū)域和完全非純末梢區(qū)域).其作用主要用來(lái)向區(qū)域內(nèi)的路由器通告可到達(dá)的區(qū)域外部目的地址.

　　(4)4類LSA:該類LSA同樣由OSPF區(qū)域邊界路由器所生成，且不會(huì)被傳播到任何末節(jié)區(qū)域.其作用主要用來(lái)向區(qū)域中的路由器通告到達(dá)OSPF自治系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)地址，而是OSPF自治系統(tǒng)邊界路由器主機(jī)地址;其二，區(qū)域中存在OSPF自治系統(tǒng)邊界路由器，是產(chǎn)生4類LSA的前提條件.

　　(5)5類LSA:該類LSA由OSPF自治系統(tǒng)邊界路由器所生成，它可以被傳播到除各種末梢區(qū)域外的所有區(qū)域.其作用主要用來(lái)向OSPF自治系統(tǒng)內(nèi)的路由器通告去往自治系統(tǒng)外部的路由.

　　(6)7類LSA:該類LSA同樣由OSPF自治系統(tǒng)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(chǎn)生它們的非純末梢區(qū)域內(nèi)進(jìn)行泛洪，而LSA5可以在OSPF自治系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行泛洪)，其它幾乎都是相同的.

　　2OSPF協(xié)議路由表[7-8]

　　當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化，OSPF路由器就會(huì)同步更新自己的拓?fù)浔?，并在此基礎(chǔ)上重新計(jì)算自己的路由表.OSPF協(xié)議路由表包含有以下3種類型的路由:區(qū)域內(nèi)部路由、區(qū)域間路由和外部路由.其中，內(nèi)部路由是基于LSA1和LSA2而產(chǎn)生，它描述了區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)，可為OSPF路由器提供到達(dá)區(qū)域內(nèi)目的地址的最優(yōu)路徑，該類路由指示符為“O”;區(qū)域間路由是基于LSA3和LSA4而產(chǎn)生，它描述了到達(dá)OSPF自治系統(tǒng)中其它區(qū)域的最優(yōu)路徑，該類路由指示符為“IA”;而外部路由則是基于LSA5而產(chǎn)生，它描述了到達(dá)OSPF外部自治系統(tǒng)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)路徑.通常外部路由可進(jìn)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(lái)計(jì)算路由開銷(1類外部路由，其開銷為外部路由開銷與內(nèi)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(dāng)OSPF網(wǎng)絡(luò)中只有1臺(tái)自治系統(tǒng)邊界路由器將外部路由重分布到自治系統(tǒng)內(nèi)時(shí)，應(yīng)采用2類外部路由.只有當(dāng)OSPF網(wǎng)絡(luò)中有多臺(tái)自治系統(tǒng)邊界路由器將同一條外部路由重分布到自治系統(tǒng)內(nèi)時(shí)，才應(yīng)采用1類外部路由，因?yàn)檫@樣可以避免次優(yōu)路由的產(chǎn)生.

　　3OSPF優(yōu)化技術(shù)

　　3.1OSPFLSDB過載保護(hù)[9-10]

　　在OSPF網(wǎng)絡(luò)中，為避免由于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化或路由器配置不當(dāng)?shù)仍虍a(chǎn)生大量LSA，從而消耗路由器內(nèi)存及CPU資源現(xiàn)象的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員有必要對(duì)OSPF網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行LSDB過載保護(hù)設(shè)置.LSDB過載保護(hù)設(shè)置以后，OSPF路由器將對(duì)LSDB中的LSA數(shù)量進(jìn)行計(jì)算(自身產(chǎn)生的LSA數(shù)量不在計(jì)算之列).一旦計(jì)算出的LSA數(shù)量達(dá)到所設(shè)定的閾值，就會(huì)在路由器的操作系統(tǒng)日志中產(chǎn)生1條錯(cuò)誤信息.如果LSA數(shù)量超過所設(shè)定的閾值持續(xù)1分鐘以上，OSPF進(jìn)程將對(duì)所有鄰居關(guān)系進(jìn)行終止，并對(duì)拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)做清空處理.

　　為使讀者今后能夠熟練掌握OSPFLSDB過載保護(hù)的具體配置方法并理解其工作原理，通過3臺(tái)路由器R1、R2、R3搭建了1個(gè)小型OSPF自治系統(tǒng)，該自治系統(tǒng)由區(qū)域0和區(qū)域1所組成，路由器R2為區(qū)域邊界路由器.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1所示.在這里以路由器R1為例，給出相關(guān)配置命令.

　　路由器R1的相關(guān)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(chǔ)的最大LSA數(shù)量設(shè)置為3;當(dāng)LSA數(shù)量超過所設(shè)定的最大值時(shí)，路由器R1的OSPF進(jìn)程將會(huì)進(jìn)入忽略狀態(tài)(進(jìn)入忽略狀態(tài)的OSPF進(jìn)程不僅會(huì)終止所有鄰居關(guān)系，而且也會(huì)對(duì)OSPF拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)做清空處理);如果路由器R1的OSPF進(jìn)程進(jìn)入忽略狀態(tài)的次數(shù)達(dá)到3次，那么OSPF進(jìn)程將永久終止鄰居關(guān)系(只有在人工干預(yù)的情況下，才可對(duì)鄰居關(guān)系進(jìn)行恢復(fù)).

　　為了驗(yàn)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(hù)統(tǒng)計(jì)情況和拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)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(jìn)程進(jìn)入忽略狀態(tài)的次數(shù)已達(dá)到3次(超過所設(shè)定的最大忽略次數(shù))，因此路由器R1將永久終止與其它OSPF路由器的鄰居關(guān)系，與此同時(shí)其拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)中只包含自身所產(chǎn)生的LSA1.

　　3.2傳播OSPF默認(rèn)路由[10-12]

　　當(dāng)OSPF自治系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商邊界路由器互聯(lián)時(shí)，如果采用路由重分布互相通告各自路由的方式，來(lái)保證自治系統(tǒng)內(nèi)用戶對(duì)互聯(lián)網(wǎng)資源的正常訪問，不僅會(huì)增加OSPF路由器拓?fù)浔?、路由表的?guī)模，而且也會(huì)大量消耗其內(nèi)存及CPU資源.這種做法顯然既得不償失又不現(xiàn)實(shí)，最理性的方式就是在OSPF自治系統(tǒng)邊界路由器中創(chuàng)建一條到達(dá)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商邊界路由器的靜態(tài)默認(rèn)路由，并將其傳播到其它OSPF區(qū)域.眾所周知的是:除OSPF特殊區(qū)域中的ABR(區(qū)域邊界路由器)以外，其它區(qū)域中的路由器是不會(huì)生成靜態(tài)默認(rèn)路由，并將其在自治系統(tǒng)中傳播的.但是有一種辦法可以讓OSPF其它區(qū)域中的路由器，生成靜態(tài)默認(rèn)路由并在自治系統(tǒng)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(tài)默認(rèn)路由，將在OSPF路由器拓?fù)浔碇幸?類LSA的方式出現(xiàn)，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(rèn)路由的具體配置方法并理解其工作原理，通過四臺(tái)路由器R1、R2、R3、R4搭建了一個(gè)由OSPF自治系統(tǒng)(R1為自治系統(tǒng)邊界路由器)和中國(guó)教育科研網(wǎng)邊界路由器R4組成的小型網(wǎng)絡(luò).網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D4所示.在這里給出路由器R1的相關(guān)配置命令.圖4傳播OSP

　　路由器R1的相關(guān)配置R1(config)#routerospf55R1(config-router)#default-infooriginalways//如不加參數(shù)always，則路由器R1內(nèi)必須存在1條默認(rèn)路由，否則該命令不起任何作用.

　　為了驗(yàn)證配置效果，以區(qū)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?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)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(tài)默認(rèn)路由，與此同時(shí)其拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)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(duì)于減少LSA在整個(gè)OSPF自治系統(tǒng)中泛洪總量，控制路由器中拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫(kù)以及路由表的規(guī)模，降低路由器CPU及內(nèi)存開銷，提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性都至關(guān)重要.OSPF路由匯總有兩種類型:一種是在區(qū)域邊界路由器上進(jìn)行的路由匯總，該類型的路由匯總主要負(fù)責(zé)匯總3類LSA(通常情況下區(qū)域中的1類LSA和2類LSA，都需要轉(zhuǎn)換為3類LSA).只要區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)地址是連續(xù)的，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員就可以采用該方式的路由匯總.在區(qū)域邊界路由器上進(jìn)行路由匯總后，即使區(qū)域中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有所變化，其發(fā)生改變的鏈路狀態(tài)信息也不會(huì)傳播到區(qū)域0，從而使其它區(qū)域中的OSPF路由器不必再對(duì)自己的路由表進(jìn)行更新，近而提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性.另一種是在自治系統(tǒng)邊界路由器上進(jìn)行路由匯總，這種類型的路由匯總主要負(fù)責(zé)匯總5類LSA，然后將其注入到自治系統(tǒng)內(nèi)部.默認(rèn)情況下，任何重分發(fā)到OSPF自治系統(tǒng)內(nèi)的外部路由，都將使用一個(gè)5類LSA進(jìn)行通告.需要注意的是:在實(shí)際應(yīng)用中，無(wú)論是采用哪種類型的路由匯總，都將會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一條指向黑洞接口(發(fā)送到此接口的數(shù)據(jù)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(rèn)路由轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，近而造成路由環(huán)路的產(chǎn)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(tái)路由器R1、R2、R3、R4搭建了1個(gè)小型網(wǎng)絡(luò)，并在R1、R2上手動(dòng)配置路由匯總.其中，R1、R2、R3為OSPF自治系統(tǒng)內(nèi)路由器，R4為外部自治系統(tǒng)邊界路由器.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D7所示.在這里給出路由器R1與R2的相關(guān)配置命令.

　　期刊推薦：《無(wú)線電通信技術(shù)》是1972年創(chuàng)刊。信息產(chǎn)業(yè)部主管，中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第54研究所主辦。重點(diǎn)刊登國(guó)家基金項(xiàng)目論文、博(碩)士學(xué)術(shù)論文，主要刊登內(nèi)容有：衛(wèi)星通信、微波散射通信、移動(dòng)通信、寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)、通信熱點(diǎn)技術(shù)跟蹤與展望、通信電臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)管理與監(jiān)控 、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真等;數(shù)字圖像處理、數(shù)字語(yǔ)音處理、信源與信道編碼、調(diào)制與解調(diào)、多媒體處理與通信、信息系統(tǒng)與信號(hào)檢測(cè)、信息傳輸與交換接入技術(shù)、各種網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)等。