动态路由协议OSPF的原理和特性.docx

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1、动态路由协议OSPF的原理和特性名目一、I.II.二、三、I.II. III. IV.V.四、I.动态路由协议简介 . 2路由和路由协议 . 2动态路由协议的分类2OSPF 协议的特点3OSPF 协议的工作原理4网络拓扑构造4计算路由 .6确保 LSA 在路由器间传送的牢靠性6高效率地进展 LSA 的交换7小结 .7OSPF 协议承受的特别机制8指定路由器和备份指定路由器8II. OSPF 协议中的区域划分9五、完毕语 .9动态路由协议简介I. 路由和路由协议顾名思义，动态路由协议是一些动态生成 ( 或学习到 )路由信息的协议。在计算机网 络互联技术领域，我们可以把路由定义如下，路由是指导 I

2、P 报文发送的一些路径信息。 动态路由协议是网络设备如路由器 (Router)学习网络中路由信息的方法之一，这些协议 使路由器能动态地随着网络拓扑中产生 (如某些路径的失效或路由的产生等 )的变化， 更其保存的路由表， 使网络中的路由器在较短的时间内，无需网络治理员介入自动地 维持全都的路由信息， 使整个网络到达路由收敛状态，从而保持网络的快速收敛和高可 用性。路由器学习路由信息、生成并维护路由表的方法包括直连路由 (Direct) 、静态路由 (Static)和动态路由(Dynamic)。直连路由是由链路层协议觉察的，一般指去往路由器的接 口地址所在网段的路径， 该路径信息不需要网络治理员维

3、护，也不需要路由器通过某种 算法进展计算获得， 只要该接口处于活动状态(Active)，路由器就会把通向该网段的路由信息填写到路由表中去，直连路由无法使路由器猎取与其不直接相连的路由信息。静 态路由是由网络规划者依据网络拓扑，使用命令在路由器上配置的路由信息，这些静态 路由信息指导报文发送， 静态路由方式也不需要路由器进展计算，但是它完全依靠于网 络规划者，当网络规模较大或网络拓扑常常发生转变时，网络治理员需要做的工作将会 格外简单并且简洁产生错误。而动态路由的方式使路由器能够依据特定的算法自动计算 的路由信息，适应网络拓扑构造的变化。II. 动态路由协议的分类依据区域 (指自治系统 )，动态

4、路由协议可分为内部网关协议 IGP(Interior Gateway Protocol)和外部网关协议 EGP(Exterior Gateway Protocol)，依据所执行的算法， 动态路由 协议可分为距离向量路由协议 (Distanee Vector)、链路状态路由协议(Link State)，以及思 科公司开发的混合型路由协议，如图 1 所示。本文着重争论自治系统内部的链路状态协议一些简洁的比较。OSPF 的原理，并结合距离向量协议作Link StateOS PFr IGP Distance Vector RIP II动I IGRPRIP路态 L 泯合型由 EIGRP协 r EIG议

5、.EIG JI BGP图 1 动态路由协议分类二、OSPF协议的特点OSPF 全称为开放最短路径优先。织制定，各厂商都可以得到协议的细节。开放”说明它是一个公开的协议，由标准协议组最短路径优先”是该协议在进展路由计算时执行的算法。OSPF 是目前内部网关协议中使用最为广泛、性能最优的一个协议，它具有 以下特点：可适应大规模的网络；路由变化收敛速度快；无路由自环；支持变长子网掩码VLSM;支持等值路由；支持区域划分；供给路由分级治理；支持验证；支持以组播地址发送协议报文。承受OSPF 协议的自治系统，经过合理的规划可支持超过1000 台路由器，这一性能是距离向量协议如 RIP 等无法比较的。距离

6、向量路由协议承受周期性地发送整张路由 表来使网络中路由器的路由信息保持全都， 问题，下面对此将作简洁的介绍。这个机制铺张了网络带宽并引发了一系列的路由变化收敛速度是衡量一个路由协议好坏的一个关键因素。 在网络拓扑发生变化 时，网络中的路由器能否在很短的时间内相互通告所产生的变化并进展路由的重计 算，是网络可用性的一个重要的表现方面。OSPF 承受一些技术手段(如SPF 算法、邻接关系等)避开了路由自环的产生。在网 络中，路由自环的产生将导致网络带宽资源的极大消耗，甚至使网络不行用。议从根本(算法本身)上避开了自环的产生。承受距离向量协议的OSPF 协RIP 等协议，路由自环是不行避开的。为了完

7、善这些协议，只能实行假设干措施，在自环发生前，降低其发生的 概率，在自环发生后，减小其影响范围和时间。在 IP(IPV4) 地址日益匮乏的今日，能否支持变长子网掩码 (VLSM) 来节约 IP 地址资 源， 对一个路由协议来说是格外重要的，OSPF 能够满足这一要求。在承受OSPF 协议的网络中，假设通过 OSPF 计算出到同一目的地有两条以上代价 (Metric) 相等的路由，该协议可以将这些等值路由同时添加到路由表中。这样，在进展转发时可以实现负载分担或负载均衡。在支持区域划分和路由分级治理上，OSPF 协议能够适合在大规模的网络中使用。在协议本身的安全性上， OSPF 使用验证，在邻接路

8、由器间进展路由信息通告时可以指定密码，从而确定邻接路由器的合法性。与播送方式相比，用组播地址来发送协议报文可以节约网络带宽资源。从衡量路由协议性能的角度，我们可以看出， 态路由协议，这也是它得到广泛承受的主要缘由。OSPF 协议确实是一个比较先进的动三、OSPF协议的工作原理I. 网络拓扑构造上文提到，OSPF 协议是一种链路状态协议，那么 OSPF 是如何来描述链路连接状 况呢？图 1 网络互联模型首先，我们通过图 2 来概括网络互联主要的四种抽象模型。图中，抽象模型 Model 1 表示路由器的一个以太网接口不连接其他路由器，只连接 了一个以太网段。此时，对于运行OSPF 的路由器R1，只

9、能识别本身，无法识别该网段上的设备主机等；抽象模型 Model 2 表示路由器R1 通过点对点链路如PPP、HDLC 等连接一台路由器 R2；抽象模型Model 3 表示路由器 R1 通过点对多点如 Frame Relay、 X.25等链路连接多台路由器 R3、R4 等，此时路由器 R5、R6 之间不进展互联；抽象模 型Model 4 表示路由器 R1 通过点对多点如 Frame Relay、X.25 等链路连接多台路由器 R5、R6 等，此时路由器R5、R6 之间互联。以上抽象模型着重于各类链路层协议的特 点，而不涉及具体的链路层协议细节。该模型根本表达了当前网络链路的连接种类。在OSPF

10、协议中，分别对以上四种链路状态类型作了描述：对于抽象模型 Model 1以太网链路，使用 Link ID连接的网段、Data掩码、Type类 型和Metric代价来描述。此时的 Link ID 即为路由器 R1 接口所在网段，Data 为所用掩码，Type 为 3Stubnet. Metric 为代价值。对于抽象模型 Model 2点对点链路，先使用 Link ID连接的网段、Data掩码、Type类型和Metric代价来描述接口路由，以上各参数与 Model 1 相像。接下来描述对 端路由器R2,四个参数名不变，但其含义有所不同。此时 Link ID 为路由器 R2 的Router ID，D

11、ata 为路由器 R2 的接口地址，Type 为 1Router，Metric 仍为代价值。对于抽象模型 Model 3点对多点链路，不全连通，先使用Link ID连接的网段、Data掩码、Type类型和 Metric代价来描述接口路由，以上各参数与 Model 1 相像。 接下来分别描述对端路由器 R3、R4 的方法，与在 Model 2 中描述R2 类似。对于抽象模型 Model 4点对多点链路，全连通，先使用 Link ID网段中 DR 的接口 地址、Data本接口的地址、Type类型和Metric代价来描述接口路由。此时Type 值 为2Transnet，然后是本网段中 DR指定路由器

12、描述的连接通告。路由器在通报其获知的链路状态即上面所述的参数前，加上 LSA 头Link State Advertisement Head，从而生成 LSA链路状态播送。到此，路由器通过 LSA 完成周边 网络的拓扑构造描述，并发送给网络中的其他路由器。II. 计算路由路由器完成周边网络的拓扑构造的描述生成LSA后，发送给网络中的其他路由器，每台路由器生成链路状态数据库 LSDB。路由器开头执行 SPF最短路径优先算法计算 路由，路由器以自己为根节点，把 LSDB 中的条目与 LSA 进展比照，经过假设干次的递 归和回溯，直至路由器把全部 LSA 中包含的网段都找到路径把该路由填入路由表中，

13、此时意味着所到达的该段链路的类型标识为3Stub net。III. 确保 LSA 在路由器间传送的牢靠性从上文可以知道，作为链路状态协议的OSPF 的工作机制，与 RIP 等距离向量的路由协议是不一样的。距离向量路由协议是通过周期性地发送整张路由表，来使网络中的路由器的路由信息保持全都。这种机制存在着上文提到的一些弊病。而含路由信息的局部与只包含路由器间邻接关系的局部分开，它使用一种被称作OSPF 协议将包Hello 的数据包来确认邻接关系，这个数据包格外小，它仅被用来觉察和维持邻接关系。在路由器 R1 初始化完成后，它将向路由器R2 发送Hello 数据包。此时 R1 并不知道R2 的存在，

14、因此在数据包中不包含R2 的信息参数 seen=0。而 R2 在接收到该数据包后，将向 R1 发送 Hello 包。此时，Hello 包中将说明它道存在 R1 这个邻居。R1 收到这个回应包后就会知道邻居R2 的存在，并且邻居 R2 也知道了自己的存在参数seen=R1。此时在路由器 R1 和R2 之间就建立了邻接关系，它们就可以把LSA 发送给对方，如图 3 所示。固然，在发送时 OSPF 考虑到要尽量削减占用的带宽，它承受了一 些技巧，我们将在下一节简洁介绍这些内容。R1R2图 1 邻接路由器众所周知，IP 协议是一种不行靠的、面对无连接的协议，它本身没有确认和错误重 传机制。那么，在这种协议根底之上，要做到数据包丧失或出错后进展重传，上层协议