学生毕业论文 题目 简述OSPF动态路由协议
作者姓名 *** 系 别 *** 专 业 计算机应用技术 班 级 *** 指导教师 *** 完成日期 **** 年 **月 ** 日
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简述OSPF动态路由协议 摘要： 本文主要介绍了OSPF协议基本特点、链路状态算法的路由计算过程、OSPF基本概念、OSPF协议的协议报文与状态变化、OSPF的路由计算过程和一个区域配置OSPF的相关步骤。通过本文介绍可以了解OSPF的相关原理、OSPF运行的步骤及配置OSPF的相关命令。 OSPF是一种基于开放标准的链路状态型路由选择协议。OSPF是一种强壮的、可扩展的路由选择协议，适用于今天的异构网络。 OSPF的良好扩展能力是通过体系化设计而获得的。可以将一个OSPF网络规划分成多个区域，它们允许进行全面的路由更新控制。通过在一个恰当设计的网络中定义区域，可以减少路由额外开销并提高系统性能。 关键词：开放最短路径优先 指定路由器 备用指定路由器 路由ID
1 引言 随着Internet技术在全球范围的飞速发展，世界各地的个人和企业单位都纷纷接入到这个世界上最大的计算机网络中。接入到Internet的自治系统有大有小，小型自治系统因其网络结构简单往往采用静态路由技术即可完成自治系统内的路由寻址，然而大、中型自治系统的网络拓扑结构往往更加复杂，采用依靠人工分配的静态路由技术存在很大的困难，因此根据合理的路由寻址算法设计的动态路由技术随之诞生，而OSPF动态路由技术因其功能强大、可拓展性强和网络性能优越在动态路由技术中格外优秀，被广泛应用于各大、中型自治系统中。 2 OSPF的基本特点及链路状态算法基本过程 2.1 OSPF基本特点如下： 2.1.1支持无类域内路由（CIDR）： OSPF是专门为TCP/IP环境开发的路由协议，显式支持无类域内路由（CIDR）和可变长子网掩码（VLSM）。 2.1.2无路由自环： 由于路由的计算基于详细链路状态信息（网络拓扑信息），因此OSPF计算的路由无自环。 2.1.3收敛速度快： 触发式更新，一旦拓扑结构发生变化，新的链路状态信息立刻泛洪，对拓扑变化敏感。 2.1.4使用IP组播收发协议数据： OSPF路由器使用组播和单播收发协议数据，因此占用的网络流量很小。 2.1.5支持多条等值路由： 当到达目的地的等开销路径有多条时，流量被均衡地分担在这些等开销路径上。 2.1.6支持协议报文的认证： OSPF路由器之间交换的所有报文都被验证。 2.2 OSPF的链路状态算法： 2
OSPF最显著的特点是使用链路状态算法，区别于早先的路由协议使用的距离矢量算法，因此，这里首先介绍链路状态算法的路由计算基本过程。每个路由器通过泛洪链路状态通告（LSA）向外发布本地链路状态信息（例如可用的端口，可到达的邻居以及相邻的网段等等）。每一个路由器通过收集其它路由器发布的链路状态通告以及自身生成的本地链路状态通告，形成一个链路状态数据库（LSDB）。LSDB描述了路由域内详细的网络拓扑结构。所有路由器上的链路状态数据库是相同的。通过LSDB，每台路由器计算一个以自己为根，以网络中其它节点为叶的最短路径树。每台路由器计算的最短路径树给出了到网络中其它节点的路由表。
3 OSPF支持的网络类型 3.1 OSPF支持的网络类型如下： OSPF定义了四种网络类型，分别是点到点网络，广播型网络，NBMA网络和点到多点网络。 点到点网络是指只把两台路由器直接相连的网络。一个运行PPP的64K串行线路就是一个点到点网络的例子。广播型网络是指支持两台以上路由器，并且具有广播能力的网络。一个含有四台路由器的以太网就是一个广播型网络的例子。在NBMA网络上，OSPF模拟在广播型网络上的操作，但是每个路由器的邻居需要手动配置。NBMA方式要求网络中的路由器组成全连接。例如，使用SVC进行通信的ATM网络。将整个非广播网络看成是一组点到点网络。每个路由器的邻居可以使用底层协议例如反向地址解析协议（Inverse ARP）来发现。对于不能组成全连接的网络应当使用点到多点方式，例如只使用PVC的不完全连接的帧中继网络。
4.OSPF基本概念： 在OSPF中，有两个基本的概念需要介绍，一个是自治系统，或者说一个OSPF路由域；一个是Router ID。 自治系统（Autonomous System）是指使用同一种路由协议交换路由信息的一组路由器，简称AS。由于LSDB描述的是整个网络的拓扑结构，包括网络内所有的路由器，所以网络内每个路由器都需要有一个唯一的标识，用于在LSDB中标识自己。 Router ID就是这样一个用于在自治系统中唯一标识一台运行OSPF的路由器的32位整数。每个运行OSPF的路由器都有一个Router ID。OSPF协议使用一个被称为Router ID的32位无符号整数来唯一标识一台路由器。基于这个目的，每一台运行OSPF的路由器都需要一个Router ID。这个Router ID一般需要手工配置，一般将其配置为该路由器的某个接口的IP地址。由于IP地址是唯一的，所以这样就很容易保证Router ID的唯一性。在没有手工配置Router ID的情况下，一些厂家的路由器（包括Quidway系列）支持自动从当前所有接口的IP地址自动选举一个IP地址作为Router ID。
4.1 自制系统简介 4.1.1 OSPF路由器间的关系： OSPF作为一个路由协议，运行OSPF的路由器之间需要交换链路状态信息和路由信息，在交换这些信息之前首先需要建立邻接关系。 邻居路由器（Neighbor）：有端口连接到同一个网段的两个路由器就是邻居路由器。邻居关系由OSPF的Hello协议维护。 邻接（Adjacency）：从邻居关系中选出的为了交换路由信息而形成的关系。并非所有的邻居关系都可以成为邻接关系，不同的网络类型，是否建立邻接关系的规则也不同。 4.1.2 OSPF路由器间DR、BDR选举的作用： 每一个含有至少两个路由器的广播型网络和NBMA网络都有一个指定路由器（Designated Router，DR）和备份指定路由器（Backup Designated Router，BDR）。 DR和BDR的作用： (1). 减少邻接关系的数量，从而减少链路状态信息以及路由信息的交换次数，这样可以节 3
省带宽，降低对路由器处理能力的压力。一个既不是DR也不是BDR的路由器只与DR和BDR形成邻接关系并交换链路状态信息以及路由信息，这样就大大减少了大型广播型网络和NBMA网络中的邻接关系数量。 如图，虽然RTA有三个邻居，但是只形成两个邻接关系。
DR和BDR
Ethernet10.1.1.110.1.1.210.1.1.310.1.1.4
RTA
BDRDR
我有三个邻居，但是只有两个邻接
(2). 在描述拓扑的LSDB中，一个NBMA网段或者广播型网段是由单独一条LSA来描述的，这条LSA是由该网段上的DR产生的。 4.1.3 OSPF的区域划分 OSPF支持将一组网段组合在一起，这样的一个组合称为一个区域，即区域是一组网段的集合。划分区域可以缩小LSDB规模，减少网络流量。区域内的详细拓扑信息不向其他区域发送，区域间传递的是抽象的路由信息，而不是详细的描述拓扑结构的链路状态信息。每个区域都有自己的LSDB，不同区域的LSDB是不同的。路由器会为每一个自己所连接到的区域维护一个单独的LSDB。由于详细链路状态信息不会被发布到区域以外，因此LSDB的规模大大缩小了。 Area 0为骨干区域，骨干区域负责在非骨干区域之间发布由区域边界路由器汇总的路由信息（并非详细的链路状态信息），为了避免区域间路由环路，非骨干区域之间不允许直接相互发布区域间路由信息。因此，所有区域边界路由器都至少有一个接口属于Area 0，即每个区域都必须连接到骨干区域。如下图所示： 4
OSPF的区域划分Area 0Area 1
Area 2Area 3
Area 4Area 0为骨干区域，所有ABR都至少有一个接
口属于Area 0
除了上述四种物理网络类型之外，还有一种虚拟链路类型－虚连接。骨干区域必须是连续的，但在物理上不连续的时候，可以使用虚连接使骨干区域逻辑上连续。虚连接可以在任意两个区域边界路由器上建立，但是要求这两个区域边界路由器都有端口连接到一个共同的非骨干区域。这个非骨干区域成为Transit区域。如下图所示，RTB做为一个ABR没有物理连接到骨干区域，此时可以在RTA和RTB之间配置一条虚拟链路，使RTB连接到骨干区域。Area 1是此虚拟连接的Transit区域。虚连接技术虽然理论上使骨干区域可以在物理上不连续，但在实际组网时是不推荐的。虚连接是属于骨干区域（Area 0）的一条虚拟链路。
虚连接（Virtual Link）Area 0Area 1Area 2
RTARTB
配置虚连接以使RTB连接到骨干区域
4.1.4 路由器的分类： 内部路由器（Internal Router）：内部路由器是指所有所连接的网段都在一个区域的路由器。属于同一个区域的IR维护相同的LSDB。