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动态路由选择协议OSPF的原理及应用 2006-11-17 | 作者： 吴伟民 | 来源： 国土资源信息化 | 【大 中 小】【打印】【关闭】 一、 动态路由选择协议简介 １．路由和路由选择协议 顾名思义，动态路由选择协议是一些能够动态生成（或学习到）路由信息的协议。路由是指导ＩＰ报文发送的一些路径信息。动态路由选择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新路由的产生等）的变化，更新其保存的路由表，使网络中的路由器在较短时间内，无需网络管理员介入自动地维持一致的路由信息，使整个网络达到路由收敛状态，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接路由（Ｄｉｒｅｃｔ）、静态路由（Ｓｔａｔｉｃ）和动态路由（Ｄｙｎａｍｉｃ）。直接路由是由链路层协议发现的，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管理员维护，也不需要路由器通过某种算法进行计算获得，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，直接路由无法使路由器获取与其不直接相连的路由信息。静态路由是由网络规划者根据网络拓扑，使用命令在路由器上配置的路由信息，这些静态路由指导报文发送，静态路由方式也不需要路由器进行计算，但是它完全依赖于网络规划者，当网络规模较大或网络拓扑经常发生改变时，网络管理员需要做的工作将会非常复杂并且容易产生错误。而动态路由的方式使路由器能够按照特定的算法自动计算新的路由信息，适应网络拓扑结构的变化。 ２．动态路由选择协议的分类 按照自治系统，动态路由选择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）。按照所执行的算法，动态路由协议可分为距离矢量型路由选择协议（Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ）、链路状态型路由选择协议（Ｌｉｎｋ Ｓｔａｔｅ）， 以及混合型路由选择协议，如图１所示。目前，局域网中，常用的是ＯＳＰＦ协议。 二、ＯＳＰＦ路由选择协议的基本概念和术语 ＯＳＰＦ作为一种内部网关协议，用于在同一个自治域（ＡＳ）中的路由器之间发布路由信息。区别于距离矢量协议（ＲＩＰ），ＯＳＰＦ具有支持大型网络、路由收敛快、占用网络资源少等特点，在目前应用的路由选择协议中占有相当重要的地位。 １． 链路状态 ＯＳＰＦ路由器收集其所在网络区域上各路由器的连接状态信息，即链路状态信息（Ｌｉｎｋ－Ｓｔａｔｅ），生成链路状态数据库（Ｌｉｎｋ－Ｓｔａｔｅ Ｄａｔａｂａｓｅ）。路由器掌握了该区域上所有路由器的链路状态信息，也就等于了解了整个网络的拓扑状况。ＯＳＰＦ路由器利用“最短路径优先算法（Ｓｈｏｒｔｅｓｔ Ｐａｔｈ Ｆｉｒｓｔ， ＳＰＦ）”，独立地计算出到达任意目的地的路由。 ２． 区域 ＯＳＰＦ协议引入“分层路由”的概念，将网络分割成一个“主干”连接的一组相互独立的部分，这些相互独立的部分被称为“区域”（Ａｒｅａ），“主干”的部分称为“主干区域”。每个区域就如同一个独立的网络，该区域的ＯＳＰＦ路由器只保存该区域的链路状态。每个路由器的链路状态数据库都可以保持合理的大小，路由计算的时间、报文数量也都不会过大。 ３． ＯＳＰＦ网络类型 根据路由器所连接的物理网络不同，ＯＳＰＦ将网络划分为四种类型：广播多路访问型（Ｂｒｏａｄｃａｓｔ ｍｕｌｔｉＡｃｃｅｓｓ）、非广播多路访问型（Ｎｏｎｅ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ ＭｕｌｔｉＡｃｃｅｓｓ，ＮＢＭＡ）、点到点型（Ｐｏｉｎｔ－ｔｏ－Ｐｏｉｎｔ）、点到多点型（Ｐｏｉｎｔ－ｔｏ－ＭｕｌｔｉＰｏｉｎｔ）。 广播多路访问型网络如：Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、Ｔｏｋｅｎ Ｒｉｎｇ、ＦＤＤＩ。ＮＢＭＡ型网络如：Ｆｒａｍｅ Ｒｅｌａｙ、Ｘ．２５、ＳＭＤＳ。Ｐｏｉｎｔ－ｔｏ－Ｐｏｉｎｔ型网络如：ＰＰＰ、ＨＤＬＣ。 ４． 指派路由器（ＤＲ）和备份指派路由器（ＢＤＲ） 在多路访问网络上可能存在多个路由器，为了避免路由器之间建立完全相邻关系而引起的大量开销，ＯＳＰＦ要求在区域中选举一个ＤＲ。每个路由器都与之建立完全相邻关系。ＤＲ负责收集所有的链路状态信息，并发布给其他路由器。选举ＤＲ的同时也选举出一个ＢＤＲ，在ＤＲ失效的时候，ＢＤＲ担负起ＤＲ的职责。 点对点型网络不需要ＤＲ，因为只存在两个节点，彼此间完全相邻。 当路由器开启一个端口的ＯＳＰＦ路由时，将会从这个端口发出一个Ｈｅｌｌｏ报文，以后它也将以一定的间隔周期性地发送Ｈｅｌｌｏ报文。ＯＳＰＦ路由器用Ｈｅｌｌｏ报文来初始化新的相邻关系以及确认相邻的路由器邻居之间的通信状态。