OSPF协议的收敛性能研究.pdf

中国科技论文在线 OSPF 协议的收敛性能研究 车佳敏，林昭文，马严 北京邮电大学网络技术研究院，北京 (100876) E-mail ：jammy.che@ 摘 要：本文通过仿真模拟OSPF 路由协议收敛的各个过程，针对各个环节采用特定优化手 段缩短时间开销，实现快速收敛。通过模拟不同的故障场景，验证快速收敛的有效性，并由 仿真结果的分析，得出在网络单自治域内OSPF 协议定时器参数与收敛时间及带宽消耗的关 系和影响等一些有价值的结论。本文的研究将有助于进一步了解OSPF 协议的收敛性能，为 OSPF 协议或其他动态路由协议收敛性能的改善提供了参考。 关键词：OSPF；动态路由协议；路由故障；网络收敛 中图分类号： TP393 1 引 言 因特网由众多的自治系统互连而成，而自治系统是由一个机构所管理的路由器和链路的 集合。用于网络自治系统之间进行路由选择的协议称为外部网关协议（Exterior Gateway Protocol, EGP ），用于自治系统内部的路由协议称为内部网关协议（Interior Gateway Protocol, IGP ）。内部网关协议之一的OSPF 是一种动态路由协议，它可以快速地探知AS 中拓扑的 改变，并在一段时间后计算出无环路的新路径。作为一种典型的链路状态（Link State ）路 由协议，OSPF 协议采用了一种冗余分布式数据库算法[1] 。按照该算法，数据库提供关于每 个路由器的局部环境信息：该路由器与局部IP 网段和邻居路由器之间的链路，以及每条链 路被赋予的代价（Cost ）。链路状态算法不需要通告到达每个目的端的路径的代价，而是通 过链路状态算法通告局部的网络链路和状态，然后，这些链路状态通告将被发送给其他所有 路由器。最后，所有的路由器都能获得相同的、由收集到的通告组成的链路状态数据库，这 个数据库描述了当前的网络地图。根据这个网络地图，每个路由器可以运行最短路径算法， 生成到达每个目的前缀的最短路径树SPT，每条路径的代价设为其各条链路代价之和，最终 生成路由表。 现今网络的不断复杂化，网络更容易面临各式各样的故障威胁（光缆断裂、路由器软件 故障），现有路由协议需要通过重新计算路由实现对故障的处理。尽管人们普遍认为OSPF 协议相较其他距离矢量协议具有良好的收敛性能，也有利于减少网络带宽，但对OSPF 协议 快速收敛的效率，快速收敛与OSPF 协议部分定时器参数之间的关系，收敛在不同故障情况 下的表现等问题，人们还没有一个细致的研究。 本文的目的就在于研究如何实现单区域内OSPF 协议的快速收敛，并评估这些具体实现 手段对网络综合性能，如开销和稳定性方面的影响；通过在不同故障场景下验证收敛的有效 性。这些研究结果将有利于OSPF 协议进一步优化，也能为其他路由协议的改善提供参考。 2 OSPF 协议的收敛过程 2.1 网络收敛的定义 收敛是网络协议中最引起人们关注的问题之一。网络收敛（Convergence ）就是由于网 络拓扑发生变化，网络需要识别变化并重建路由以完全适应这个变化的过程。 对任何路由协议而言，在路由器初始化建立连接、统一路由表之后，网络的改变是一个 -1- 中国科技论文在线 不可回避的问题，这些改变网络拓扑的因素主要包括通信链路失效、路由器接口失效以及整 个路由器失效等等，这些故障通常会使原先计算的路径无效，因此，路由器必须要检测到这 种变化，对于那些目的端已不可达的路径，路由器需花一定的时间去寻找新的路径，当路由 器重新计算路由表并再次达到区域内稳定的过程，称为网络收敛[2] ，这段延迟称为网络的 收敛时间（Convergence Time ）。 2.2 OSPF 收敛时间及相关的定时器参数 对同一个网络拓扑，收敛时间的不同