一種多區(qū)域ospf通信機制的研究

一種多區(qū)域ospf通信機制的研究

ospf是基于鏈接庫狀態(tài)的動態(tài)路徑協(xié)議。它具有一般的igp協(xié)議的基本功能。同時，支持區(qū)域劃分，對大型網絡具有良好的適應性。網絡收斂速度很快，解決了網絡自循環(huán)問題的問題。因此，ospf已成為大型公園網絡中使用最廣泛、效率最高的igp協(xié)議之一。1網絡誤差導致的網絡故障OSPF采用的是基于Hub-And-Spoke定義1：在OSPF多區(qū)域網絡中顯然，凡是符合定義1描述的網絡場景，均不符合Hub-And-Spoke架構的區(qū)域化設計準則，會給網絡通信造成故障。從實際網絡場景的網絡拓撲結構設計上分析，多區(qū)域OSPF異形劃分有遠端異形和分割異形兩種存在形式。1.1非骨干區(qū)域區(qū)域拓撲非直連體的拓撲特點遠端異形是指在多區(qū)域OSPF的劃分中，所有的非骨干區(qū)域都在骨干區(qū)域Area0的同一側，形成一個或多個位于Area0遠端的非骨干區(qū)域，無法與骨干區(qū)域Area0直連的拓撲形式，如圖2所示。在這種情況下，由于非骨干區(qū)域Area2遠離骨干區(qū)域Area0，即使非骨干區(qū)域Area1和Area0直接相連，區(qū)域邊界路由器也無法將鏈路狀態(tài)通告報文LSA發(fā)送至Area2，最終導致Area2被孤立，無法與其他區(qū)域正常通信。1.2干區(qū)域撕裂拓撲分割異形是指在多區(qū)域OSPF劃分中，骨干區(qū)域Area0被其他非骨干區(qū)域割裂，形成范圍更小且無法直接相連的多個Area0區(qū)域的拓撲形式，如圖3所示。在這種情況下，骨干區(qū)域Area0被非骨干區(qū)域Area1分割，左右兩邊的Area0無法交換LSA實現(xiàn)路由信息的傳遞。2多道狀態(tài)通告在多區(qū)域OSPF網絡中，非骨干區(qū)域通過與骨干區(qū)域Area0交換鏈路狀態(tài)通告報文LSA獲取路由信息。遠端異形和分割異形的不合理劃分阻礙了OSPF區(qū)域之間的LSA交換，使得路由信息無法傳遞，最終造成通信故障。OSPF虛連接（VirtualLink）技術2.1區(qū)域邊界實現(xiàn)直連接遠端異形的虛連接如圖4所示，非骨干區(qū)域Area1與Area0直連，而Area2處于Area0的遠端。若要Area0的LSA可以通過區(qū)域邊界路由器ABR1傳遞至Area2，就必須使得Area0和遠端的Area2建立直連關系。根據這種邏輯思路，OSPF虛連接采用擴展和拉伸的方法，將骨干區(qū)域Area0的范圍延伸和擴展至Area1和Area2的區(qū)域邊界路由器ABR2的位置，實現(xiàn)了與Area2的虛擬直連。2.2拉伸和擴展非骨干區(qū)域分割異形的虛連接如圖5所示，骨干區(qū)域Area0被非骨干區(qū)域Area1分割成獨立不相連的兩個區(qū)域。這兩個Area0區(qū)域若要交換LSA實現(xiàn)通信，同樣需要跨過Area1建立直連關系。考慮到這兩個Area0區(qū)域的對等性，在采用OSPF虛連接進行拉伸和擴展時，可以從兩側Area0區(qū)域向中間的Area1區(qū)域同時均衡伸展。此時形成的新骨干區(qū)域Area0就覆蓋了拓撲中的所有區(qū)域，原本割裂的兩個Area0也就實現(xiàn)了虛擬直連。不論是遠端異形還是分割異形，都可以通過OSPF虛連接將骨干區(qū)域Area0的范圍拉伸和擴展至相鄰的非骨干區(qū)域，從而使原本不能與骨干區(qū)域Area0相連的區(qū)域，最終可以實現(xiàn)與骨干區(qū)域Area0直連。該方法本質上是將與骨干區(qū)域Area0相鄰的非骨干區(qū)域拉伸和擴展，形成TransitArea，并且將TransitArea虛擬成骨干區(qū)域，使得異形劃分的非骨干區(qū)域能夠成功獲得其他OSPF區(qū)域的路由。這些路由將從Inter-AreaRoute轉變?yōu)镮ntra-AreaRoute，路由的表示形式也將從OIA改變?yōu)镺的形式。2.3rounr-id的連接在進行OSPF虛連接拉伸和擴展時，具體的方法是將TransitArea中與骨干區(qū)域直連的ABR和連接另一個常規(guī)區(qū)域的ABR相連，連接這兩個ABR時，使用雙方的Router-ID來連接。該方法的關鍵步驟如下所示：Step1:routerospfprocessid//聲明OSPF的進程號Step2:router-idip-address//設置該ABR的Router-IDStep3:networknetwork-addresswildcard-maskareaid//指定該ABR直連的網絡及所屬區(qū)域Step4:areaidvirtual-linkrouter-id//指定該ABR直連的網絡及所屬區(qū)域3模擬實驗與分析3.1主機網絡配置實驗利用PacketTracer仿真平臺為保證實驗數(shù)據的公正性，在3個對照組的拓撲結構中，路由器均選用cisco2811型號，線纜采用CopperCross-Over,R2和R3均為ABR，路由器的具體配置參數(shù)如表1所示。3.2通信效率分析采用2.3節(jié)中所述的方法分別對T1和T2拓撲中的路由器進行詳細配置，網絡充分收斂后，顯示R1的路由表并測試R1?R2?R3?R4的網絡連通性。如圖7所示，R1?R2?R3?R4的網絡是連通的，R1路由表路由信息來源中出現(xiàn)了OIA，表明這些路由成功地從Inter-AreaRoute轉變?yōu)镮ntra-AreaRoute。為了更進一步驗證表1方法對于T1和T2兩種異形區(qū)域通信效率的影響，通過統(tǒng)計3個對照組收發(fā)不同數(shù)量ping包的平均時延，對比T1、T2與T0的離散程度，如圖8所示。通過對比分析發(fā)現(xiàn)，使用OSPF虛連接方法配置的T1和T2在通信效率上與標準區(qū)域T0基本持平，能夠較好地實現(xiàn)OSPF異形區(qū)域的正常通信。4虛連接的規(guī)劃限制本文通過分析多區(qū)域OSPF異形劃分的兩種存在形式，引入OSPF虛連接技術，成功解決了異形區(qū)域的通信問題。仿真實驗的結果表明，該方法有效可行且通信效率維持了與標準劃分的相同水準。雖然OSPF虛連接可以解決此類故障，但在多區(qū)域OSPF規(guī)劃時，除非是出現(xiàn)不可抗力因素，否則應嚴格按照標準劃分，避免出