OSPF動態(tài)路由協(xié)議在校園網(wǎng)中的應用研究

摘 要：當今社會是一個網(wǎng)絡化的時代。校園作為社會人才培養(yǎng)的搖籃，校園網(wǎng)絡建設對校園法中來說已成為重中之重。但如何設計高效、合理的校園網(wǎng)路由是目前建設校園網(wǎng)絡的關鍵。OSPF協(xié)議一經(jīng)面世便被廣泛的應用在校園路由設計中，本文就OSPF協(xié)議的基本信息為切入點，對校園網(wǎng)的OSPF動態(tài)路由協(xié)議技術進行研究。

關鍵詞：校園網(wǎng)；OSPF；動態(tài)路由協(xié)議；應用

中圖分類號：TP393.18

校園網(wǎng)絡的構建是一項涉及較多方面的系統(tǒng)工程，校園網(wǎng)是否具有良好的性能便決定了網(wǎng)絡的使用程度。其中，網(wǎng)絡性能是否優(yōu)越與其路由器協(xié)議技術相關。在網(wǎng)絡的設計上或者是選擇上都與校園網(wǎng)絡的使用性能息息相關。為了促使校園網(wǎng)能夠有更加廣泛的使用面，應優(yōu)化網(wǎng)絡路由設計，使其成為效率高、設計合理網(wǎng)絡路由。OSPF協(xié)議一經(jīng)面世便被廣泛的應用在校園路由設計中，該協(xié)議在提高效率的同時還可滿足VLSM（可變長子網(wǎng)掩碼）的各種應用要求。

1 校園網(wǎng)的網(wǎng)絡設計

1.1 校園網(wǎng)規(guī)劃

以地理環(huán)境、管理體制為標準來設計校園網(wǎng)，本文設計的校園網(wǎng)主要有匯聚層、接入層以及核心層組成。校園網(wǎng)的構建時一項復雜而繁瑣的網(wǎng)絡，因此在設計時應考慮到以下幾點：第一，在多區(qū)域中應用OSPF，降低骨干區(qū)域范疇，減少核心區(qū)域路由器壓力。第二，構建對外的隱蔽網(wǎng)絡結構，避免不安全用戶通過掃地設備、破解軟件等來探測網(wǎng)絡結構。第三，設置總路由來減少路由表對路由器的壓力。第四，建立故障隔離系統(tǒng)，避免蠕蟲病毒侵入導致設備失效影響網(wǎng)絡的正常運行。

1.2 校園網(wǎng)路由協(xié)議的選擇

路由協(xié)議深刻的影響著網(wǎng)絡的可拓展性、靈活性、安全性，因此在選擇校園網(wǎng)的路由協(xié)議前，首先要考略到網(wǎng)絡的規(guī)模、范圍、網(wǎng)絡安全性能、網(wǎng)絡流量大小、路由協(xié)議的管理性能等等。OSPF協(xié)議是為內部網(wǎng)絡協(xié)議的范疇，是一種鏈路狀態(tài)的協(xié)議，OSPF具有高效率、收斂時間段、穩(wěn)定性、易于管理、支持VLSM應用等，可自行根據(jù)網(wǎng)絡狀態(tài)進行調整，且局部的調整不會影響到全局、上層的路由配置。OSPF路由采用的是兩極分層是結構，具有良好的拓展性，適合應用在大型網(wǎng)絡的構建上，但在路由配置上，具有較強的技術難度。

2 OSPF協(xié)議

2.1 OSPF協(xié)議的最短路徑優(yōu)先算法

OSPF協(xié)議的最短路徑優(yōu)先算法的實際操作過程如下圖1所示，在進行運算前必須將網(wǎng)絡進行抽象化處理，并將處理完的網(wǎng)絡繪制成圖像形式，通過權值來確定圖像中的向弧。需經(jīng)過權值運算來得出最短路徑。本文所描述的最短路徑優(yōu)先算法以源節(jié)點為目標，將網(wǎng)絡中的所有節(jié)點路徑運用最短路徑優(yōu)先算法，來計算它至各個節(jié)點的最短值。應用該算法，網(wǎng)絡中的所有節(jié)點被統(tǒng)一的整理在兩個集合中，以S集合來表示最短路徑中的節(jié)點，R集合代表還未計算出最短路徑的節(jié)點，由此可得出矩陣cost元素，cost元素又被稱為Adjacency Matrix（鄰接矩陣），具體運算步驟如下：

對節(jié)點之間的最短路徑進行計算中，設置W為源點，最后通過最短路徑進行計算W與目標節(jié)點之間的最短距離：在集合S、R中進行初始化處理，使S集合包含源節(jié)點W，其他節(jié)點則全包含在R的集合中。并求出源點W到路由網(wǎng)絡中任何節(jié)點的最短路徑。

2.2 OSPF協(xié)議分類

本文為提高OSPF協(xié)議在相連接的過程中提高信息的安全性，則需要建立邏輯連接，保障在鏈路中數(shù)據(jù)信息傳遞穩(wěn)定、可靠。通常情況下，將OSPF協(xié)議分類分為四類：（1）Link State Update消息，此類消息中包含路由器的鏈路狀態(tài)、路徑損耗、所使用的權值、序號等等。這些消息中可連接相鄰路由器的連接關系，并且此類消息并在路由器件進行消息更新，由路由器將每條消息傳播至每條鏈路中；（2）Link State Request消息，在每個相鄰的路由器間傳遞數(shù)據(jù)庫信息并更新數(shù)據(jù)庫中的各類數(shù)據(jù)，在此類消息渠道中由相鄰路由器來更新彼此間的最新消息與數(shù)據(jù)；（3）Database Description消息，在路由器發(fā)送鏈路消息時會附加一個序列號，采用這種做法便可以從序列號中區(qū)別數(shù)據(jù)信息；（3）Link State Ack消息，此類消息是一種確認方式，它可保障路由之間消息正常傳播和信息確認。

3 OSPF動態(tài)路由協(xié)議在校園網(wǎng)中的應用研究

3.1 核心層

核心層是校園網(wǎng)絡中的關鍵，該部分承載著網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)傳遞，它的運行流暢度高，可在一定基礎上優(yōu)化網(wǎng)絡運行的作用。在OSPF的核心層（Area0）又被稱為網(wǎng)絡骨干域，核心層的存在大大提高了數(shù)據(jù)交換在路由中運算速度和計算速度。在OSPF的核心層中構建網(wǎng)絡骨干域，采用這種方式來實現(xiàn)區(qū)域之間的數(shù)據(jù)傳輸和信息交換。實現(xiàn)生活區(qū)、教學區(qū)、之間的路由交換，另一臺路由交換機則用保障信息通信的正常運行，從而實現(xiàn)Internet與校園網(wǎng)間的數(shù)據(jù)傳輸和信息交換。

3.2 匯聚層

匯聚層的主要作用在于連接接入層與核心層，在校園網(wǎng)絡動態(tài)路由設計中，其不僅能夠匯聚路由信息，還可以對路由線路進行簡化，并以此來減輕核心路由在運轉過程中的計算負荷。校園網(wǎng)中的生活區(qū)與教學區(qū)是匯聚交換機的重點設置區(qū)域，匯聚交換機的數(shù)量以校園網(wǎng)生活區(qū)和教學區(qū)的用戶數(shù)量為基準進行配置和規(guī)劃，一臺匯聚交換機僅需負責自身區(qū)域內的路由連接和網(wǎng)絡資源共享等用戶操作，并以此減少校園網(wǎng)中運行交換機的所占內存，在提高網(wǎng)絡管理任務完成效率的同時擴充CPU的使用壽命，保證校園網(wǎng)絡的正常使用，此外，在匯聚層中的三層交換機能夠對不同的路由設備起到一個交換的作用，一般通過多臺路由交換機進行交換工作。同時，在匯聚層與核心層之間還設置了一個區(qū)域邊界路由器，區(qū)域邊界路由器通過VLAN技術與VLSM技術來實現(xiàn)各層的連接，并以此維持校園網(wǎng)絡的運轉。

4 結束語

校園作為社會人才培養(yǎng)的搖籃，校園網(wǎng)絡建設對校園法中來說已成為重中之重。但如何設計高效、合理的校園網(wǎng)路由是目前建設校園網(wǎng)絡的關鍵。OSPF協(xié)議一經(jīng)面世便被廣泛的應用在校園路由設計中，應用OSPF協(xié)議符合校園網(wǎng)的構建。在大多數(shù)院校中均采用該協(xié)議進行校園網(wǎng)路由的設計和構建。但實際上，院校間的網(wǎng)絡采用的是不同類型的拓撲結構?？梢姡趹肙SPF協(xié)議來構建院校網(wǎng)絡中應先考慮網(wǎng)絡拓撲結構后進行合理規(guī)劃以及路由設計。

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作者單位：泉州信息工程學院計算機科學與技術系，福建泉州 362000