關(guān)于OSPF動態(tài)路由協(xié)議的優(yōu)化分析

孟睿

中國民用航空西南地區(qū)空中交通管理局通信網(wǎng)絡(luò)中心 四川 成都 610000

引言

如今，OSPF動態(tài)路由協(xié)議被大量使用在網(wǎng)絡(luò)中，加之信息化建設(shè)持續(xù)深入，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)愈發(fā)成熟。為改善已落成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步突出網(wǎng)絡(luò)價值，深化在網(wǎng)絡(luò)裝置、路由協(xié)議方面的理解，有助于展現(xiàn)路由設(shè)備的作用，維護(hù)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定。

1 OSPF動態(tài)路由協(xié)議

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境里，路由器扮演轉(zhuǎn)運(yùn)站的角色，網(wǎng)絡(luò)利用路由器完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，而且轉(zhuǎn)發(fā)動作是依托于路由表。路由協(xié)議是一項TCP/P協(xié)議，其路由情況直接關(guān)系到接入網(wǎng)絡(luò)的使用效率。普通網(wǎng)絡(luò)能僅需利用靜態(tài)協(xié)議即可，但此種路由協(xié)議，會形成大量路由表，靜態(tài)路由通常不會關(guān)注網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的問題，繼而無法隨著拓?fù)渥兓?，調(diào)整路由效率。因而，在當(dāng)前計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，更傾向于動態(tài)協(xié)議，能直接計算出最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)路徑。OSPF動態(tài)路由，采用先進(jìn)的演算方法，以供快速確定計入路徑。保障寬帶收斂速率，支持較長的子網(wǎng)掩碼以及多設(shè)備接入，是如今應(yīng)用較多的網(wǎng)關(guān)協(xié)議。動態(tài)路由協(xié)議的總體分類情況，按照角色路由協(xié)議對應(yīng)范疇，能分成內(nèi)外部兩種網(wǎng)關(guān)協(xié)議。前者基于自治系統(tǒng)內(nèi)，后者則負(fù)責(zé)是各系統(tǒng)之間產(chǎn)生的傳輸輪換需要，OSPF比較常用的為前者。結(jié)合算法與路由協(xié)議，能分出路由狀態(tài)及距離矢量協(xié)議，其中后者涉及RIP與邊界協(xié)議。而前者和OSPF大致一樣，具體差異點是算法與計算確定路由的方式。另外，基于目的地址，協(xié)議類型包括單播與多播。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)環(huán)境規(guī)模，可增加OSPF協(xié)議總量，但同時會擴(kuò)大數(shù)據(jù)庫使用的存儲空間，運(yùn)用SPF算法，能提高CPU本身任務(wù)量。OSPF LSA能控制路由數(shù)據(jù)流動性，優(yōu)化OSPF運(yùn)行效果[1]。

2 OSPF區(qū)域LSA類型

OSPF輻射范圍內(nèi)的各臺路由器拓?fù)浔砭⒆阌贚SA搭建，其中更涉及OSPF路由器本身接入鏈路的相關(guān)數(shù)據(jù)。在兩臺OSPF路由器構(gòu)建鄰接關(guān)系后，能借助交換LSA完成各自數(shù)據(jù)庫的同時更新。一般情境下，OSPF路由器能借助多播手段，把自己LSA數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿巺^(qū)域內(nèi)全部鄰接裝置，保證區(qū)域內(nèi)全部OSPF路由器都帶有統(tǒng)一拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫。如今，OSPF路由協(xié)議已經(jīng)推出11類LSA，常用的類型包括下述六類。

其一，OSPF區(qū)域中全部路由器均能形成的LSA類型，其支持在初始形成區(qū)域中泛洪，向路由器提供全部鏈路與當(dāng)前狀態(tài)。其二，此種LSA是通過DR產(chǎn)生，流轉(zhuǎn)在廣播多路的訪問空間以及NBMA內(nèi)，功能是描繪所處網(wǎng)絡(luò)內(nèi)全部OSPF路由器，其泛洪范疇和上一種相同，僅可存在于初始形成區(qū)域。其三，此類LSA是OSPF區(qū)域邊界的路由器形成，能泛洪于骨干范圍，支持向其他OSPF區(qū)域內(nèi)的同位置類型路由器傳輸信息，其存在功能是為所處區(qū)域中路由器，傳輸可達(dá)的外部地址。其四，其同樣“誕生”于邊界路由器，但不能傳輸至末節(jié)區(qū)域，實際功能是往區(qū)域內(nèi)路由器，傳達(dá)OSPF自治邊界路由器信息，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的為：一方面，其目的地址并非網(wǎng)絡(luò)地址，為OSPF自治模塊中主機(jī)地址；另一方面，區(qū)域內(nèi)有OSPF自治系統(tǒng)的邊界路由器，而此是形成該類LSA的基礎(chǔ)需要。其五，形成于自治系統(tǒng)的邊界路由器，能傳輸至不包括末梢區(qū)域在內(nèi)的其他區(qū)域，實際功能是往OSPF自治系統(tǒng)中路由器，傳輸可達(dá)到的外部路由。其六，此類LSA在自治模塊的邊界路由器形成，和上一種之間的區(qū)別僅體現(xiàn)在泛洪范疇，僅能作用于初始形成的非純末梢，其余功能條件基本一致。

3 OSPF動態(tài)路由協(xié)議優(yōu)化技術(shù)

3.1 OSPF LSDB過載保護(hù)

OSPF網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，為克服拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)出現(xiàn)調(diào)整以及路由器配置出現(xiàn)問題等情況，而形成過多LSA，導(dǎo)致路由器內(nèi)存與CPU資源被過度使用。技術(shù)員在完成基礎(chǔ)LSDB過載保護(hù)操作后，OSPF路由器會自動計算LSA當(dāng)前存在的總量，此過程不包括自己形成的LSA。倘若得出的數(shù)量參數(shù)符合既定閾值，操作系統(tǒng)的日志記錄上會自動生成一條錯誤數(shù)據(jù)。假設(shè)得出總量不再既定閾值內(nèi)，并且持續(xù)時長超過60s，OSPF進(jìn)程會立即和全部鄰接終止關(guān)系，把拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫內(nèi)的信息全部清空。

基于三臺路由器構(gòu)建OSPF自治系統(tǒng)，本節(jié)以R1路由器進(jìn)行敘述。其屬于邊界路由器，其基本配置為：

路由器R1的LSDB可保存最多LSA總量是3。在LSA實際數(shù)量大于3，OSPF進(jìn)程直接開啟忽略狀態(tài)，同時進(jìn)行終止關(guān)系與清空拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫的操作。假設(shè)該路由器的OSPF進(jìn)程出現(xiàn)3次，則OSPF進(jìn)程直接把暫時終止關(guān)系設(shè)置成永久性，僅能通過人工干預(yù)繼續(xù)使用。為檢驗配置的情況，借助sh ip ospf databse以及sh ip ospf 55，判斷過載保護(hù)操作及拓?fù)鋽?shù)據(jù)的狀況。經(jīng)過分析后，此路由器OSPF進(jìn)程啟動忽略狀態(tài)有三次，所以已經(jīng)出現(xiàn)永久終止，而且拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫內(nèi)僅剩下第一類LSA。

3.2 傳播OSPF的默認(rèn)路由

在OSPF自治系統(tǒng)和運(yùn)營商的邊界路由器關(guān)聯(lián)后，假設(shè)建立路由重分布，進(jìn)行互相通告，確?；A(chǔ)訪問行為能正常進(jìn)行，既擴(kuò)大拓?fù)浔砼c路由表的總量，同時又占用CPU資源，該種結(jié)構(gòu)處理方式顯然不滿足應(yīng)用需求。對此，應(yīng)當(dāng)在自治模塊邊界路由器處，搭建能直接連入邊界路由器的路由，該路由屬于靜態(tài)類型，把網(wǎng)絡(luò)傳送至路由器所在OSPF區(qū)域。根據(jù)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)建設(shè)情況，不包括OSPF特殊區(qū)域的ABR在內(nèi)，其余區(qū)域內(nèi)路由器不能產(chǎn)生同樣的靜態(tài)路由，而且可以實現(xiàn)在自治系統(tǒng)內(nèi)傳送。目前也有手段能使OSPF其他區(qū)域路由器產(chǎn)生靜態(tài)路由，同時能在系統(tǒng)內(nèi)傳送，此手段命令為default－inf o origin always。應(yīng)當(dāng)注意的是，借助此手段得到的靜態(tài)路由，會在OSPF拓?fù)浔砩闲纬傻谖宸NLSA記錄，相應(yīng)指示符號是OE1以及OE2。在圖1所示的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浠A(chǔ)上，某邊界路由器R4，構(gòu)成小型網(wǎng)絡(luò)。依舊以R1為例，其有關(guān)配置參數(shù)有：R1(config)#router ospf55；R1(configrouter)#default－inf o origin always//假設(shè)不加alwats，R1需形成一個默認(rèn)路由，反之此命令不會有作用。為檢驗配置情況，以區(qū)域內(nèi)R3為例，應(yīng)用sh ip ospf databse以及sh ip route檢查拓?fù)鋽?shù)據(jù)路以及路由表內(nèi)因此形成的第五種LSA總量，而拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫內(nèi)由外部生成一個第五種LSA[2]。

圖1 OSFP網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

3.3 配置OSPF的路由匯總

在控制LSA泛洪規(guī)模以及拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫和路由表總量、控制路由器CPU與內(nèi)存消耗方面上，配置OSPF路由匯總起到顯著作用。目前OSPF路由匯總分成兩類模式，其一，操作于區(qū)域的邊界路由器上，該種模式下路由匯總功能是針對三類LSA，一般情境下，區(qū)域內(nèi)第一種與第二種LSA均會變成第三種LSA。僅有保證區(qū)域中網(wǎng)絡(luò)地址為連續(xù)狀態(tài)，技術(shù)員才能借助此手段完成路由匯總。在邊界路由器的匯總處理后，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化，更新后的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)也不能進(jìn)行傳播，繼而讓其他區(qū)域內(nèi)OSPF路由器不用對本路由表實施更新，提升數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。其二，自治系統(tǒng)的邊界路由器，該種路由匯總能實現(xiàn)對第五種LSA的處理。經(jīng)過匯總后，把信息傳輸至自治系統(tǒng)中，在默認(rèn)設(shè)置條件下，無論何種充分發(fā)至OSPF系統(tǒng)中外部路由，均會產(chǎn)生第五種LSA通告。此處應(yīng)強(qiáng)調(diào)的為：現(xiàn)實使用期間，任何路由匯總方式，均能形成一個黑洞接口，傳輸至該接口信息會直接丟棄。此種設(shè)置的意圖是為規(guī)避OSPF路由器應(yīng)用默認(rèn)路由，傳輸數(shù)據(jù)信息，導(dǎo)致路由從環(huán)路形成。

3.4 更改OSPF的鏈路開銷

在OSPF區(qū)域內(nèi)路由器結(jié)束同步更新拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫的操作任務(wù)后，SPF演算法便直接對比各條能接入所需網(wǎng)絡(luò)路徑，會產(chǎn)生的開銷值，通過對比分析，得出最優(yōu)的路徑。其中的OSPF開銷值是根據(jù)鏈路帶寬計算得出，和其數(shù)值呈負(fù)相關(guān)。簡言之，鏈路寬度偏大，則開銷值較小，最佳路徑便是其中開銷值最低的一條。一般網(wǎng)絡(luò)情景中，串行鏈路對應(yīng)開銷值是64，以太網(wǎng)鏈路則對應(yīng)10。假設(shè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是高速狀態(tài)，也就是鏈路帶寬至少達(dá)到100Mbit/s，實際開銷值默認(rèn)值通常是1。但在此種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，容易導(dǎo)致OSPF由于到達(dá)所需網(wǎng)絡(luò)的數(shù)條路徑實際開銷值均一致，所以不能確定出最佳路徑。為防止發(fā)生以上狀況，技術(shù)員需借助更改參數(shù)帶寬，以及調(diào)整接口連接的開銷值，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，確保所有能到達(dá)所需網(wǎng)絡(luò)路徑，所持有開銷值呈現(xiàn)出差異化的特點。

3.5 借助分發(fā)列表進(jìn)行過濾

大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，可借助過濾路由數(shù)據(jù)，穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)，以免和用戶爭搶同一網(wǎng)絡(luò)帶寬，并控制路由器數(shù)據(jù)的占用率。普遍條件下，部分路由器資料不必出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中持續(xù)傳輸。比如，路由重分布期間，僅有部分特殊外部路由數(shù)據(jù)，才會利用自治系統(tǒng)中實現(xiàn)傳播。所以，現(xiàn)實優(yōu)化操作中，技術(shù)員會選擇對此類外部路由數(shù)據(jù)加以過濾。目前，能過濾路由的手段較多，其中相對靈活并操作簡單的為分發(fā)列表。此項優(yōu)化技術(shù)手段既能使技術(shù)員實現(xiàn)過濾處理，通過路由器特殊接口進(jìn)出的路由數(shù)據(jù)，又能過濾掉重分布產(chǎn)生的外部路由數(shù)據(jù)。實際運(yùn)用此項優(yōu)化手段期間，應(yīng)當(dāng)特殊注意的為：一方面，距離矢量的路由協(xié)議上使用分發(fā)列表的方式，把其安排在IN以及OUT方向上，均能實現(xiàn)過濾路由數(shù)據(jù)。另一方面，假設(shè)在OSPF路由協(xié)議IN方向上設(shè)置分發(fā)列表，會因為分發(fā)列表不能過濾掉LSA數(shù)據(jù)的問題，造成本地路由器實現(xiàn)過濾的數(shù)據(jù)，依舊在關(guān)聯(lián)性路由器中有痕跡。倘若把OSPF路由協(xié)議OUT方向上，采取分發(fā)列表的設(shè)置手段，僅可以安排在ASBR上，所能發(fā)揮的過濾功能，只能作用在重分布至自治系統(tǒng)中的外部路由數(shù)據(jù)上[3]。

4 結(jié)束語

大中規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中OSPF比較常見，雖然其布置于常規(guī)有線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境時，能有較佳的表現(xiàn)，但無法在特殊網(wǎng)絡(luò)條件中有所作為。因而，在增加OSPF協(xié)議前，技術(shù)員一般會實施整體性優(yōu)化設(shè)計，保障應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展能力，并維護(hù)路由器自身的效用。