趙松

摘要：在現(xiàn)今這個網(wǎng)絡(luò)時代，校園網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)非常重要。而在校園網(wǎng)建設(shè)中為了讓校園網(wǎng)路由設(shè)計(jì)更加合理、高效，OSPF協(xié)議被提出并廣泛應(yīng)用于校園網(wǎng)路由設(shè)計(jì)中。本文從分析OSPF協(xié)議的基本信息入手，從而對校園網(wǎng)中的OSPF動態(tài)網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議技術(shù)進(jìn)行深入研究。

關(guān)鍵詞：OSPF；路由協(xié)議；校園網(wǎng)前言

校園網(wǎng)是一個龐大的網(wǎng)絡(luò)體系，網(wǎng)絡(luò)性能決定了校園網(wǎng)的使用程度，而網(wǎng)絡(luò)性能的好壞主要受制于路由協(xié)議技術(shù)，無論是在選擇上還是設(shè)計(jì)上都會影響校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)性能。而為了讓校園網(wǎng)路由設(shè)計(jì)更加合理、高效，OSPF協(xié)議被提出并廣泛應(yīng)用于校園網(wǎng)路由設(shè)計(jì)中，這種內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議可以在較廣范圍中應(yīng)用，并能保證快速收斂，同時還能滿足VLSM的應(yīng)用要求。

2OSPF協(xié)議

OSPF屬于路由協(xié)議的一種，是鏈路狀態(tài)下的協(xié)議形式，其特征是路由器只需對自身的鏈路狀態(tài)信息進(jìn)行維護(hù)，將信息更新利用擴(kuò)散方式實(shí)現(xiàn)傳播與接收信息，并熟悉拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自治系統(tǒng)，了解內(nèi)部的鏈路狀態(tài)信息。這種鏈路狀態(tài)路由協(xié)議能夠方便計(jì)算出路由器到目的地之間的最短路徑，從而提高路由協(xié)議的工作效率。

2.1 OSPF的最短路徑優(yōu)先算法

在OSPF協(xié)議中，運(yùn)用最短路徑優(yōu)先算法（又稱SPF算法）之前需要把實(shí)際網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行抽象化，繪制出有向圖的形式，并以權(quán)值來確定圖中所有的有向弧，而最短路徑則需要通過權(quán)值來計(jì)算得出。SPF算法的計(jì)算原理很簡單，即在計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中選擇某一源節(jié)點(diǎn)，計(jì)算出它到各節(jié)點(diǎn)距離的最短值。在此算法中，網(wǎng)絡(luò)圖中所有的節(jié)點(diǎn)被統(tǒng)一歸納到兩個集合內(nèi)，S集合表示最短路徑被求出的節(jié)點(diǎn)，R集合則表示沒有被求出的最短路徑的節(jié)點(diǎn)，此外還包括一個矩陣cost元素，屬于“帶權(quán)鄰接矩陣”范疇。其矩陣定義如下：

在計(jì)算最短路徑時，可以利用v來代表源點(diǎn)，而后通過計(jì)算方法將v與其它節(jié)點(diǎn)之間的最短距離求解而出：

⑴將集合S、R分別初始化，令源節(jié)點(diǎn)v被S集合包含，其余節(jié)點(diǎn)則全包含于R集合；

⑵求解出源點(diǎn)v到網(wǎng)絡(luò)圖中所有節(jié)點(diǎn)的最短路徑：

2.2 OSPF協(xié)議過程

為了確保OSPF協(xié)議在鏈路狀態(tài)中信息更新與擴(kuò)散的可靠性，需要創(chuàng)建一個邏輯連接，從而實(shí)現(xiàn)鏈路狀態(tài)消息的傳遞與接收。一般情況下，OSPF將消息類型進(jìn)行了五種分類：⑴Hello消息：又稱為Hello協(xié)議，對周邊路由器進(jìn)行定期的消息交換，從而確保周邊路由器之間鄰接關(guān)系的維護(hù)；⑵Link State Update消息：該消息內(nèi)容包括鄰接路由器的連接關(guān)系、鏈路狀態(tài)、路徑花費(fèi)，這些消息會定期在每個路由器之間進(jìn)行傳遞，消息的更新也會通過路由器擴(kuò)散到每一條鏈路狀態(tài)中；⑶Link State Ack消息：該消息屬于一個確認(rèn)方式，用以保障擴(kuò)散消息是否得到傳遞與確認(rèn)；⑷Database Description消息：在路由器使用之時這個消息就要投入到消息傳遞的應(yīng)用中，鏈路狀態(tài)信息發(fā)送時會連帶包含一個順序號，這樣接受者就能夠從序號中辨別出消息與數(shù)據(jù)的更新狀態(tài)；⑸Link State Request消息：每個鄰接路由器之間都會互相交換各自的數(shù)據(jù)庫消息，從而判斷自身數(shù)據(jù)的更新狀態(tài)，通過該消息渠道則可以接收到鄰接路由器得到的最新數(shù)據(jù)與消息。

3OSPF動態(tài)路由協(xié)議在校園網(wǎng)中的應(yīng)用

3.1 核心層

核心層在整個校園網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)了重要份量，主要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)交換，以及負(fù)責(zé)骨干網(wǎng)絡(luò)之間的信息傳遞，其具有高性能、高優(yōu)化、高速暢通的優(yōu)點(diǎn)。在OSPF中核心層屬于骨干域，又稱之為Area0，為了提高核心層中數(shù)據(jù)包在路由計(jì)算與傳播的速度，OSPF構(gòu)建了Area0的骨干區(qū)域，用以實(shí)現(xiàn)區(qū)域間的信息交換與數(shù)據(jù)傳輸，而數(shù)據(jù)傳送只能在骨干區(qū)域得以實(shí)現(xiàn)。在校園網(wǎng)絡(luò)中，核心層需要有三臺路由交換機(jī)構(gòu)成，從而滿足教學(xué)區(qū)、生活區(qū)這兩大區(qū)域的路由交換，而另外一臺路由交換機(jī)則用來滿足數(shù)據(jù)通信，以實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)和Internet之間的信息傳遞與數(shù)據(jù)交換。為了確保信息與數(shù)據(jù)交換時的可靠性，這三臺路由交換機(jī)都是在遵循OSPF協(xié)議的基礎(chǔ)上進(jìn)行工作，此外還將靜態(tài)路由方式運(yùn)用在邊界路由交換機(jī)中，從而保證路由與Internet連接時的穩(wěn)定性。

3.2 匯聚層

在校園網(wǎng)絡(luò)的接入層與核心層之間有一個連接紐帶，那就是匯聚層。匯聚層在路由設(shè)計(jì)中充當(dāng)著分解的作用，主要用于簡化路由、匯聚路由信息，這樣就能夠降低核心層路由計(jì)算的壓力。三層交換機(jī)充當(dāng)著匯聚層的交換機(jī)，主要由多臺路由交換機(jī)組成，匯聚交換機(jī)重點(diǎn)安放在校園中的教學(xué)區(qū)與生活區(qū)，根據(jù)這兩個區(qū)域的地理位置來進(jìn)行OSPF路由區(qū)域的劃分，以本區(qū)域用戶數(shù)量來決定匯聚交換機(jī)的臺數(shù)。為了讓路由交換機(jī)在內(nèi)存與CPU上不至于負(fù)擔(dān)過重，因而每臺交換機(jī)只需負(fù)責(zé)本區(qū)域的連接任務(wù)以及實(shí)現(xiàn)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的資源共享，這種設(shè)計(jì)利于有效、合理的進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理。在匯聚層與核心層的交換機(jī)之間存在著一個ABR（區(qū)域邊界路由器）交接的路由端口，其功能主要表現(xiàn)在能將核心層與匯聚層之間的路由信息進(jìn)行匯聚與交換。此外，利用VLSM與VLAN技術(shù)實(shí)現(xiàn)匯聚層與接入層路由的連接，以最終實(shí)現(xiàn)整個校園網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

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