楊蕾 范存群 國(guó)鵬 高玉宏 張作君

(1 黑龍江省佳木斯氣象衛(wèi)星地面站，佳木斯 154007； 2 國(guó)家衛(wèi)星氣象中心，北京 100081)

引言

龐大的衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)按照系統(tǒng)劃分由6個(gè)分系統(tǒng)組成，分別是數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)、運(yùn)行控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)、產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存檔系統(tǒng)等6個(gè)主線業(yè)務(wù)系統(tǒng)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)各個(gè)系統(tǒng)橋接起來(lái)，衛(wèi)星下發(fā)的數(shù)據(jù)在一定時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)絿?guó)家衛(wèi)星氣象中心，進(jìn)而對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、預(yù)處理、生產(chǎn)產(chǎn)品服務(wù)于用戶(hù)。網(wǎng)絡(luò)支撐是整個(gè)衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的交換和傳遞的重要組成部分，它可以實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)互聯(lián)互通[1]。

動(dòng)態(tài)路由選擇開(kāi)放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議OSPF(Open Shortest Path First)，屬于內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP(Interior Gateway Protocol)，最典型的鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的代表[2]。運(yùn)行鏈路狀態(tài)路由協(xié)議不再交互一條條路由條目，而是通過(guò)交互鏈路狀態(tài)信息，鏈路狀態(tài)信息理解為每臺(tái)路由器都會(huì)產(chǎn)生，描述自己接口開(kāi)銷(xiāo)、與鄰居路由器之間的關(guān)系等信息的通告，從而路由器知曉整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，保證運(yùn)行OSPF動(dòng)態(tài)路由選擇協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無(wú)環(huán)路[3-4]。將這些鏈路狀態(tài)信息存儲(chǔ)在LSDB(Link-State Database鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù))之中，每臺(tái)路由器都基于LSDB使用相同算法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算的結(jié)果是得到一棵樹(shù)以自身為根、無(wú)環(huán)的最短路徑，實(shí)際上就知道到達(dá)網(wǎng)絡(luò)各個(gè)點(diǎn)的最優(yōu)路徑，將計(jì)算出來(lái)的最優(yōu)路徑加載到自身的路由表。

1 區(qū)域概念

OSPF動(dòng)態(tài)路由選擇協(xié)議應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)中到大型網(wǎng)絡(luò)中，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越來(lái)越大，每臺(tái)路由器所維護(hù)的LSDB也逐漸變得臃腫，基于這個(gè)龐大的LSDB進(jìn)行的計(jì)算也勢(shì)必需要消耗更多的設(shè)備資源，無(wú)疑將導(dǎo)致設(shè)備的負(fù)擔(dān)加大，另外網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓瘜?huì)引起整個(gè)域內(nèi)所有路由器的重新計(jì)算[5]。

隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)大，同一個(gè)OSPF域內(nèi)路由無(wú)法進(jìn)行匯總，每臺(tái)路由器需要維護(hù)的路由表也越來(lái)越龐大，無(wú)法壓縮路由表空間，占用設(shè)備資源，降低路由器轉(zhuǎn)發(fā)效率[6]。

在遵循層次化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)原則，將OSPF域劃分多個(gè)區(qū)域：骨干區(qū)域和非骨干區(qū)域。骨干區(qū)域是整個(gè)OSPF域的中心樞紐，一個(gè)OSPF域有且只能擁有一個(gè)骨干區(qū)域，所有的區(qū)域間路由必須通過(guò)骨干區(qū)域中轉(zhuǎn)；非骨干區(qū)域必須與骨干區(qū)域直接相連接[7]。劃分區(qū)域可以使OSPF區(qū)域內(nèi)路由器減少，例如：LSA(Link State Advertisement鏈路狀態(tài)通告)的泛洪被限制在區(qū)域內(nèi)，減少了維護(hù)的LSDB數(shù)量，路由表路由條目較少，設(shè)備資源可以最大化來(lái)做數(shù)據(jù)層面的轉(zhuǎn)發(fā)，通過(guò)這樣的多區(qū)域設(shè)計(jì)極大程度地限制了LSA的泛洪，有效的把拓?fù)渥兓挠绊懣刂圃趨^(qū)域內(nèi)，多區(qū)域提高了網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性，可以讓協(xié)議更適用于大型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

1.1 多區(qū)域劃分設(shè)計(jì)

OSPF動(dòng)態(tài)路由選擇協(xié)議基于路由器接口劃分區(qū)域，一臺(tái)路由器可以屬于不同的區(qū)域，一個(gè)網(wǎng)段必須屬于一個(gè)區(qū)域且只能屬于一個(gè)區(qū)域，每個(gè)運(yùn)行OSPF協(xié)議的接口必須指明所屬區(qū)域。區(qū)域用區(qū)域號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)，區(qū)域號(hào)采用點(diǎn)分十進(jìn)制格式表示。所有非骨干區(qū)域必須與骨干區(qū)域連接且保持連通，按照星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，形成結(jié)構(gòu)邏輯無(wú)環(huán)路。

1.2 多區(qū)域部署優(yōu)勢(shì)

1.2.1 多區(qū)域的穩(wěn)定性

衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)一個(gè)AS(Autonomous System自治系統(tǒng))內(nèi)運(yùn)行OSPF動(dòng)態(tài)路由選擇協(xié)議，沒(méi)有進(jìn)行區(qū)域劃分，所有路由器在同一個(gè)區(qū)域，假設(shè)某個(gè)分系統(tǒng)中一臺(tái)路由器出現(xiàn)故障不停翻動(dòng)，每一次翻動(dòng)都要重新做一個(gè)計(jì)算，將影響整個(gè)衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)所有路由器運(yùn)行，造成了整個(gè)衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)及各衛(wèi)星地面接收系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)震蕩，穩(wěn)定性極差[8-9]。采用OSPF協(xié)議區(qū)域劃分，以衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)為核心做為骨干區(qū)域，其他分系統(tǒng)作為非骨干區(qū)域。一個(gè)核心骨干區(qū)域連接多個(gè)非骨干區(qū)域[10],如圖1所示。

圖1 星地面應(yīng)用系統(tǒng)組成

層次化區(qū)域設(shè)計(jì)，每個(gè)分系統(tǒng)為一個(gè)區(qū)域，這些區(qū)域與衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)骨干區(qū)域相連接，形成OSPF域。如圖2所示，衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)為骨干area 0區(qū)域，包含3臺(tái)路由器R1、R2、R3，且屬于area 0；數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)為非骨干area 1區(qū)域，包含3臺(tái)路由器R1、R5、R6屬于area 1。路由器R5連接交換機(jī)SW1掛aa.bb.cc.a/24網(wǎng)段，路由器R6連接交換機(jī)SW2和SW3掛aa.bb.dd.a/24和aa.bb.ee.a/24網(wǎng)段。

圖2 衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)與接收系統(tǒng)區(qū)域示意

數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)網(wǎng)段aa.bb.cc.a/24、aa.bb.dd.a/24和aa.bb.ee.a/24發(fā)送到區(qū)域area 0。衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)有多個(gè)分系統(tǒng)，一個(gè)分系統(tǒng)有多個(gè)網(wǎng)段地址，整個(gè)系統(tǒng)會(huì)有眾多網(wǎng)段地址。一旦某一個(gè)網(wǎng)段鏈路或設(shè)備故障，使整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)會(huì)重新計(jì)算路由。

如果將非骨干區(qū)域中明細(xì)路由匯總，匯總路由通告給區(qū)域area 0，這樣area 0區(qū)域內(nèi)只會(huì)學(xué)習(xí)到這條匯總路由，不會(huì)學(xué)習(xí)到area 1區(qū)域內(nèi)明細(xì)路由。

衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)與分系統(tǒng)之間、各分系統(tǒng)之間不需要知道彼此的拓?fù)湫畔?，通過(guò)ABR(Area Border Router 區(qū)域邊界路由器)傳遞發(fā)送路由條目，area 0和area 1區(qū)域之間的ABR為路由器R1。在ABR做路由匯總且明細(xì)路由被抑制，減少路由條目數(shù)量[11]，ABR做路由匯總。

匯總路由涵蓋所有明細(xì)路由，路由匯總可以防止明細(xì)路由出現(xiàn)問(wèn)題，不影響對(duì)區(qū)域area 0通告的匯總路由。只有當(dāng)所有的明細(xì)路由全部失效時(shí)，便不會(huì)對(duì)區(qū)域area 0通告匯總路由。數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)區(qū)域area 1內(nèi)某一臺(tái)路由器發(fā)生故障，接口不停翻動(dòng)情況，只會(huì)影響本區(qū)域內(nèi)路由器LSDB，通告的匯總路由不改變，那么整個(gè)衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)不會(huì)做任何路由重新計(jì)算，不會(huì)受到任何網(wǎng)絡(luò)影響。

讓拓?fù)渥兏鼛?lái)的影響限制在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，而不是影響整個(gè)衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)。合理的區(qū)域劃分及配合相應(yīng)的路由匯總操控，可以減少路由表里面路由條目數(shù)量，減少算法計(jì)算的頻率，大大增進(jìn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[11]。

1.2.2 多區(qū)域的擴(kuò)展性

隨著衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)逐步擴(kuò)大，面臨添加新的業(yè)務(wù)體系及相關(guān)應(yīng)用。將新增分系統(tǒng)融合到衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)中，通過(guò)OSPF多區(qū)域設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)布局，不重新更改整個(gè)衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不影響各分系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸，每個(gè)區(qū)域相互獨(dú)立互不影響。各分系統(tǒng)為非骨干區(qū)域與衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)骨干區(qū)域相連接，在物理邏輯部署上連接成一個(gè)星型拓?fù)洌略龇窒到y(tǒng)，不影響非骨干區(qū)域內(nèi)路由器OSPF計(jì)算，將內(nèi)部路由計(jì)算控制在各自區(qū)域內(nèi)進(jìn)行[12]。無(wú)論分系統(tǒng)增加還是刪減，各分系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不受影響，保證業(yè)務(wù)正常運(yùn)行[13]，這種區(qū)域劃分帶來(lái)了極大便捷。例如，在不更改現(xiàn)有衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)分系統(tǒng)之間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下，新增一個(gè)系統(tǒng)所有非骨干區(qū)域傳遞數(shù)據(jù)流量信息必須通過(guò)骨干區(qū)域，等同于各系統(tǒng)及其他新增系統(tǒng)都與衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)相連，各分系統(tǒng)由衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)骨干區(qū)域進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的路由相互傳遞。

2 劃分區(qū)域類(lèi)型

對(duì)OSPF域進(jìn)行區(qū)域劃分，實(shí)質(zhì)上對(duì)于每個(gè)分系統(tǒng)(一個(gè)區(qū)域)并不知曉其他系統(tǒng)(其他區(qū)域)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，除衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)骨干區(qū)域外，每一個(gè)分系統(tǒng)都是一個(gè)末梢網(wǎng)絡(luò)，它們的數(shù)據(jù)的流出只需保證傳遞到衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)核心(骨干區(qū)域)，再由骨干區(qū)域發(fā)送到目的地。骨干區(qū)域是整個(gè)OSPF域的中心樞紐，一個(gè)OSPF域有且僅有一個(gè)[14]。

非骨干區(qū)域包括：常規(guī)區(qū)域、末節(jié)區(qū)域、完全末節(jié)區(qū)域、次末節(jié)區(qū)域和完全次末節(jié)區(qū)域。所有的OSPF區(qū)域缺省情況下都是常規(guī)區(qū)域[15]。

2.1 常規(guī)區(qū)域類(lèi)型

當(dāng)非骨干區(qū)域?yàn)槌Ｒ?guī)區(qū)域類(lèi)型，路由器能夠?qū)W習(xí)到整個(gè)OSPF域內(nèi)和從外部引入的路由。如圖3所示,area 1區(qū)域設(shè)置為常規(guī)區(qū)域，area 0區(qū)域?yàn)楣歉蓞^(qū)域，R2路由器作為ABR。R3路由器從外部靜態(tài)重分發(fā)進(jìn)OSPF協(xié)議內(nèi)的10.3.1.0/24、10.3.2.0/24這兩條明細(xì)路由。

圖3 常規(guī)區(qū)域與骨干區(qū)域組網(wǎng)示例

路由器R2配置如下：

[R2]ospf 1 router-id 2.2.2.2

[R2-ospf-1]area 0

[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.1.23.0 0.0.0.255

[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]quit

[R2-ospf-1]area 1

[R2-ospf-1-area-0.0.0.1]network 10.1.12.0 0.0.0.255

[R2-ospf-1-area-0.0.0.1]network 10.1.14.0 0.0.0.255

路由器R3配置如下：

[R3]ospf 1 router-id 3.3.3.3

[R3-ospf-1]area 0

[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.1.23.0 0.0.0.255

[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]quit

[R3-ospf-1]import-route static

路由器R1配置如下：

[R1]ospf 1 router-id 1.1.1.1

[R1-ospf-1]area 1

[R1-ospf-1-area-0.0.0.1]network 10.1.12.0 0.0.0.255

路由器R4配置如下：

[R4]ospf 1 router-id 4.4.4.4

[R4-ospf-1]area 1

[R4-ospf-1-area-0.0.0.1]network 10.1.14.0 0.0.0.255

路由器配置完成，查看路由器R1路由表，可以得到區(qū)域內(nèi)10.1.14.0/24和骨干區(qū)域內(nèi)10.1.23.0/24明細(xì)路由，還可得到路由器R3外部靜態(tài)重分發(fā)進(jìn)OSPF協(xié)議內(nèi)的10.3.1.0/24、10.3.2.0/24這兩條明細(xì)路由，如圖4所示。

圖4 常規(guī)區(qū)域內(nèi)路由器R1 OSPF路由表

2.2 末節(jié)區(qū)域類(lèi)型

末節(jié)區(qū)域類(lèi)型當(dāng)骨干區(qū)域與非骨干區(qū)域之間有且只有一臺(tái)ABR路由器，這一臺(tái)路由器意味著對(duì)于非骨干區(qū)域內(nèi)所有路由器而言，在發(fā)送數(shù)據(jù)包去往其他區(qū)域網(wǎng)絡(luò)時(shí)，有且只有一條路徑離開(kāi)當(dāng)前的區(qū)域，沒(méi)有其他路徑可以選擇，不存在選路過(guò)程，選用末節(jié)區(qū)域類(lèi)型[16]。

2.2.1 末節(jié)區(qū)域分析

同圖3將area 1區(qū)域修改設(shè)置為末節(jié)區(qū)域，其他不變。area 0區(qū)域?yàn)楣歉蓞^(qū)域，路由器R2作為ABR。路由器R3從外部靜態(tài)重分發(fā)進(jìn)OSPF協(xié)議內(nèi)的10.3.1.0/24、10.3.2.0/24這兩條明細(xì)路由，如圖5所示。

圖5 末節(jié)區(qū)域與骨干區(qū)域組網(wǎng)示例

路由器R2配置如下：

[R2]osfp 1

[R2-ospf-1]area 1

[R2-ospf-1-area-0.0.0.1]stub

路由器R1配置如下：

[R1]osfp 1

[R1-ospf-1]area 1

[R1-ospf-1-area-0.0.0.1]stub

路由器R4配置如下：

[R4]osfp 1

[R4-ospf-1]area 1

[R4-ospf-1-area-0.0.0.1]stub

路由器配置完成，查看路由器R1路由表，如圖6所示?？梢缘玫絽^(qū)域內(nèi)10.1.14.0/24和骨干區(qū)域內(nèi)10.1.23.0/24明細(xì)路由。路由器R3外部靜態(tài)重分發(fā)進(jìn)OSPF協(xié)議內(nèi)的10.3.1.0/24、10.3.2.0/24這兩條明細(xì)路由沒(méi)有了，出現(xiàn)了一條默認(rèn)路由0.0.0.0/0。

圖6 末節(jié)區(qū)域內(nèi)路由器R1 OSPF路由表

將非骨干區(qū)域設(shè)置為末節(jié)區(qū)域，ABR會(huì)過(guò)濾從外到內(nèi)的4類(lèi)、5類(lèi)LSA。無(wú)論其他區(qū)域怎么發(fā)送4類(lèi)、5類(lèi)路由都不能進(jìn)入area 1。路由器R3從外部重分發(fā)進(jìn)OSPF協(xié)議內(nèi)的10.3.1.0/24、10.3.2.0/24被過(guò)濾掉，末節(jié)區(qū)域內(nèi)路由器R1接收不到這兩條明細(xì)路由。那么area 1區(qū)域內(nèi)路由器是否就喪失訪問(wèn)其他區(qū)域的能力呢？然而并沒(méi)有，過(guò)濾路由的同時(shí)ABR路由器R2會(huì)向末節(jié)區(qū)域內(nèi)下放一個(gè)3類(lèi)LSA默認(rèn)路由，這時(shí)候內(nèi)部路由器只要接收到這條3類(lèi)默認(rèn)路由且默認(rèn)路由指向邊界路由器ABR[17]。

2.2.2 末節(jié)區(qū)域優(yōu)勢(shì)

對(duì)比圖4和圖6看出來(lái)路由器R1路由表里面路由條目的變化。末節(jié)區(qū)域路由器雖然沒(méi)有接收到這些4類(lèi)、5類(lèi)明細(xì)路由，路由器R1和R4能接收到一條默認(rèn)路由0.0.0.0/0，但是依然可以訪問(wèn)外部網(wǎng)絡(luò)，沒(méi)有受到影響。優(yōu)勢(shì)：減少了區(qū)域內(nèi)路由器中的LSA數(shù)量和路由條目，并且不會(huì)限制路由器的訪問(wèn)。常規(guī)區(qū)域原來(lái)訪問(wèn)區(qū)域外網(wǎng)段用明細(xì)路由方式，末節(jié)區(qū)域訪問(wèn)區(qū)域外網(wǎng)段采用默認(rèn)路由方式。

末節(jié)區(qū)域內(nèi)路由器訪問(wèn)外部靜態(tài)重分發(fā)進(jìn)OSPF協(xié)議內(nèi)的10.3.1.0/24、10.3.2.0/24這兩條明細(xì)路由，只能通過(guò)ABR路由器R2來(lái)傳遞，不存在路由選擇路徑。沒(méi)有必要獲取到其他區(qū)域的路由條目，也沒(méi)有必要獲取其他外部網(wǎng)絡(luò)的路由，更沒(méi)有必要獲取到明細(xì)路由。從ABR路由器R2獲取的明細(xì)路由沒(méi)有任何意義，可以使用一條靜態(tài)默認(rèn)路由替代去往其他區(qū)域的明細(xì)路由，減少了區(qū)域內(nèi)路由器的路由條目數(shù)量，避免消耗內(nèi)存資源，減小路由轉(zhuǎn)發(fā)延遲[15]。

2.3 完全末節(jié)區(qū)域類(lèi)型

一個(gè)區(qū)域做成末節(jié)區(qū)域，默認(rèn)路由有一條指向路由器ABR，使用默認(rèn)路由訪問(wèn)外部路由。將ABR功能更加強(qiáng)大一些，再額外做一些路由過(guò)濾，把其他區(qū)域的區(qū)域間路由不發(fā)給末節(jié)區(qū)域，因?qū)τ趨^(qū)域內(nèi)路由器已有默認(rèn)路由了，通過(guò)默認(rèn)路由可以訪問(wèn)外部網(wǎng)絡(luò)，也可以訪問(wèn)其他區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，這變成了完成末節(jié)區(qū)域。

區(qū)域內(nèi)路由器發(fā)送數(shù)據(jù)包去往其他區(qū)域的區(qū)域內(nèi)路徑，和發(fā)送數(shù)據(jù)包去往外部網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域內(nèi)路徑是相同的，都需要把數(shù)據(jù)包發(fā)送給路由器ABR，由它進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)出去。而區(qū)域內(nèi)路由器沒(méi)有選路過(guò)程，只要不是發(fā)送給區(qū)域內(nèi)的路由，都需要經(jīng)過(guò)路由器ABR。那么沒(méi)有必要將3類(lèi)LSA發(fā)送給區(qū)域內(nèi)路由器，現(xiàn)將路由器ABR功能升級(jí)，不但從內(nèi)外過(guò)濾4類(lèi)5類(lèi)LSA，還過(guò)濾3類(lèi)LSA，等于把區(qū)域間的路由也過(guò)濾掉，這時(shí)完成末節(jié)區(qū)域內(nèi)只能接收到本區(qū)域內(nèi)的1類(lèi)2類(lèi)LSA，對(duì)于其他區(qū)域訪問(wèn)和外部網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)都依靠路由器ABR下放特殊的3類(lèi)默認(rèn)路由來(lái)實(shí)現(xiàn)[18]。如圖7所示相同組網(wǎng)，只把區(qū)域area 1設(shè)置成完成末節(jié)區(qū)域后，區(qū)域內(nèi)路由器R1路由表有1類(lèi)2類(lèi)LSA 10.1.14.0/24和默認(rèn)路由0.0.0.0/0路由條目如圖7，相比末節(jié)區(qū)域缺省區(qū)域間路由，本實(shí)例中缺少了10.1.23.0/24這條路由。

圖7 完全末節(jié)區(qū)域內(nèi)路由器R1 OSPF路由表

選擇把一個(gè)非骨干區(qū)域設(shè)置成完成末節(jié)區(qū)域，路由器的路由表里面路由條目數(shù)量和LSA數(shù)量會(huì)再次減少，同時(shí)也減少路由器LSDB的大小，降低占用路由器設(shè)備資源。

2.4 次末節(jié)區(qū)域類(lèi)型

末節(jié)區(qū)域適用范圍是區(qū)域內(nèi)不允許存在ASBR(Autonomous System Boundary Router,自治系統(tǒng)邊界路由器)，不可以做路由重分發(fā)，既是做了重分發(fā)也無(wú)法傳遞。次末節(jié)區(qū)域解決了這樣的問(wèn)題，可以在這種區(qū)域內(nèi)存在ASBR做路由重分發(fā)。次末節(jié)區(qū)域用7類(lèi)LSA，運(yùn)用7類(lèi)LSA形式傳遞，使用范圍：在次末節(jié)區(qū)域內(nèi)傳遞。

次末節(jié)區(qū)域路由器ABR默認(rèn)會(huì)從外到內(nèi)過(guò)濾4類(lèi)5類(lèi)LSA進(jìn)入?yún)^(qū)域，同時(shí)增加一個(gè)功能，就是把區(qū)域內(nèi)7類(lèi)LSA轉(zhuǎn)換成5類(lèi)LSA并發(fā)送給其他區(qū)域。對(duì)于其他區(qū)域路由器并不清楚由哪臺(tái)路由器進(jìn)行的重分發(fā)，誤認(rèn)為發(fā)送5類(lèi)LSA的路由器是ASBR，其實(shí)并不然，只有次末節(jié)區(qū)域里路由器能接收到7類(lèi)LSA，才會(huì)知道真實(shí)的ASBR是哪臺(tái)路由器[19]。

如圖8所示，把a(bǔ)rea 1區(qū)域設(shè)置次末節(jié)區(qū)域，area 0區(qū)域?yàn)楣歉蓞^(qū)域，路由器R2作為ABR。路由器R3從外部靜態(tài)重分發(fā)進(jìn)OSPF協(xié)議內(nèi)的10.3.1.0/24、10.3.2.0/24這兩條明細(xì)路由，路由器R1從外部靜態(tài)重分發(fā)進(jìn)OSPF協(xié)議內(nèi)的10.1.1.0/24這一條明細(xì)路由。

圖8 次末節(jié)區(qū)域與骨干區(qū)域組網(wǎng)示例

路由器R2過(guò)濾4類(lèi)5類(lèi)LSA進(jìn)入area 1，R2作為ABR將路由器R3的10.3.1.0/24、10.3.2.0/24兩條路由重分發(fā)到區(qū)域area 0，通過(guò)7類(lèi)LSA默認(rèn)0.0.0.0/0下發(fā)到區(qū)域area 1，從而路由器R1可以達(dá)到域外10.3.1.0/24、10.3.2.0/24。

[R1]ip route-static 10.1.1.0 24 NULL 0

[R1]osfp 1 router-id 1.1.1.1

[R1-ospf-1]import-route static

[R1-ospf-1]area 1

[R1-ospf-1-area-0.0.0.1]nssa

[R2]osfp 1 router-id 2.2.2.2

[R2-ospf-1]area 1

[R2-ospf-1-area-0.0.0.1]nssa

路由器配置完成，查看路由器R1路由表，可以得到默認(rèn)下發(fā)0.0.0.0/0和區(qū)域area 0內(nèi)10.1.23.0/24路由，如圖9所示。另一方面，次末節(jié)區(qū)域允許存在ASBR，當(dāng)路由器R1的10.1.1.0/24重分發(fā)到OSPF時(shí)，將產(chǎn)生7類(lèi)LSA用于描述這條10.1.1.0/24外部路由，且在區(qū)域area 1內(nèi)泛洪。R2作為ABR將接收到這條7類(lèi)LSA并用于自己的外部路由計(jì)算，同時(shí)將它轉(zhuǎn)換成5類(lèi)LSA用于描述10.1.1.0/24路由發(fā)送給區(qū)域area 0。

圖9 次末節(jié)區(qū)域內(nèi)路由器R1 OSPF路由表

查看路由器R1的LSDB，如圖10所示,area 1中有1類(lèi)、2類(lèi)、3類(lèi)LSA，有兩條7類(lèi)LSA，一條是R1產(chǎn)生的，用于描述自身重分發(fā)引入的外部路由10.1.1.0/24；另一條是R2產(chǎn)生的默認(rèn)路由，用于描述路由器R3外部路由重分發(fā)進(jìn)OSPF內(nèi)的路由條目。

圖10 次末節(jié)區(qū)域內(nèi)路由器R1 OSPF LSDB表

2.5 完全次末節(jié)區(qū)域類(lèi)型

當(dāng)一個(gè)區(qū)域設(shè)置成完全次末節(jié)區(qū)域，且完全次末節(jié)區(qū)域內(nèi)有一臺(tái)路由器ASBR，要通過(guò)這臺(tái)ASBR進(jìn)行外部網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)，這種情況是不能實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)訪問(wèn)外部。因?yàn)锳SBR下放默認(rèn)的是7類(lèi)形式，ABR下放默認(rèn)是3類(lèi)形式。注意：根據(jù)OSPF動(dòng)態(tài)路由選擇協(xié)議規(guī)則，按照路由優(yōu)先級(jí)比較，默認(rèn)3類(lèi)路由比7類(lèi)路由優(yōu)先級(jí)高[20]。把非骨干區(qū)域配置成完全次末節(jié)區(qū)域時(shí)，路由器想通過(guò)ASBR訪問(wèn)外部網(wǎng)絡(luò)，只能通過(guò)明細(xì)路由來(lái)訪問(wèn)，默認(rèn)路由必須指向路由器ABR。完全次末節(jié)區(qū)域類(lèi)型喪失了選擇默認(rèn)路由指向的權(quán)利配置，非骨干區(qū)域內(nèi)默認(rèn)路由必須指向ABR，不能指向ASBR。

3 區(qū)域類(lèi)型區(qū)別分析

3.1 末節(jié)區(qū)域和完全末節(jié)區(qū)域類(lèi)型應(yīng)用區(qū)別

末節(jié)區(qū)域特性過(guò)濾4類(lèi)5類(lèi)LSA，區(qū)域內(nèi)下放一個(gè)3類(lèi)LSA默認(rèn)路由，末節(jié)區(qū)域內(nèi)路由器會(huì)接收到3類(lèi)默認(rèn)路由且默認(rèn)路由指向ABR。

完全末節(jié)區(qū)域特性相比末節(jié)區(qū)域，會(huì)過(guò)濾3類(lèi)LSA，把區(qū)域間的路由也過(guò)濾掉，完全末節(jié)區(qū)域內(nèi)只能接收到本區(qū)域內(nèi)的1類(lèi)2類(lèi)LSA，對(duì)于其他區(qū)域訪問(wèn)和外部網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)都依靠路由器ABR下放一條默認(rèn)路由來(lái)實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)。

在本文中相同的區(qū)域組網(wǎng)示例圖，非骨干區(qū)域分別做了末節(jié)區(qū)域和完全末節(jié)區(qū)域，觀察區(qū)域內(nèi)路由器R1的路由表變化,如圖11所示。

圖11 對(duì)比末節(jié)區(qū)域(a)和完全末節(jié)區(qū)域(b)路由器R1路由表

當(dāng)非骨干區(qū)域設(shè)置為Stub末節(jié)區(qū)域，區(qū)域內(nèi)路由器R1訪問(wèn)OSPF各區(qū)域使用路由明細(xì)，訪問(wèn)外部網(wǎng)絡(luò)使用默認(rèn)路由。而設(shè)置成完全末節(jié)區(qū)域，區(qū)域內(nèi)路由器R1訪問(wèn)本區(qū)域內(nèi)使用明細(xì)路由，其他區(qū)域和外部網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)均使用默認(rèn)路由。完全末節(jié)區(qū)域減少了LSA的產(chǎn)生和傳遞，LSDB數(shù)據(jù)表也變得簡(jiǎn)化，不會(huì)占用大量CPU和內(nèi)存資源，將設(shè)備資源更多地用于數(shù)據(jù)層面轉(zhuǎn)發(fā)，從而提高了整體網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠焚|(zhì)。

3.2 次末節(jié)區(qū)域和末節(jié)區(qū)域類(lèi)型應(yīng)用區(qū)別

當(dāng)一個(gè)區(qū)域設(shè)計(jì)成末節(jié)區(qū)域后，末節(jié)區(qū)域的邊界路由器會(huì)主動(dòng)的向區(qū)域內(nèi)下放一條默認(rèn)路由，幫助區(qū)域內(nèi)路由器通過(guò)這條默認(rèn)路由作為出口路徑來(lái)訪問(wèn)外部網(wǎng)絡(luò)，但次末節(jié)區(qū)域不會(huì)主動(dòng)下放默認(rèn)路由[21]。

對(duì)于次末節(jié)區(qū)域而言，區(qū)域內(nèi)可能存在ASBR，或者其他區(qū)域路由器也可能存在ASBR，這意味著多臺(tái)ASBR都有可能是AS連接外網(wǎng)的一個(gè)出口，有可能這兩個(gè)區(qū)域的兩臺(tái)路由器在區(qū)域內(nèi)下放的路由是相同的，兩臺(tái)路由器都有出口可能，這時(shí)默認(rèn)路由的指向不能確定。如果將默認(rèn)路由都指向次末節(jié)區(qū)域內(nèi)路由器ASBR；若其他區(qū)域的路由器ASBR是一個(gè)更好的出口，那么次末節(jié)區(qū)域內(nèi)路由器默認(rèn)路由指向是其他區(qū)域ASBR來(lái)訪問(wèn)外部路由。那么訪問(wèn)外部路由時(shí)有一個(gè)選擇路徑的空間，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)中根據(jù)需求，進(jìn)行選擇合適出口然后通過(guò)相對(duì)應(yīng)配置進(jìn)行下放默認(rèn)路由。

4 結(jié)論與討論

本文將OSPF動(dòng)態(tài)選擇路由協(xié)議應(yīng)用于衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)中，將每一個(gè)分系統(tǒng)劃分成一個(gè)區(qū)域，對(duì)非骨干區(qū)域設(shè)置不同類(lèi)型，其傳遞路由路徑方式不同。并分別對(duì)非骨干區(qū)域不同類(lèi)型進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳遞模擬仿真試驗(yàn)。

(1)劃分區(qū)域后網(wǎng)絡(luò)具有穩(wěn)定性和擴(kuò)展性，增加或減少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不需要重新做SPF計(jì)算，不影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的拓?fù)渥兓?，?jié)約路由器CPU和內(nèi)存資源，從而提升了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)傳輸效率，并且網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)品質(zhì)也得到提高。

(2)非骨干區(qū)域設(shè)置末節(jié)區(qū)域、完全末節(jié)區(qū)域、次末節(jié)區(qū)域、完全次末節(jié)區(qū)域4種不同區(qū)域后，區(qū)域內(nèi)每臺(tái)路由器訪問(wèn)其他區(qū)域或外部路由的路由條目改變，不用精確路由條目改用默認(rèn)路由來(lái)訪問(wèn)。

(3)劃分區(qū)域后路由器不需要接收大量路由條目、減少維護(hù)的LSDB數(shù)量，只需維護(hù)好下放到區(qū)域內(nèi)默認(rèn)路由來(lái)訪問(wèn)其他區(qū)域或外部網(wǎng)絡(luò)，在實(shí)際應(yīng)用中做到減少控制層面查詢(xún)和路徑選擇。

本文應(yīng)用OSPF路由動(dòng)態(tài)選擇協(xié)議區(qū)域類(lèi)型特性，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行OSPF路由動(dòng)態(tài)選擇協(xié)議時(shí)劃分區(qū)域，明顯看出SA在網(wǎng)絡(luò)中泛洪減少，路由表規(guī)模縮小，路由器控制層面路徑選擇和訪問(wèn)次數(shù)由多次降低到1～2次就可以達(dá)到目的網(wǎng)絡(luò)，整體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，同時(shí)也大大提升網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而提高了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男?。在部署中到大型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)中利用這一特性，在一個(gè)核心系統(tǒng)且多個(gè)分系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，使用區(qū)域劃分可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中分割若干分系統(tǒng)，并且各分系統(tǒng)之間相互獨(dú)立又相互聯(lián)系，達(dá)到整體系統(tǒng)之間互聯(lián)互通。今后在部署多系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)環(huán)境中可予以借鑒應(yīng)用。