淺談通信網絡中OSPF協議應用與算法優化

摘 要：隨著科技與經濟的飛速發展，現代的通信網絡日益趨向智能化、數字化、寬帶化、個人化、綜合化。通信網絡中開放最短路徑優先（OSPF）協議的應用日益重要。本文介紹了開放最短路徑優先（OSPF）協議和通信網絡的相關概念，對OSPF協議的應用機制和算法優化進行分析。

關鍵詞：通信網絡 OSPF協議 應用 算法 優化

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（a）-0005-01

3G通信技術已被廣泛的應用，并日益向4G演進，通信網絡中接入站和傳輸點的數量呈倍數增長，且仍有快速增長的趨勢。通信網絡的站點網的能力及局部故障恢復保護機制的要求也變得更高。開放最短路徑優先（OSPF）屬于一類動態路由的選擇協議，它能夠快速查探運行網絡的拓撲改變，并能夠經快速的收斂計算無環路新路由，時間短并用數據流很小，已成現代的通信網組網最佳選擇。

1 通信網絡和OSPF協議的相關概念

1.1 通信網絡的相關概念

傳統通信網絡，也就是電話交換網絡，由交換、傳輸及終端組成。交換是終端信息交換中介體，傳輸是信息傳送媒體，終端是用戶的手機、話機、計算機和傳真機等。現代的通信網由專業的機構以工作程序和通信設備建立的相關通信系統，為社會、企事業單位及個人提供的各類通信相關服務總和[1]。因特網屬于新興通信網絡，它的正常運行，需要一系列的網絡協議的保證。

1.2 OSPF的概念

OSPF（Open Shortest Path First開放式最短路徑優先）屬于一個內部的網關協議（Interior Gateway Protocol，簡稱IGP），用在單一的自治系統（autonomous system，AS）內的決策路由。它能夠實現對鏈路狀態的路由協議，屬于內部的網關協議（IGP），因此，在自治系統的內部運作[2]。

2 通信網絡中OSPF協議應用

典型線通信網絡的組網，通信網中各站點使用OSPF協議形成層次結構的組網。依據實際的情況，骨干域能夠經以太網的線路，采用直接的連接多路接至機房的網管終端。或接至局域網及經2 Mbit/s的電路等方式與網管終端相連，構成多路保護的管理通道，通常情況下，上述連接方式將組合使用。

在光通信網中，OSPF協議相關的各域內的站點連接，通常采用廣播型的拓撲和點到點拓撲。對于同域內的各站點，啟動OSPF協議后，首先，需要進行手動的各端口的域值及IP等信息的配置，并初始化協議的內部相關參數，然后進行鄰居的發現和連接，并開始鏈路狀態的信息交互，同時，域內各站點需要進行定期的網絡拓撲檢測和更新。網絡收斂完成之后，同域內的各站點，具備了相同信息的數據庫，并依據信息計算構建自己為根最短的路徑樹，且路由表依據最短的路徑樹自動生成。

3 通信網絡中OSPF協議的算法優化

通常情況下，通信網絡會首先進行網絡拓撲的規劃，進行站點的手動配置，并開始調測到網絡監管[3]。網絡拓撲的規劃重點，指對于骨干網絡的布局，下級網絡通常隨業務動態擴充。使用OSPF協議的層次拓撲網絡，接入網絡站點的數量通常是骨干網數十倍。網絡建立中，前期骨干網絡的站點數量少，運維人員配備相對多，后期的非骨干的站點建立，工作量將成倍增長，運維人員將難以保證網絡正常高質量的運行，因此，開站流程環節的規范和簡化，已被運行商和設備的制造商廣泛的重視。

骨干網絡規劃好后，需要進行OSPF協議的算法的初始化和優化，促使非骨干的域內站點的接入，能夠自動進行正確域值和IP的分配，并保證網管的實時監控識別。

3.1 OSPF協議的通信網中Hello協議和總體方案優化

在使用OSPF協議的通信網絡中，鄰居的建立、維護及正確雙向通信，需要Hello協議的使用。建成底層的物理通道后，站點會對多播地址進行Hello包的發送，以動態的獲取鄰居的站點。收到正確的Hello包的站點，將報文中的信息加進自己Hello報文內，如果雙方的報文中均含有對方站點信息，通道的狀態變為2-Way，表示鄰居的建立成功。OSPF協議的算法優化基礎是鄰居建立。

非骨干域的站點沒有經正確的相關配置，需要于Hello協議的基礎上，增加新型配置的請求和答應包，在鄰居Down的狀態下運行，進行連接點和邊界的路由器正確配置連接，自動正確的分為完成域值和站點IP后，經邊界的路由器上報網管執行監管。

Hello協議總體方案優化，首先進行骨干域的網絡站點正確配置；無正確配置非骨干域的站點，入網后只能進行Hello包收發，不建立鄰居，鄰居站點控制于Down狀態；連接站點配置的請求包收到后，向邊界的路由器的站點進行轉發；會將錯誤hello信息丟棄。連接站點未正確配置站點，也將丟棄包，不予轉發。

邊界的路由器的站點分配和管理非骨干域IP信息表，對請求包判別后，分配區域值和IP信息。連接站點接受配置的響應包之后進行申請站點的轉發，申請站點的配置響應包收到后，啟用正確的配置入網，進行正常的OSPF協議和鄰居建立等。

3.2 站點運行流程的優化

非骨干域的站點，需要請求和應答機制的增加配置，進而得到正確域值和IP信息。對于邊界路由器的站點，需要算法機制的增加，進而完成域值和IP的維護和分配。

在進行邊界路由器的站點優化時，需要進行lP表的分配算法機制的增加，保證IP表連續性，提高查找的效率，進行先進先出（FIFO）的緩沖池的建立，進行多站點同時申請包處理。還需要進行IP表的記錄和分配功能的增加，及進行非骨干域IP表的定期維護，進行站點的lP信息的回收和刷新，使IP值能夠進行循環使用。需要進行非骨干域的站點信息動態上報至網管的支持功能的增加，使網管能夠動態的監管識別。

綜上所述，隨著網絡通信的快速發展，通信網絡OSPF協議組網的應用日益重要， OSPF協議能夠完成通信站點的網絡拓撲發現，根據實際的通信網絡建網情況，進行OSPF協議的算法改進和優化，能夠節省非骨干域的網絡建站的區域及IP信息的規劃配置，更加高效正確的實現網管的自動接入監管。隨著通信網絡規模的日漸擴張，OSPF協議的改進優化對通信網絡的發展具有重要意義。

參考文獻

[1] 邵國榮.OSPF應用研究[J].電腦知識與技術，2011，25（14）：67-29.

[2] 熊小兵，舒輝，董衛宇，等.基于簡化OSPF協議的自組織網絡[J].計算機工程，2009，33（4）：46-47.

[3] 黃國富.基于OSPF路由協議的GGSN應用[J].科學技術與工程，2011，23（12）：146.