OSPF協(xié)議的區(qū)域性能分析

藺玉珂

摘 要：介紹了OSPF協(xié)議中區(qū)域劃分的主要用途，重點對骨干區(qū)域的應(yīng)用進行了描述。

關(guān)鍵詞：OSPF；骨干區(qū)域

開放式最短路徑優(yōu)先OFPF（Open Shortest Path First）協(xié)議是IETF定義的一種基于鏈路狀態(tài)的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議，它從設(shè)計上就保證了無路由環(huán)路。OSPF支持區(qū)域劃分，支持觸發(fā)更新，能夠快速檢測并通告自治系統(tǒng)內(nèi)的拓撲變化。

1 OSPF的計算過程

每個OSPF路由器通過泛洪鏈路狀態(tài)通告LSA（Link State Advertisement）即向外發(fā)布本地鏈路狀態(tài)信息（例如可用的端口，可到達的鄰居以及相鄰的網(wǎng)段信息等等）。泛洪是指OSPF路由器之間發(fā)送及同步連接狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的過程。

每個路由器通過收集其它路由器發(fā)布的鏈路狀態(tài)通告以及自身生成的本地鏈路狀態(tài)通告，形成一個鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫（LSDB）。LSDB描述了路由域內(nèi)詳細的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。在同一個區(qū)域內(nèi)，所有路由器上的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫LSDB是相同的。

通過LSDB，每臺路由器以SPF算法計算出一棵以自己為根，以網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點為葉的最短路徑樹。SPF算法生成的是一棵無環(huán)的最短路徑樹。

每臺路由器計算的最短路徑樹相當(dāng)于到網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點的路由表。這樣OSPF路由器就能知道如何到達其他路由器。

2 OSPF劃分區(qū)域的作用

隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模日益擴大，當(dāng)一個大型網(wǎng)絡(luò)中的路由器都運行OSPF路由協(xié)議時，路由器數(shù)量的增多會導(dǎo)致LSDB非常龐大，占用大量的存儲空間，并使得運行SPF算法的復(fù)雜度增加，導(dǎo)致CPU負擔(dān)很重。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增大之后，拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的概率也增大，網(wǎng)絡(luò)會經(jīng)常處于“動蕩”之中，造成網(wǎng)絡(luò)中會有大量的OSPF協(xié)議報文在傳遞，降低了網(wǎng)絡(luò)的帶寬利用率。更為嚴重的是，每一次變化都會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中所有的路由器重新進行路由計算。

OSPF協(xié)議通過將自治系統(tǒng)劃分成不同的區(qū)域（Area）來解決上述問題。區(qū)域是從邏輯上將路由器劃分為不同的組，每個組用區(qū)域號（Area ID）來標(biāo)識。

在OSPF路由協(xié)議的定義中，可以將一個路由域或者一個自治系統(tǒng)AS劃分為幾個區(qū)域。在OSPF中，由按照一定的OSPF路由法則組合在一起的一組網(wǎng)絡(luò)或路由器的集合稱為區(qū)域（AREA）。

在OSPF路由協(xié)議中，每一個區(qū)域中的路由器都按照該區(qū)域中定義的鏈路狀態(tài)算法來計算網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，這意味著每一個區(qū)域都有著該區(qū)域獨立的網(wǎng)絡(luò)拓撲數(shù)據(jù)庫及網(wǎng)絡(luò)拓撲圖。對于每一個區(qū)域，其網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)在區(qū)域外是不可見的，同樣，在每一個區(qū)域中的路由器對其域外的其余網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也不了解。這意味著OSPF路由域中的網(wǎng)絡(luò)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)廣播被區(qū)域的邊界擋住了，這樣做有利于減少網(wǎng)絡(luò)中鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)包在全網(wǎng)范圍內(nèi)的廣播，也是OSPF將其路由域或一個AS劃分成很多個區(qū)域的重要原因。

隨著區(qū)域概念的引入，意味著不再是在同一個AS內(nèi)的所有路由器都有一個相同的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，而是路由器具有與其相連的每一個區(qū)域的鏈路狀態(tài)信息，即該區(qū)域的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫，當(dāng)一個路由器與多個區(qū)域相連時，我們稱之為區(qū)域邊界路由器。一個區(qū)域邊界路由器有自身相連的所有區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。在同一個區(qū)域中的兩個路由器有著對該區(qū)域相同的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫。

3 骨干區(qū)域

在OSPF路由協(xié)議中存在一個骨干區(qū)域（Backbone），該區(qū)域包括屬于這個區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)及相應(yīng)的路由器，骨干區(qū)域必須是連續(xù)的，同時也要求其余區(qū)域必須與骨干區(qū)域直接相連。骨干區(qū)域一般為區(qū)域0，其主要工作是在其余區(qū)域間傳遞路由信息。所有的區(qū)域，包括骨干區(qū)域之間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)情況是互不可見的，當(dāng)一個區(qū)域的路由信息對外廣播時，其路由信息是先傳遞至區(qū)域0（骨干區(qū)域），再由區(qū)域0將該路由信息向其余區(qū)域作廣播。

在實際網(wǎng)絡(luò)中，可能會存在backbone不連續(xù)的或者某一個區(qū)域與骨干區(qū)域物理不相連的情況，在這兩種情況下，系統(tǒng)管理員可以通過設(shè)置虛擬鏈路的方法來解決。

虛擬鏈路是設(shè)置在兩個路由器之間，這兩個路由器都有一個端口與同一個非骨干區(qū)域相連。虛擬鏈路被認為是屬于骨干區(qū)域的，在OSPF路由協(xié)議看來，虛擬鏈路兩端的兩個路由器被一個點對點的鏈路連在一起。在OSPF路由協(xié)議中，通過虛擬鏈路的路由信息是作為域內(nèi)路由來看待的。下面我們分兩種情況來說明虛擬鏈路在OSPF路由協(xié)議中的作用。

（1）當(dāng)一個區(qū)域與骨干區(qū)域沒有物理鏈路相連時

一個骨干區(qū)域必須位于所有區(qū)域的中心，其余所有區(qū)域必須與骨干區(qū)域直接相連。但是，也存在一個區(qū)域無法與骨干區(qū)域建立物理鏈路的可能性，在這種情況下，我們可以采用虛擬鏈路。虛擬鏈路使該區(qū)域與骨干區(qū)域間建立一個邏輯聯(lián)接點，該虛擬鏈路必須建立在兩個區(qū)域邊界路由器之間，并且其中一個區(qū)域邊界路由器必須屬于骨干區(qū)域。

（2）當(dāng)骨干區(qū)域不連續(xù)時

OSPF路由協(xié)議要求骨干區(qū)域必須是連續(xù)的，但是，骨干區(qū)域也會出現(xiàn)不連續(xù)的情況，例如，當(dāng)我們想把兩個OSPF路由域混合到一起，并且想要使用一個骨干區(qū)域時，或者當(dāng)某些路由器出現(xiàn)故障引起骨干區(qū)域不連續(xù)的情況，在這些情況下，我們可以采用虛擬鏈路將兩個不連續(xù)的區(qū)域0連接到一起。這時，虛擬鏈路的兩端必須是兩個區(qū)域0的邊界路由器，并且這兩個路由器必須都有處于同一個區(qū)域的端口。

4 總結(jié)

通過對OSPF中區(qū)域及骨干區(qū)域的作用進行分析，可以看出其在OSPF中所起到的重要作用，在具體配置過程中要對區(qū)域規(guī)劃好。

參考文獻

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