探討OSPF協議的基本原理與實現

李竹申

摘要：隨著科學技術水平的不斷提升，越來越多的企業都開始自行構建網絡信息管理平臺，對于OSPF路由協議的應用也愈發普遍。該文首先就OSPF路由協議的基本原理進行探討，其次闡述OSPF路由協議的實現配置，最后以區域組網系統為例，探討OSPF路由協議的實現路徑，實現OSPF路由協議應用效果的有效提升。

關鍵詞：OSPF路由協議;區域組網系統;骨干區域

中圖分類號：TP393? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）27-0030-02

路由協議包括多種類型，可按照路由算法進行類型劃分，具體類型包括距離矢量類型與鏈路狀態類型，其中OSPF路由協議是其中應用廣泛的鏈路狀態類型的路由協議。這種路由協議是基于Internet網絡TCP協議，優化設計網絡內部路由協議，保證信息傳輸效率及傳輸質量。

1 OSPF協議的基本原理

1.1 區域類型

OSPF協議在實際應用中，通過分層結構進行網絡劃分，使網絡形成骨干區域及非骨干區域兩種區域類型，通過這種方式，可以起到以下效果：其一，縮小LSDB區域規模。在網絡架構中，LSDB被稱作鏈路狀態數據庫，越大的LSDB規模，就會造成越大的路由器性能損耗，通過縮小LSDB規模，可以有效降低OSPF協議路由器門檻;其二，保證組織與管理的便捷性，可基于系統功能與地理位置，劃分路由器位置區域，為系統管理提供便捷性;其三，隔離拓撲變化所產生的網絡震蕩，同區域的網絡震蕩并不會導致另一網絡區域受到影響。骨干區域與非骨干區域之間存在差異性，二者地位并不平等，其中骨干區域起到路由學習中轉作用，非骨干區域之間不具備直接連接效果，通過這種方式，可以有效規避區域環路問題的出現，所形成的網絡結構與星型結構相類似。

1.2 路由器類型

OSPF協議所具備的路由器類型包括：（1）區域內路由器，即全部接口位于相同區域的路由器。（2）骨干路由器，即骨干區域中包含路由器的一個接口。（3）區域邊界路由器，實現骨干區域與非骨干區域相互連接的路由器。（4）自治系統邊界路由器即AS邊界路由器，同時連接OSPF路由域及非OSPF路由域。外部路由是一種非OSPF路由域內的路由，可將非OSPF路由重新向OSPF路由域內進行分發，OSPF路由可以掌握進入OSPF域外的方法。

1.3 協議表格

OSPF協議所采用的表格包括：（1）鄰居表。包含建立鄰居關系的路由器，其中鄰居關系與鄰接關系有所不同，鄰居關系與hello報文進行交互，達成的技術狀態為2-way;鄰接關系與hello報文進行交互，同時也交互了DD報文、LSR報文、LSU報文及LSAck報文，通過對LSA進行學習以達成更好的狀態。通過定期發送hello報文以建立鄰居關系[1]。（2）鏈路狀態數據庫。也被稱作LSDB數據庫，在相同路由區域內的路由器具備相同的LSDB。ABR所連接的區域不同，所具備的LSDB也有所不同，每個LSDB與不同路由區域相互對應。相同區域內，路由器可以實現LSDB的轉換，形成帶權有向圖，運行算法，并進行節點路徑最小化的計算。（3）路由表。即OSPF協議路由表，并非IP路由表，可采用SPF算法進行計算，采用最優路徑對比其他協議的最優路徑，以判斷該路徑是否為能夠進入IP路由表的全局最優路徑。

1.4 協議報文

OSPF協議包含的報文包括：（1）hello報文，通過該報文可以進行鄰居關系的建立。（2）DD報文，可進行LSA摘要的交互，對自身所匱乏的LSA進行查找。（3）LSR報文，可就自身所缺少的LSA進行請求。（4）LSU報文，可將鏈路狀態更新信息向對方發送。（5）LSAck報文可以用以確認LSU報文，可將其作為可靠性保障機制。一般認為，IP協議的可靠性有待提升，而OSPF報文被封裝于IP報文當中，出于額外保障的考量，在OSPF協議中進行LSAck報文的設計。

1.5 網絡類型

OSPF協議的網絡類型包括四種，即Broadcast、NBMA、P2P、P2MP，可基于二層網絡類型對上層網絡類型加以確定。（1）P2P網絡類型是當二層網絡類型為PPP或HDLC時的情況下。（2）Broadcast網絡類型是在二層網絡類型為Ethernet的情況。（3）NBMA網絡類型當其二層網絡為幀中繼的情況下。（4）P2MP在默認情況下，并不具備對應的二層網絡類型，應對其加以轉換。OSPF網絡類型不一樣，則其在所發送的hello報文也具備不一樣的發送間隔，部分網絡類型需要與DR及BDR相互配合，這還需要通過仿真實驗的方式加以進一步確認。

2 OSPF協議應用配置

本次研究，謹就多區域OSPF協議配置方法進行講解，在OSPF協議中，Lo1與Lo2位于不同的OSPF區域當中，應進行多區域OSPF配置以滿足Lo1和Lo2信息通信的實際需求。實際上，在Area0上并未直接連接Area2，可通過虛擬鏈路的方式實現區域間路由的傳遞[2]。

完成配置的情況下，可滿足Lo1及Lo2正常通信需求。經過OSPF多區域及虛鏈路的配置，所涉及的OSPF路由類型包括區域內路由、區域間路由及外部路由，外部路由中包括一類外部路由及二類外部路由，可按照不同優先級對外部路由進行排序。采用Wires hark可進行Hello報文結構的分析，確定報文字段值。在實際應用中，應充分考慮OSPF路由協議的具體應用場景，進行連接端口IP的確定，明確閾值信息，結合OSPF協議進行內部參數處理，交互鏈路狀態。

3 OSPF路由協議的應用

以OSPF路由協議在區域組網中的應用為例進行探討，區域組網的建設與運行，主要是一種網狀網應用架構，該系統采用中心站點為主站，與網端固定站相結合進行設置，從而實現區域組網運行效率的有效提升。區域組網的實際運用中，應可合理設置固定站點及中心站點，采取合理的網絡管理數據交換模式，實現數據信息的傳輸與管理工作。

在區域組網系統中，OSPF路由協議的基礎應用可連接多站點以形成骨干區域，將傳輸站點作為通信網絡骨干節點，形成后續業務節點網絡組成模塊之間的有效連接，連接站點會對區域業務通信情況造成直接影響，直接了連接網絡管理終端，實現對于區域組網系統的多元化保護。OSPF路由協議在區域組網系統中的應用，可以合理劃分骨干區域站點的連接方式，所采用的網絡結構為廣播性網絡拓撲結構。

所采用的串行鏈路連接模式為多站點網絡信號接入。可結合骨干區域站點，運行OSPF路由協議，充分考慮區域組網情況，進行連接端口IP的確定，明確閾值信息，結合OSPF協議進行內部參數處理，交互鏈路狀態。并以此為基礎，定期維護不同站點網絡拓撲結構，運行相關網絡機制，完成收斂操作，基于相同骨干區域的不同站點，可呈現不同鏈路狀態信息數據，所產生的網絡傳輸路徑最短，所產生的路由協議表格較為完整。

區域組網的運行，可將網絡站點作為獨立路由器，并與OSPF路由協議鏈路狀態相互結合進行計算，從最小條數層面加以考量，結合鏈路通信質量，區域相同的情況下，所采用的路由器所具備的拓撲數據信息庫相同。可利用區域交界路由器連接相應區域，將整體區域組網作為獨立的OSPF自制系統。采用整體區域網絡區域內部技術模塊的設置，采用路由器交換鏈路狀態廣播，設置連接狀態數據庫，劃分多骨干區域，為不同模塊骨干路由器的連接合理性提供保證。

OSPF路由協議具備網狀路由的探測特性，這種特性會導致在實際的區域組網系統運行中，會產生較大的時隙占用。出于保證探測信息實際應用的需求，在區域組網系統中，OSPF路由協議只適用于站點較少的情況下，當通信站點數量增加，系統通信的臨界時隙占用比例也會有所增加，影響數據傳輸效率，可能造成數據包缺失問題。出于對這一問題加以規避的需要，可通過OSPF路由協議星型網絡探測的方式，實現區域組網系統通信間隙的拓展，有效提升數據信息的傳輸質量[3]。

4 結語

目前，許多企業都采用OSPF路由協議，考慮到其路由協議應用的廣泛性，對OSPF路由協議的工作原理與實際應用進行探討具備較大價值。為此應深入挖掘其技術理論，優化OSPF路由協議的應用配置，并探討OSPF路由協議在區域組網系統中的有效應用方法，提升數據信息的傳輸質量。

參考文獻：

[1] 駱貴新.OSPF協議在衛星通信網絡的應用[J].電子技術與軟件工程，2018（17）：34.

[2] 李炳彰，李雨菡，趙海強，等.一種基于對等體認證的OSPF協議安全增強方法[J].無線電工程，2018，48（07）：525-530.

[3] 程永青.淺談OSPF協議的基本原理及其仿真[J].電腦知識與技術，2017，13（36）：30-31+41.

【通聯編輯：代影】