關于OSPF動態路由協議的優化分析

孟睿

中國民用航空西南地區空中交通管理局通信網絡中心 四川 成都 610000

引言

如今，OSPF動態路由協議被大量使用在網絡中，加之信息化建設持續深入，計算機網絡愈發成熟。為改善已落成的網絡結構，進一步突出網絡價值，深化在網絡裝置、路由協議方面的理解，有助于展現路由設備的作用，維護網絡穩定。

1 OSPF動態路由協議

計算機網絡環境里，路由器扮演轉運站的角色，網絡利用路由器完成數據轉發，而且轉發動作是依托于路由表。路由協議是一項TCP/P協議，其路由情況直接關系到接入網絡的使用效率。普通網絡能僅需利用靜態協議即可，但此種路由協議，會形成大量路由表，靜態路由通常不會關注網絡負載的問題，繼而無法隨著拓撲變化，調整路由效率。因而，在當前計算機網絡中，更傾向于動態協議，能直接計算出最優的網絡路徑。OSPF動態路由，采用先進的演算方法，以供快速確定計入路徑。保障寬帶收斂速率，支持較長的子網掩碼以及多設備接入，是如今應用較多的網關協議。動態路由協議的總體分類情況，按照角色路由協議對應范疇，能分成內外部兩種網關協議。前者基于自治系統內，后者則負責是各系統之間產生的傳輸輪換需要，OSPF比較常用的為前者。結合算法與路由協議，能分出路由狀態及距離矢量協議，其中后者涉及RIP與邊界協議。而前者和OSPF大致一樣，具體差異點是算法與計算確定路由的方式。另外，基于目的地址，協議類型包括單播與多播。結合網絡環境規模，可增加OSPF協議總量，但同時會擴大數據庫使用的存儲空間，運用SPF算法，能提高CPU本身任務量。OSPF LSA能控制路由數據流動性，優化OSPF運行效果[1]。

2 OSPF區域LSA類型

OSPF輻射范圍內的各臺路由器拓撲表均立足于LSA搭建，其中更涉及OSPF路由器本身接入鏈路的相關數據。在兩臺OSPF路由器構建鄰接關系后，能借助交換LSA完成各自數據庫的同時更新。一般情境下，OSPF路由器能借助多播手段，把自己LSA數據傳輸到所處區域內全部鄰接裝置，保證區域內全部OSPF路由器都帶有統一拓撲數據庫。如今，OSPF路由協議已經推出11類LSA，常用的類型包括下述六類。

其一，OSPF區域中全部路由器均能形成的LSA類型，其支持在初始形成區域中泛洪，向路由器提供全部鏈路與當前狀態。其二，此種LSA是通過DR產生，流轉在廣播多路的訪問空間以及NBMA內，功能是描繪所處網絡內全部OSPF路由器，其泛洪范疇和上一種相同，僅可存在于初始形成區域。其三，此類LSA是OSPF區域邊界的路由器形成，能泛洪于骨干范圍，支持向其他OSPF區域內的同位置類型路由器傳輸信息，其存在功能是為所處區域中路由器，傳輸可達的外部地址。其四，其同樣“誕生”于邊界路由器，但不能傳輸至末節區域，實際功能是往區域內路由器，傳達OSPF自治邊界路由器信息，應當強調的為：一方面，其目的地址并非網絡地址，為OSPF自治模塊中主機地址；另一方面，區域內有OSPF自治系統的邊界路由器，而此是形成該類LSA的基礎需要。其五，形成于自治系統的邊界路由器，能傳輸至不包括末梢區域在內的其他區域，實際功能是往OSPF自治系統中路由器，傳輸可達到的外部路由。其六，此類LSA在自治模塊的邊界路由器形成，和上一種之間的區別僅體現在泛洪范疇，僅能作用于初始形成的非純末梢，其余功能條件基本一致。

3 OSPF動態路由協議優化技術

3.1 OSPF LSDB過載保護

OSPF網絡環境中，為克服拓撲結構出現調整以及路由器配置出現問題等情況，而形成過多LSA，導致路由器內存與CPU資源被過度使用。技術員在完成基礎LSDB過載保護操作后，OSPF路由器會自動計算LSA當前存在的總量，此過程不包括自己形成的LSA。倘若得出的數量參數符合既定閾值，操作系統的日志記錄上會自動生成一條錯誤數據。假設得出總量不再既定閾值內，并且持續時長超過60s，OSPF進程會立即和全部鄰接終止關系，把拓撲數據庫內的信息全部清空。

基于三臺路由器構建OSPF自治系統，本節以R1路由器進行敘述。其屬于邊界路由器，其基本配置為：

路由器R1的LSDB可保存最多LSA總量是3。在LSA實際數量大于3，OSPF進程直接開啟忽略狀態，同時進行終止關系與清空拓撲數據庫的操作。假設該路由器的OSPF進程出現3次，則OSPF進程直接把暫時終止關系設置成永久性，僅能通過人工干預繼續使用。為檢驗配置的情況，借助sh ip ospf databse以及sh ip ospf 55，判斷過載保護操作及拓撲數據的狀況。經過分析后，此路由器OSPF進程啟動忽略狀態有三次，所以已經出現永久終止，而且拓撲數據庫內僅剩下第一類LSA。

3.2 傳播OSPF的默認路由

在OSPF自治系統和運營商的邊界路由器關聯后，假設建立路由重分布，進行互相通告，確保基礎訪問行為能正常進行，既擴大拓撲表與路由表的總量，同時又占用CPU資源，該種結構處理方式顯然不滿足應用需求。對此，應當在自治模塊邊界路由器處，搭建能直接連入邊界路由器的路由，該路由屬于靜態類型，把網絡傳送至路由器所在OSPF區域。根據當前的網絡架構建設情況，不包括OSPF特殊區域的ABR在內，其余區域內路由器不能產生同樣的靜態路由，而且可以實現在自治系統內傳送。目前也有手段能使OSPF其他區域路由器產生靜態路由，同時能在系統內傳送，此手段命令為default－inf o origin always。應當注意的是，借助此手段得到的靜態路由，會在OSPF拓撲表上形成第五種LSA記錄，相應指示符號是OE1以及OE2。在圖1所示的網絡拓撲基礎上，某邊界路由器R4，構成小型網絡。依舊以R1為例，其有關配置參數有：R1(config)#router ospf55；R1(configrouter)#default－inf o origin always//假設不加alwats，R1需形成一個默認路由，反之此命令不會有作用。為檢驗配置情況，以區域內R3為例，應用sh ip ospf databse以及sh ip route檢查拓撲數據路以及路由表內因此形成的第五種LSA總量，而拓撲數據庫內由外部生成一個第五種LSA[2]。

圖1 OSFP網絡拓撲圖

3.3 配置OSPF的路由匯總

在控制LSA泛洪規模以及拓撲數據庫和路由表總量、控制路由器CPU與內存消耗方面上，配置OSPF路由匯總起到顯著作用。目前OSPF路由匯總分成兩類模式，其一，操作于區域的邊界路由器上，該種模式下路由匯總功能是針對三類LSA，一般情境下，區域內第一種與第二種LSA均會變成第三種LSA。僅有保證區域中網絡地址為連續狀態，技術員才能借助此手段完成路由匯總。在邊界路由器的匯總處理后，拓撲結構出現變化，更新后的鏈路狀態數據也不能進行傳播，繼而讓其他區域內OSPF路由器不用對本路由表實施更新，提升數據網絡穩定性。其二，自治系統的邊界路由器，該種路由匯總能實現對第五種LSA的處理。經過匯總后，把信息傳輸至自治系統中，在默認設置條件下，無論何種充分發至OSPF系統中外部路由，均會產生第五種LSA通告。此處應強調的為：現實使用期間，任何路由匯總方式，均能形成一個黑洞接口，傳輸至該接口信息會直接丟棄。此種設置的意圖是為規避OSPF路由器應用默認路由，傳輸數據信息，導致路由從環路形成。

3.4 更改OSPF的鏈路開銷

在OSPF區域內路由器結束同步更新拓撲數據庫的操作任務后，SPF演算法便直接對比各條能接入所需網絡路徑，會產生的開銷值，通過對比分析，得出最優的路徑。其中的OSPF開銷值是根據鏈路帶寬計算得出，和其數值呈負相關。簡言之，鏈路寬度偏大，則開銷值較小，最佳路徑便是其中開銷值最低的一條。一般網絡情景中，串行鏈路對應開銷值是64，以太網鏈路則對應10。假設網絡環境是高速狀態，也就是鏈路帶寬至少達到100Mbit/s，實際開銷值默認值通常是1。但在此種網絡環境下，容易導致OSPF由于到達所需網絡的數條路徑實際開銷值均一致，所以不能確定出最佳路徑。為防止發生以上狀況，技術員需借助更改參數帶寬，以及調整接口連接的開銷值，實現結構優化，確保所有能到達所需網絡路徑，所持有開銷值呈現出差異化的特點。

3.5 借助分發列表進行過濾

大規模網絡環境中，可借助過濾路由數據，穩定網絡運行狀態，以免和用戶爭搶同一網絡帶寬，并控制路由器數據的占用率。普遍條件下，部分路由器資料不必出現在網絡中持續傳輸。比如，路由重分布期間，僅有部分特殊外部路由數據，才會利用自治系統中實現傳播。所以，現實優化操作中，技術員會選擇對此類外部路由數據加以過濾。目前，能過濾路由的手段較多，其中相對靈活并操作簡單的為分發列表。此項優化技術手段既能使技術員實現過濾處理，通過路由器特殊接口進出的路由數據，又能過濾掉重分布產生的外部路由數據。實際運用此項優化手段期間，應當特殊注意的為：一方面，距離矢量的路由協議上使用分發列表的方式，把其安排在IN以及OUT方向上，均能實現過濾路由數據。另一方面，假設在OSPF路由協議IN方向上設置分發列表，會因為分發列表不能過濾掉LSA數據的問題，造成本地路由器實現過濾的數據，依舊在關聯性路由器中有痕跡。倘若把OSPF路由協議OUT方向上，采取分發列表的設置手段，僅可以安排在ASBR上，所能發揮的過濾功能，只能作用在重分布至自治系統中的外部路由數據上[3]。

4 結束語

大中規模網絡中OSPF比較常見，雖然其布置于常規有線網絡環境時，能有較佳的表現，但無法在特殊網絡條件中有所作為。因而，在增加OSPF協議前，技術員一般會實施整體性優化設計，保障應用網絡可擴展能力，并維護路由器自身的效用。