OSPF路由协议分析与实现.doc

OSPF路由协议的分析与实现 引言 Internet上路由协议的使用现状 在路由器上使用的路由协议有静态路由协议和动态路由协议之分。静态路由协议不利用网络的信息，只是按照某种固定的规则去选择路由。这样，在网络的拓扑发生变化的时候，它不能及时的调整自己的路由信息，最多只是由操作人员偶尔对网络的状态的变化作出反应。由于它不能对网络的改变作出反应，故一般用于网络规模不大，拓扑结构固定的网络中。其优点是简单，高效，可靠。与之相反，动态路由协议则能根据网络拓扑的变化(比如某个网络端口不能工作)，在一段网络路由信息汇聚的时间后，计算出新的正确的路由，以适应网络流量和拓扑的变化。当然，动态路由协议也有不正常工作的情况，这就需要静态路由作为它的补充，在这里讨论的仅是动态路由协议。在自治系统内的路由器我们称之为内部网关，它们之间通过交换网络拓扑信息，来寻找可达路径。在此过程中所使用的路由协议，被称之为内部网关协议(IGP)。常见的IGP有：RIP，OSPF，IGRP，ElGRP等。在自治系统外的路由器被称之为外部网关，它们只通过交换可达信息，来寻找可达路径。连接两个自治系统的外部网关并不需要了解这两个自治系统的具体的网络拓扑，只需要了解通过它可以到达哪些网络。在此过程中所是使用的路由协议，被称之为外部网关协议(EGP)。常见的EGP有：EGP，BGP，BGP.4等。 课题研究的背景及意义 网络是信息的高速公路，它是靠作用于像立交桥一样的路由器将它连接并延伸的。路由器通过查找自己的路由表来获知该将信息往哪一条路上送，由此可知，路由器需要掌握网络的路由情况，而路由器又是通过路由协议来得到这一信息的，因此路由协议对路由器来说是非常重要的。路由协议的好坏会直接影响到路由器的性能。 目前应用较多的路由协议有RIP和OSPF，它们同属于内部网关协议，但RIP基于距离矢量算法，而OSPF基于链路状态的最短路径优先算法。它们在网络中利用的传输技术也不同。RIP是一个非常简单的路由协议，人们对它已经做了很深入的研究，并不断的对它进行改进。从产品的角度来说，应用它的路由器已经很成熟。但是，由于它自身的一些没有办法改变的原因，限制了它的适用范围，使得它只能适用于一些小规模的网络之中。从市场的角度来讲，随着Internet的发展，接入Internet的路由器也越来越多，路由负载不断增加，网络规模也不断扩大，需要适用于大规模网络的路由协议，以改善网络的性能。 OSPF是一种链路状态协议。对于链路状态协议来说，它向整个网络通告自己的邻居信息。因此，在这个协议中，各个网络节点不必交换通往目的站点的距离，而只需维护一张网络的“拓扑图”，在网络拓扑结构发生变化的时候可以及时更新这张图。各个路由器根据这张图，分别计算到不同目的地的距离，从而生成各自的路由表。OSPF根据接口的吞吐率、拥塞状况、往返时间、可靠性等实际链路的负载能力定出路由的代价，同时选择最短、最优路由并允许保持到达同一目标地址的多条路由，从而平衡网络负荷。OSPF支持不同服务类型的不同代价，从而实现不同QoS的路由服务。OSPF路由器不再交换路由表，而是同步各路由器对网络状态的认识，即链路状态数据库，然后通过Dijkstra最短路径算法计算出网络中各目的地址的最优路由。这样OSPF路由器间不需要定期地交换大量数据，而只是保持着一种连接，一旦有链路状态发生变化时，才通过组播方式对这一变化做出反应，这样不但减轻了不参与系统的负荷而且达到了对网络拓扑的快速聚汇。而这些正是OSPF强大生命力和应用潜力的根本所在。它解决了RIP所不能解决的一些问题。但是，由于它的复杂性，完全掌握该技术的团体和个人还是少数。人们对于它的研究也远远不如RIP那样深入。因此，有必要对该路由协议进行深入分析与研究。 OSPF动态路由协议中的路由计算 距离矢量算法RIP的不足 在适用于自治系统内部的路由器上，目前多采用的是RIP协议。RIP协议之所以被广泛应用，主要是因为它很简单。RIP协议是一种距离矢量路由协议。对于距离矢量路由协议来说，它告知邻居整个网络的拓扑。RIP通过周期性的将自己的路由表广播出去来实现这一点，这样还可以达到维护路由器之间的相邻关系的作用。但是简单也需要付出一定的代价： 对于庞大且复杂的网络来说，RIP可能根本无法胜任。虽然在网络的拓扑结构发生变化后，RIP会重新计算新的路由，计算到各个网络和路由器的距离值，在这种情况下，如果遇到距离值计算到无穷大等情况，计算就变得非常缓慢。为了加快网络的收敛速度，将16设置为极限值，在进行计数时，只要距离值达到16就认为两点之间不可达。这样就将RIP限制在小网络上使用了，因为在大规模网络上两点之间的距离值往往会大于16。 周期性的广播路由表将消耗大量的网络带宽。这个问题对于大规模网络，尤其