基于OSPF 在中小企业的组网设计

邸 晖

(山西天然气股份有限公司，山西 太原 030032)

0 引言

计算机网络技术和应用的迅猛发展，推动了社会信息化程度的不断提高，而信息化需求的提升又推动着新的网络技术的涌现。这些技术使得网络在可扩充性、灵活性、透明性以及传输速率等方面都得到了很大提高。在众多的网络产品中，交换机对于构建高性能的网络起着至关重要的作用［1］。OSPF是互联网络工程任务组(IETF)内部网关协议工作组专为IP 开发的，作为Internet 通信体中RIP 后继的链路状态层次路由算法。OSPF 特性包括最少花费路由、多路径和负载均衡。国外不少著名公司已经不同程度上实现OSPF 协议。

1 OSPF 概述

1.1 OSPF 中的术语

OSPF(开放式最短路径优先)是一种基于开放标准的链路状态型路由选择协议，链路状态型路由器识别并且与它们的邻居通信，以便它们能够从网络的其他路由收集最新的路由信息［2］。OSPF 术语图如图1所示，其中涉及到很多术语:链路，是指一条由线路或传输路径组成的网络通信信道;链路状态，是两个路由器或者路由器接口之间链路的状态以及路由器与邻居路由器的联系;区域是指区域里面的每台路由器有相同链路状态信息;DR 指定路由器，一方面其功能是与该网络上的所有其它路由器建立毗邻关系，另一方面是DR向所有其他IP 网络发送网络LSA。

1.2 OSPF 邻居关系的建立和交换过程

在OSPF 网络中，路由器必须彼此获悉对方后才能共享信息。如图2所示。

在Down 状态下，OSPF 进程还没有与任何邻居交换信息;路由器以固定的时间间隔(通常10s)发送类型1(Hello)的分组，来与邻居路由器建立特殊的关系。当接口收到第一个Hello 分组后，路由器进入到Init 状态;每台OSPF 路由器都与同一个IP 网络中的所有邻居路由器建立双向状态或双向通信;双向状态是OSPF 邻居之间具有的最基本的关系，但要了解其他路由器的链路状态并最终建立起一张路由表，每个OSPF 路由器至少建立一个毗邻关系;“Exstart(准启动)”状态是建立全毗邻状态的第一步，在这一状态中两个邻居路由器用Hello 分组来协商他们之间的关系谁是“主”谁是“从”(具有最高OSPF 路由器ID的路由器为主)，并用DBD 分组来交换数据库信息。当路由器之间建立了主从角色后，就进入了“Exchange(交换)”状态;在交换状态下，邻居路由器使用类型2的DBD 分组来互相发送他们链路状态信息;在相互描述过各自的链路状态数据库后，路由器可以使用类型3的链路状态请求(LSR)分组来请求更完整的信息。加载状态结束后，路由器就进入了全毗邻状态。OSPF 相邻关系之间就是依靠通过各种状态的建立从而实现数据的交换［3］。

图1 OSPF 术语图

图2 状态转换图

1.3 OSPF 区域结构

在大型网络中，路由器链路组成的结构极其复杂，前往每个目的地路径为数众多。为减少SPF算法的计算量，加快收敛，链路状态路由选择协议通常将网络划分为区域。大体可分为中转区域和常规区域。中转区域:主要功能为快速、高效地传输IP 分组的OSPF 区域。常规区域:主要功能为连接用户和资源的OSPF 区域。常规区域通常是根据职能和地理位置划分的。常规区域又分为几类，包括标准区域、末节区域、完全末节区域和次末节区域。

2 OSPF 在中小型企业网络中可行性分析

OSPF 路由协议通过在同一区域内的路由上配置密码，可以使运行OSPF 路由协议的路由之间进行身份验证，只有密码相同的路由器之间才可以建立邻居关系，而密码不同的路由器之间不能建立邻居关系。通过邻居验证的方式，使得那些恶意破坏者，无法将自己的路由器连接到OSPF 网络中，从而不能用虚假的路由信息来欺骗其它的路由器。在中大型网络中使用的主要数据流控技术，一般有访问控制列表和基于策略的路由两种，相比访问控制列表，基于策略的路由能提供更加灵活的数据流控和更好的网络性能。

3 OSPF 在中小企业的网络设计

3.1 需求分析

某市准备要建设城域网，该城域网需要建立2个骨干机站，每个骨干机站有一台高级的核心路由器，通过将这2 台核心路由器相互连接，构成该市的城域骨干网。该城域网需要与省网的汇聚路由连接，省网由4 台路由器组成，相互连接组成一个环。这两台核心路由器都负责一定区域内的用户网络。用户网络可以是小区的宽带网络，也可以是企业网络。

通过连接企业网络，城域网可以成为一个中小型规模的ISP。而小区宽带和企业网络中的接入层路由器可以和骨干上的核心交换机相连，为终端用户和城域骨干提供连接和服务。

从设计网络要求，实施和维护成本，设备间的兼容和扩展等方面，OSPF 协议比较合适于大中型网络的设计。

3.2 网络设计介绍

骨干网由R1、R2、R3、R4 来组成，配置成OSPF 区域0，本城域网由R6和R7 组成，配置成OSPF 区域1(NSSA)。该区域能够允许区域内的路由器可以将其它类别的路由如静态、直连等路由重分布进入OSPF。其中IS－IS 区域可以作为中间区域不断扩容。

区域网出口，即两台区域网核心路由器，作为NSSA ABR，配置area NSSA no－summary，过滤骨干网及其它区域网的OSPF 路由进入本区域网内部，只会向区域网内其它OSPF 路由器通告一条汇总缺省路由。

在区域网出口ABR，配置area range，只向骨干网通告汇总后的区域网OSPF 内部路由。OSPF 内部路由是指OSPF路由进程中直接通告的路由。

在区域网出口ABR，配置summary－address，向骨干网通告汇总后的区域网OSPF 外部路由。OSPF 外部路由是指重分布进入OSPF的静态、直连等路由。

如果区域网出口ABR，也做ASBR 重分布其它路由进入OSPF，可以配置area 1 nssa no－redistribution no－summary，增加no－redistribution 选项后，重分布进入OSPF的外部路由，只会进入area 0，可以避免这部分重分布的路由进入区域网内部。设计拓扑图如图3所示。

图3 设计拓扑图

3.3 基本配置步骤

实际过程中是按照下面介绍的基本配置步骤对网络进行配置，从而实现对组网设配的重新配置而完成相应设备的OSPF 协议。

(1)准备网络

步骤1:根据拓扑图所示完成网络电缆连接。

步骤2:清除路由器上的所有配置。

(2)执行基本路由器配置

(3)配置并激活以太网地址和环回地址

步骤1:路由器上配置接口。

步骤2:验证IP 地址和接口。

(4)在DR 路由器上配置OSPF

(5)在BDR 路由器上配置OSPF

(6)在DRother 路由器上配置OSPF

(7)使用OSPF 优先级确定DR和BDR

(8)记录路由器配置

4 软件模拟测试

在PC 机上使用DynamipsGUI 软件，按照拓扑设计图完成环境搭建后，以R3 路由器为例，操作如下命令:

Router#show ip protocols //查看路由器的协议。

Router#show ip router //查看路由器的路由表。

Router#show ip ospf interface //查看路由器的运行OSPF协议的端口信息。

Router#show ip ospf neighbor //查看路由器的OSPF 邻居。

5 总结

以上设计是融合了多种网络协议，围绕OSPF为核心设计的中小型企业网络。在设计中IS－IS 协议或EIGRP 协议等，都通过OSPF 协议来连接，由于OSPF 协议可以层次管理，因而在设计网络时，能准确地定义边界。当OSPF 自治系统边界确定后，下面企业等不同用户接入，可以在边界进行汇聚重发布，而进入核心网络。而网络可以根据不同的用户群和不同的应用进行区域功能划分管理，同时也可以根据这些进行网络扩展。总的来说OSPF 协议是很适合中小型企业ISP 网络设计，尤其在目前全国实行天然气改造，众多企业参与的前景下，OSPF 协议在天然气组网开发中具有广泛的应用前景。

［1］吴功宜.计算机网络［M］.北京:清华大学出版社，2006.

［2］区羽.全球OSPF 技术发展状况及应用前景［J］.GlobalReport，2002(3):1.

［3］张宏科，张思东，刘文红.基于OSPF 协议的路由器原理与技术［J］.计算机工程与设计，2004，25(9):1485－1487.

［4］Cisco Systems 公司.思科网络技术学院教程(第三、四学期)［M］.第3 版.北京:人民邮电出版社，2005.

［5］Jeff Doyle，Jennifer DeHaven Carroll.TCP/IP 路由技术(第二卷)［M］.北京:人民邮电出版社，2007.

［6］Tsirtsis G，Srisuresh P.Network Address Translation－protocol Translation (NAT－PT)［M］.RFC 2766.2000.