OSPF动态路由协议在校园网中的应用研究

赵松

摘要：在现今这个网络时代，校园网络的建设非常重要。而在校园网建设中为了让校园网路由设计更加合理、高效，OSPF协议被提出并广泛应用于校园网路由设计中。本文从分析OSPF协议的基本信息入手，从而对校园网中的OSPF动态网络路由协议技术进行深入研究。

关键词：OSPF；路由协议；校园网前言

校园网是一个庞大的网络体系，网络性能决定了校园网的使用程度，而网络性能的好坏主要受制于路由协议技术，无论是在选择上还是设计上都会影响校园网的网络性能。而为了让校园网路由设计更加合理、高效，OSPF协议被提出并广泛应用于校园网路由设计中，这种内部网关协议可以在较广范围中应用，并能保证快速收敛，同时还能满足VLSM的应用要求。

2OSPF协议

OSPF属于路由协议的一种，是链路状态下的协议形式，其特征是路由器只需对自身的链路状态信息进行维护，将信息更新利用扩散方式实现传播与接收信息，并熟悉拓扑结构的自治系统，了解内部的链路状态信息。这种链路状态路由协议能够方便计算出路由器到目的地之间的最短路径，从而提高路由协议的工作效率。

2.1 OSPF的最短路径优先算法

在OSPF协议中，运用最短路径优先算法（又称SPF算法）之前需要把实际网络进行抽象化，绘制出有向图的形式，并以权值来确定图中所有的有向弧，而最短路径则需要通过权值来计算得出。SPF算法的计算原理很简单，即在计算网络中选择某一源节点，计算出它到各节点距离的最短值。在此算法中，网络图中所有的节点被统一归纳到两个集合内，S集合表示最短路径被求出的节点，R集合则表示沒有被求出的最短路径的节点，此外还包括一个矩阵cost元素，属于“带权邻接矩阵”范畴。其矩阵定义如下：

在计算最短路径时，可以利用v来代表源点，而后通过计算方法将v与其它节点之间的最短距离求解而出：

⑴将集合S、R分别初始化，令源节点v被S集合包含，其余节点则全包含于R集合；

⑵求解出源点v到网络图中所有节点的最短路径：

2.2 OSPF协议过程

为了确保OSPF协议在链路状态中信息更新与扩散的可靠性，需要创建一个逻辑连接，从而实现链路状态消息的传递与接收。一般情况下，OSPF将消息类型进行了五种分类：⑴Hello消息：又称为Hello协议，对周边路由器进行定期的消息交换，从而确保周边路由器之间邻接关系的维护；⑵Link State Update消息：该消息内容包括邻接路由器的连接关系、链路状态、路径花费，这些消息会定期在每个路由器之间进行传递，消息的更新也会通过路由器扩散到每一条链路状态中；⑶Link State Ack消息：该消息属于一个确认方式，用以保障扩散消息是否得到传递与确认；⑷Database Description消息：在路由器使用之时这个消息就要投入到消息传递的应用中，链路状态信息发送时会连带包含一个顺序号，这样接受者就能够从序号中辨别出消息与数据的更新状态；⑸Link State Request消息：每个邻接路由器之间都会互相交换各自的数据库消息，从而判断自身数据的更新状态，通过该消息渠道则可以接收到邻接路由器得到的最新数据与消息。

3OSPF动态路由协议在校园网中的应用

3.1 核心层

核心层在整个校园网络中占据了重要份量，主要实现网内的数据交换，以及负责骨干网络之间的信息传递，其具有高性能、高优化、高速畅通的优点。在OSPF中核心层属于骨干域，又称之为Area0，为了提高核心层中数据包在路由计算与传播的速度，OSPF构建了Area0的骨干区域，用以实现区域间的信息交换与数据传输，而数据传送只能在骨干区域得以实现。在校园网络中，核心层需要有三台路由交换机构成，从而满足教学区、生活区这两大区域的路由交换，而另外一台路由交换机则用来满足数据通信，以实现校园网和Internet之间的信息传递与数据交换。为了确保信息与数据交换时的可靠性，这三台路由交换机都是在遵循OSPF协议的基础上进行工作，此外还将静态路由方式运用在边界路由交换机中，从而保证路由与Internet连接时的稳定性。

3.2 汇聚层

在校园网络的接入层与核心层之间有一个连接纽带，那就是汇聚层。汇聚层在路由设计中充当着分解的作用，主要用于简化路由、汇聚路由信息，这样就能够降低核心层路由计算的压力。三层交换机充当着汇聚层的交换机，主要由多台路由交换机组成，汇聚交换机重点安放在校园中的教学区与生活区，根据这两个区域的地理位置来进行OSPF路由区域的划分，以本区域用户数量来决定汇聚交换机的台数。为了让路由交换机在内存与CPU上不至于负担过重，因而每台交换机只需负责本区域的连接任务以及实现链路状态数据库的资源共享，这种设计利于有效、合理的进行网络管理。在汇聚层与核心层的交换机之间存在着一个ABR（区域边界路由器）交接的路由端口，其功能主要表现在能将核心层与汇聚层之间的路由信息进行汇聚与交换。此外，利用VLSM与VLAN技术实现汇聚层与接入层路由的连接，以最终实现整个校园网络的运转。

[参考文献]

[1]崔建涛,王文冰,邓璐娟.基于虚拟机的OSPF动态路由协议的研究[J].郑州轻工业学院学报(自然科学版),2012,27(3):15-19.

[2]王笑娟,邹仁明,彭隽,班利军.OSPF在校园网中的实现[J].中国科技信息,2010(6):93-95.