毕业论文-多区域OSPF在网络互联中的应用和分析―基于华为3Com路由器的调试

目录摘要.........................................................................1第一章网络互联概述............................................................21.1网络互连的发展..............................................................21.2OSPF协议的研究现状.........................................................2第二章OSPF简介................................................................32.1OSPF概述...................................................................32.2OSPF的路由计算过程.........................................................32.3OSPF的相关基本概念.........................................................42.4OSPF的协议报文.............................................................52.5OSPF的LSA类型.............................................................5第三章OSPF的基本配置..........................................................73.1配置RouterID..............................................................73.2启动OSPF...................................................................73.3进入OSPF区域视图...........................................................83.4在指定网段使能OSPF.........................................................8第四章系统需求.................................................................94.1背景需求....................................................................94.2网络拓扑图..................................................................94.3配置步骤....................................................................94.4实现结果...................................................................11结束语.......................................................................14致谢...........................................................................14参考文献.......................................................................141摘要OSPF是近年来出现的优秀的动态路由协议，它以协议标准化强，支持厂家多而得到广泛应用。OSPF（OpenShortestPathFirst）协议是一种非常重要的路由协议，它采用链路状态路由的算法，具有快速的收敛性、多重路径选择以及对流量的负载均衡分担等特点。本文基于华为3COM(H3C)设备实现多区域OSPF进行研究和分析，以企业背景需求为对象进行案例分析。关键词：H3C；OSPF；多区域2第一章网络互联概述1．1网络互联的发展网络互联的起源要追溯到70年代中期，当时ARPA（AdvancedResearchProjectAgency）为了实现异种网之间的互连与互通，大力资助网间网技术的研究开发，于1977到1979年间推出了目前形式的TCP/IP体系结构和协议规范。1969年，ARPA建立了著名的ARPANET,ARPANET是最早出现的计算机网络之一，现代计算机网络的许多概念和方法便来自ARPANET。到了1979年．越来越多的研究开发人员投入到TCP/IP的研究开发之中。1980年前后．DARRA开始将ARPANET上的所有机器转向TCP/IP协议，并以ARPANET为主干建立INTERNET。INTERNET发展至今，已是目前国际上规模最大的计算机互联网。到1991年底世界上己有26个国家的5千多个网络连入INTERNET，其中包含了数千个组织的30万台主机，用户数以百万计。在中国,1996年前，使用INTERNET的用户寥寥无几，INTERNET的研究和使用仅限于大的研究机构和少数的大学。但是，INTERNET发展到现在，没有听说过和从没有用过INTERNET的人已经几乎没有了，INTERNET己逐步进入平常百姓家。收发EMAIL,上网已经是大部分人每天的一项必须的生活内容。随着网络承载业务的增多，实时业务的加入，IP电话,IP传真等业务的普及,INTERNET将会得到更大的发展。1.2OSPF协议的研究现状IETF(互联网工程任务组)为了满足建造越来越大的基于IP网络的需要，形成了一个工作组，专门用于开发开放式的、链路-状态路由协议，以便用在大型、异构的IP网络中。新的路由协议以已经取得一些成功的一系列私人的、和生产商相关的、最短路径优先(SPF)路由协议为基础，SPF在市场上广泛使用。OSPF由IETF在20世纪80年代末期开发，OSPF是SPF类路由协议中的开放式版本。最初的OSPF规范体现在RFC－1131中。这个第1版(OSPF版本1)很快被进行了重大改进的版本所代替，这个新版本体现在RFC－1247文档中。RFC－1247OSPF称为OSPF版本2是为了明确指出其在稳定性和功能性方面的实质性改进。这个OSPF版本有许多更新文档，每一个更新都是对开放标准的精心改进。目前使用的是版本2（RFC－2328）。3第二章OSPF简介2.1OSPF概述OSPF是OpenShortestPathFirst（开放最短路由优先协议）的缩写。它是IETF组织开发的一个基于链路状态的内部网关协议。目前使用的是版本2（RFC2328），其特性如下：适应范围——支持各种规模的网络，最多可支持几百台路由器。快速收敛——在网络的拓扑结构发生变化后立即发送更新报文，使这一变化在自治系统中同步。无自环——由于OSPF根据收集到的链路状态用最短路径树算法计算路由，从算法本身保证了不会生成自环路由。区域划分——允许自治系统的网络被划分成区域来管理，区域间传送的路由信息被进一步抽象，从而减少了占用的网络带宽。等值路由——支持到同一目的地址的多条等值路由。路由分级——使用4类不同的路由，按优先顺序来说分别是：区域内路由、区域间路由、第一类外部路由、第二类外部路由。支持验证——支持基于接口的报文验证以保证路由计算的安全性。组播发送——支持组播地址。2.2OSPF的路由计算过程每个支持OSPF协议的路由器都维护着一份描述整个自治系统拓扑结构的链路状态数据库（LinkStateDatabase，简称为LSDB）。每台路由器根据自己周围的网络拓扑结构生成链路状态广播（LinkStateAdvertisement，简称为LSA），通过相互之间发送协议报文将LSA发送给网络中其它路由器。这样每台路由器都收到了其它路由器的LSA，所有的LSA一起组成链路状态数据库。由于LSA是对路由器周围网络拓扑结构的描述，那么LSDB则是对整个网络的拓扑结构的描述。路由器很容易将LSDB转换成一张带权的有向图，这张图便是对整个网络拓扑结构的真实反映。各个路由器得到的是一张完全相同的图。每台路由器都使用SPF算法计算出一棵以自己为根的最短路径树，这棵树给出了到自治系统中各节点的路由，外部路由信息为叶子节点，外部路由可由广播它的路由器进行标记以记录关于自治系统的额外信息。各个路由器各自得到的路由表是不同的。此外，为使每台路由器能将本地状态信息（如可用接口信息、可达邻居信息等）广播到整个自治系统中，在路由器之间要建立多个邻接关系，这使得任何一台路由器的路由变化都会导致多次传递，既没有必要，也浪费了宝贵的带宽资源。为解决这一问题，OSPF协议定义了“指定路由器”（DR），所有路由器都只将信息发送给DR，由DR将网络链路状态广播出去。这样就4减少了多址访问网络上各路由器之间邻接关系的数量。OSPF协议支持基于接口的报文验证以保证路由计算的安全性；并使用IP多播方式发送和接收报文。2.3OSPF的相关基本概念1.RouterID一台路由器如果要运行OSPF协议，必须存在RouterID。若系统当前配置了Loopback接口IP地址，则选择最后配置的Loopback接口的IP地址作为routerid；若系统当前没有配置Loopback接口，则选取第一个配置并UP的物理接口的IP地址作为routerid。一般建议选择loopback接口的IP地址作为本机ID号，因为该接口永远UP（除非手工shutdown）。2.DR和BDRDR（DesignatedRouter，指定路由器）：在广播网络或者多点访问网络中，为使每台路由器能将本地状态信息广播到整个自治系统中，在路由器之间要建立多个邻居关系，但这使得任何一台路由器的路由变化都会导致多次传递，浪费了宝贵的带宽资源。为解决这一问题，OSPF协议定义了DR，所有路由器都只将信息发送给DR，由DR将网络链路状态广播出去，除DR/BDR外的路由器（称为DROther）之间将不再建立邻居关系，也不再交换任何路由信息。哪一台路由器会成为本网段内的DR并不是人为指定的，而是由本网段中所有的路由器共同选举出来的。BDR（BackupDesignatedRouter，备份指定路由器）：如果DR由于某种故障而失效，这时必须重新选举DR，并与之同步。这需要较长的时间，在这段时间内，路由计算是不正确的。为了能够缩短这个过程，OSPF提出了BDR的概念。BDR实际上是对DR的一个备份，在选举DR的同时也选举出BDR，BDR也和本网段内的所有路由器建立邻接关系并交换路由信息。当DR失效后，BDR会立即成为DR，并重新选举BDR。3.区域（Area）随着网络规模日益扩大，当一个网络中的OSPF路由器数量非常多时，会导致LSDB变得很庞大，占用大量存储空间，并消耗很多CPU资源来进行SPF计算。并且，网络规模增大后，拓扑结构发生变化的概率也会增大，导致大量的OSPF协议报文在网络中传递，降低网络的带宽利用率。OSPF协议将自治系统划分成多个区域（Area）来解决上述问题。区域在逻辑上将路由器划分为不同的组。不同的区域以区域号（AreaID）标识，其中一个最重要的区域是区域0，也称为骨干区域（backbonearea）。骨干区域完成非骨干区域之间的路由信息交换，它必须是连续的，对于物理上不连续的区域，需要配置虚连接（virtuallinks）来保持骨干区域在逻辑上的连续性。连接骨干区域和非骨干