OSPF区域规划在实际应用中的研究

摘 要：OSPF是一个典型的链路状态路由协议，能够解决许多距离矢量型路由协议所不能解决的问题，目前在移动网络逐渐IP化进程中，已广泛应用于软件交换的IP承载网、GPRS接入CMNET骨干网、DCN骨干网的IP网络上。本文从OSPF的路由算法和路由维护等方面来解释OSPF的工作原理，并分析了在实际应用中的城域网骨干流量引导问题。

关键词：OSPF区域规划；LSA类型；强制下发；非强制下发；OSPF多实例

中图分类号：F62 文献标识码：A

1 OSPF区域规划基本原理

1.1 OSPF区域规划引入的起因

OSPF能够在单个区域内进行，但单个区域扩大到包含数百个网络时，网络发生的变化就会真多，将出现如下几个问题：

SPF算法的频繁计算：任何一个网络变化，所有路由器都需要重新计算路由表，这样会占用非常大的CPU周期。

链路状态库过大：路由器为区域内每一个网络维护一条链路状态信息。

路由表过大：每台路由器为每个网络至少维持一条路由条目。

1.2 OSPF区域划分优点

LSU更新负荷降低：区域间通过归纳路由LSU即可，不必把一个区域的所有具体路由信息通告给其他区域。

SPF计算频率降低，节省CPU资源：由于具体的路由信息被限制在特定的区域内，所以当拓扑变化时并不是所有的路由器都允许SPF，只有区域内受影响的路由器需要重新计算路由表。

路由表更小：但是有多个区域是，区域内使用具体的理由条目，区域间可以使用归纳的路由条目。

1.3 OSPF区域类型

在多个区域环境下，不同的区域有不同的属性，OSPF的区域类型有以下几种：骨干区域（backbone area）、标准区域（standard area/normal area）、末节区域（stub area）、次末节区域（not-so stubby area，NSSA）、完全末节区域（totally stub area）。在多区域环境下，一个路由器期可能运行与不同的区域中，因此划分区域后，路由器的类型决定了什么样的数据流能够进入和离开区域，OSPF路由器划分类型如下：内部路由器、骨干路由器、区域边界路由器（ABR）、自治系统边界路由器（ASBR）。

1.4 区域划分的考虑要素

（1）每个区域（area）的大小

每个区域的大小需考虑到该OSPF区域类型，骨干区域或非骨干区域、本区域内各路由器的性能和CPU处理能力以及路由器间的链路传输状况。

（2）每个ABR上的区域数目

每个ABR都有其所连接区域的链路状态数据库（LSDB），假如一个ABR与5个区域连接，那么该ABR将保留着这5个区域的LSDB，如果区域过多就会影响到该ABR的性能，目前一般建议ABR最多连接3个区域。

（3）各区域的IP地址规划

区域内规划的网段尽可能连续，并考虑到后期的网络扩容，这样可以减少本区域聚合的LSA条目，从而减少网络中各路由器的LSDB的LSA数目，加快路由收敛速度。

2 城域网的案例分析

目前我们建设的IP城域网中，一般仅在城域网核心出口路由器上部署BGP接收骨干网国内汇总路由甚至Internet全球路由，城域网内部其它设备都通过部署指向核心出口路由器的缺省路由（0.0.0.0/0）引导上行流量，所以城域网内部缺省路由的规划部署是城域网路由规划的重点。

2.1 IGP强制下发缺省路由引导流量

在网络正常情况下的流量引导：2台核心出口路由器CR1、CR2上通过接收骨干网EBGP缺省路由引导上行流量到骨干网；2台核心出口路由器CR1、CR2同时以强制方式下发OSPF缺省路由，在所有的BR、AR、BAS设备上都会存在2条OSPF type5等值缺省路由引导上行流量负载分担到2台CR，整网实现了很理想的上行流量负载均衡。

在网络不正常情况下，流量导引就会出现异常。

问题1：当CR2至CMNET骨干网的上行链路2出现故障时，CR2还有一条IBGP路由经CR1后再到CMNET骨干网，因此城域网仍然有一半的上行流量经过CR2后再经CR1和CR2 间的链路绕行到CR1后再上行到CMNET骨干网。故障结果：次优路径链路5流量激增甚至占满，进而导致上行流量时延增大或丢失部分流量。解决方法通常是增加CR间带宽，但是无法解决次优问题。

问题2：当CR2至CMNET骨干网上行链路2和CR间链路5同时出现故障时，这时候CR2就从OSPF区域学到4条等值缺省路由，迂回BR后再经CR1到CMNET骨干网，因此，CR2到所连接的四个BR就形成缺省路由环路，导致城域网一半的出网上行流量转发跳数增大并有小部分流量过度循环（TTL=0）而直接丢失的严重效果。解决方法通常是CR2停止下发OSPF缺省路由，但是该方法在CR2使用强制下发方式下发缺省路由时无法实现。

2.2 IGP非强制下发缺省路由引导流量

使用IGP非强制方式下发缺省路由时，路由器首先检查本地路由表，仅当本地路由表中存在一条以上活动（active）的缺省路由且该缺省路由不是通过本OSPF进程学到的缺省路由时，路由器才会生成TYPE5缺省路由向整个OSPF路由域扩散；同时，路由器也学习本OSPF进程其它路由器下发的TYPE5缺省路由；如果学到本进程的OSPF缺省路由协议优先级优于当前路由表中的活动缺省路由，则路由器优选本进程OSPF路由并停止下发TYPE5的OSPF缺省路由。

结语

OSPF协议已经是一个非常成熟的协议，目前已广泛应用于具有一定规模和扩展型较好的网络，相对于RIP协议，避免了其过多的缺点；而就网络设备支持度来说，目前还有很多低端设备不支持ISIS，在以往的城域网建设中用IGP协议，OSPF一度成为首选。OSPF在流量工程上也有出色的表现，通过协议本身扩展，在流量工程中同ISIS一道解决大型网络中的流量布署问题。随着网络的发展，ISIS协议在骨干网也确实在蚕食OSPF的份额，但是在小型网络、企业网等特定环境下，OSPF依然是首选网络利器。随着IPv6的逐步上线，OSPFv3代码的重写，OSPF将会迎来新的未来。

参考文献

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[2]RFC 200309[Z].

[3]思科网络技术学院教程.CCNP 1高级路由cisco网络[M].北京：人民邮电出版社.

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