基于OSPF的网络设备无缝割接技术探究

【摘 要】网络设备无缝割接是业务主干网络在网络设备主备切换和系统升级时保证数据正常转发的基本需求。本文通过深入分析OSPF的原理及应用方式，提供了一种可以通过OSPF达到业务网络中网络设备无缝割接的目的的技术应用手段。

【关键词】OSPF；路由器主备切换；无缝割接

0 引言

随着网络应用技术的不断发展，网络在人类工作、生活中已然占有举足轻重的地位，而主干网络的网络设备无缝割接技术也越来越受到人们的重视。如何更完美的实现网络设备无缝割接以满足主备切换或协议重启时转发业务不中断的需求，是现阶段各厂商研究的重点之一。本文通过深入研究OSPF原理，提供一种可以实现业务网络中网络设备无缝割接的技术应用手段，这对复杂业务网络中主干网络设备无缝割接有着重要的意义。

1 OSPF简述

OSPF（Open Shortest Path First开放式最短路径优先）是一种链路状态动态路由协议，通过IPv4包头中的目标地址来查询路由表从而转发IPv4数据包，是最常用的内部网关协议之一。[1]OSPF动态路由协议可以快速地探知自治系统（autonomous system，AS）中拓扑的改变，并在收敛后通过SPF（最短路径优先算法）计算出新的无环高效路径。由于OSPF收敛速度快并且仅使用很小的路由流量，因此成为各网络设备配置中常用的动态路由协议。

2 OSPF原理

在OSPF动态路由协议中，路由器通过洪泛（flooding）将其自身的状态传送到整个自治系统中，而每台路由器都维护一个描述整个自治系统拓扑结构的数据库来存储各路由器的状态数据，这个数据库被称为链路状态数据库（LSDB）。[2]同一区域内所有的路由器都有着同样的链路状态数据库，各路由器根据OSPF链路状态数据库中的数据构建出一棵以其自身为树根的最短路径树。最短路径树给出了到自治系统中各网络的路径，各路由器计算出的到同一网络的无环高效路径将完全一致。

OSPF协议通过将自治系统划分成不同的区域来解决大型网络中产生的LSDB过大、SPF计算过于频繁的问题。

OSPF使用两层分层区域结构：

1）骨干区域：骨干区域将其他OSPF区域连接起来，通常没有终端用户，它负责快速、高效的传输IP分组的OSPF区域。骨干区域也叫OSPF区域0，是OSPF网络的核心。

2）非骨干区域：非骨干区域通常是根据职能或者地理位置划分的，主要功能为连接用户和资源。默认情况下，所有的非骨干区域必须与骨干区域直接相连。非骨干区域分为标准区域、末节区域、绝对末节区域、次末节区域（NSSA）以及绝对末节NSSA共5种类型。

3 OSPF度量值

OSPF度量值为开销（cost），用来比较到达同一网络的不同路径的链路情况，以获得到目标网络的最佳路径。默认情况下，OSPF根据接口的配置带宽来计算OSPF的开销，默认公式为“100/以Mpbits为单位的带宽”。因此如果修改了链路带宽，OSPF开销也将相应的变化。

在OSPF网络中，常使用更改某些链路的带宽以强制改变OSPF对到达某些网络最佳路径的认定。这种方式可以使运行OSPF动态路由协议的路由器形成所期望的路由路径。

4 割接简述

网络割接又叫网络迁移，是指对运行网络物理或者逻辑上进行更改。通常，业务运行网络要求24小时不间断，而割接一般都是对正在使用的线路、设备进行操作，所以网络割接将会直接影响到上面承载的业务，因此如何保证网络上承载的业务不中断是网络改造升级中最关键的一步。而无缝割接指的是对正在使用的线路、设备进行升级改造操作并保证在网络上面承载的业务不中断的网络割接技术。

5 使用OSPF达到无缝割接实现过程

在某网络中心更新网络设备的割接过程中，需要把原核心路由器A替换成核心路由器B，但是为了保证核心业务网络上承载的业务24小时不间断，因此要求替换核心路由器必须使用无缝割接方式。具体割接方式如下：

1）配置替换路由器B的OSPF

配置替换路由器B的OSPF，以保证替换路由器B一旦接入网络后能够与原网络中核心多层交换机C、D以及防火墙设备E正常建立邻居关系。具体命令如下：

2）替换路由器B的度量值修改

由于新核心路由器B为全万兆路由器，而原核心路由器A为全千兆路由器，因此若直接不加修改的替换路由器B加入网络后，如不人为干预三层交换设备C与D将使用OSPF路由协议进行路由表的学习与计算，并且SPF算法使用带宽为单位选择最优路径，选路业务数据会直接从新设备链路上通过，会因为在OSPF的LSDB没有完全收敛完成前有可能会出现业务中断。由于网络中心有无缝割接需求，所以在割接过程中不能让新核心路由器B直接占上线。需在核心路由器B在连入网络前将各层级联接口配置如下命令：

ospf cost 100

通过该命令将替换路由器B的接口开销修改为100，而原千兆路由器A的接口开销为1，因此替换路由器B计算出来的线路为次优线路，不会影响现有网络运行，可以进行接下来的上线工作。

3）替换路由器B接入网络并检查收敛情况

将替换路由器B接入网络中，并在替换路由器B上通过network命令开启各接口OSPF进程，与直连设备建立邻接关系，进行上线，并使用display ospf peer命令观察邻接关系是否为全连接（FULL）状态，到达FULL状态代表新核心路由器上线完成。恢复替换路由器B接口的OSPF开销值，关闭并撤除原核心路由器A，网络中心核心网络设备的无缝割接完成。

6 结束语

随着网络的不断发展，网络业务的重要性不断升级，这对于核心网络中网络设备割接的要求也越来越严格，本文通过对OSPF技术原理的探究，形成一种可以达到业务网络中网络设备无缝割接的技术应用手段，这对于大部分核心业务网络的割接有着重要的意义。

【参考文献】

[1]马素刚.路由协议OSPF的研究与仿真[J].计算机系统应用，2016.

[2]刘海峰.解析CISCO设备中OSPF路由协议邻居关系建立的过程[J].产业与科技论坛，2011.