探讨OSPF协议的基本原理与实现

李竹申

摘要：随着科学技术水平的不断提升，越来越多的企业都开始自行构建网络信息管理平台，对于OSPF路由协议的应用也愈发普遍。该文首先就OSPF路由协议的基本原理进行探讨，其次阐述OSPF路由协议的实现配置，最后以区域组网系统为例，探讨OSPF路由协议的实现路径，实现OSPF路由协议应用效果的有效提升。

关键词：OSPF路由协议;区域组网系统;骨干区域

中图分类号：TP393        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）27-0030-02

路由协议包括多种类型，可按照路由算法进行类型划分，具体类型包括距离矢量类型与链路状态类型，其中OSPF路由协议是其中应用广泛的链路状态类型的路由协议。这种路由协议是基于Internet网络TCP协议，优化设计网络内部路由协议，保证信息传输效率及传输质量。

1 OSPF协议的基本原理

1.1 区域类型

OSPF协议在实际应用中，通过分层结构进行网络划分，使网络形成骨干区域及非骨干区域两种区域类型，通过这种方式，可以起到以下效果：其一，缩小LSDB区域规模。在网络架构中，LSDB被称作链路状态数据库，越大的LSDB规模，就会造成越大的路由器性能损耗，通过缩小LSDB规模，可以有效降低OSPF协议路由器门槛;其二，保证组织与管理的便捷性，可基于系统功能与地理位置，划分路由器位置区域，为系统管理提供便捷性;其三，隔离拓扑变化所产生的网络震荡，同区域的网络震荡并不会导致另一网络区域受到影响。骨干区域与非骨干区域之间存在差异性，二者地位并不平等，其中骨干區域起到路由学习中转作用，非骨干区域之间不具备直接连接效果，通过这种方式，可以有效规避区域环路问题的出现，所形成的网络结构与星型结构相类似。

1.2 路由器类型

OSPF协议所具备的路由器类型包括：（1）区域内路由器，即全部接口位于相同区域的路由器。（2）骨干路由器，即骨干区域中包含路由器的一个接口。（3）区域边界路由器，实现骨干区域与非骨干区域相互连接的路由器。（4）自治系统边界路由器即AS边界路由器，同时连接OSPF路由域及非OSPF路由域。外部路由是一种非OSPF路由域内的路由，可将非OSPF路由重新向OSPF路由域内进行分发，OSPF路由可以掌握进入OSPF域外的方法。

1.3 协议表格

OSPF协议所采用的表格包括：（1）邻居表。包含建立邻居关系的路由器，其中邻居关系与邻接关系有所不同，邻居关系与hello报文进行交互，达成的技术状态为2-way;邻接关系与hello报文进行交互，同时也交互了DD报文、LSR报文、LSU报文及LSAck报文，通过对LSA进行学习以达成更好的状态。通过定期发送hello报文以建立邻居关系[1]。（2）链路状态数据库。也被称作LSDB数据库，在相同路由区域内的路由器具备相同的LSDB。ABR所连接的区域不同，所具备的LSDB也有所不同，每个LSDB与不同路由区域相互对应。相同区域内，路由器可以实现LSDB的转换，形成带权有向图，运行算法，并进行节点路径最小化的计算。（3）路由表。即OSPF协议路由表，并非IP路由表，可采用SPF算法进行计算，采用最优路径对比其他协议的最优路径，以判断该路径是否为能够进入IP路由表的全局最优路径。

1.4 协议报文

OSPF协议包含的报文包括：（1）hello报文，通过该报文可以进行邻居关系的建立。（2）DD报文，可进行LSA摘要的交互，对自身所匮乏的LSA进行查找。（3）LSR报文，可就自身所缺少的LSA进行请求。（4）LSU报文，可将链路状态更新信息向对方发送。（5）LSAck报文可以用以确认LSU报文，可将其作为可靠性保障机制。一般认为，IP协议的可靠性有待提升，而OSPF报文被封装于IP报文当中，出于额外保障的考量，在OSPF协议中进行LSAck报文的设计。

1.5 网络类型

OSPF协议的网络类型包括四种，即Broadcast、NBMA、P2P、P2MP，可基于二层网络类型对上层网络类型加以确定。（1）P2P网络类型是当二层网络类型为PPP或HDLC时的情况下。（2）Broadcast网络类型是在二层网络类型为Ethernet的情况。（3）NBMA网络类型当其二层网络为帧中继的情况下。（4）P2MP在默认情况下，并不具备对应的二层网络类型，应对其加以转换。OSPF网络类型不一样，则其在所发送的hello报文也具备不一样的发送间隔，部分网络类型需要与DR及BDR相互配合，这还需要通过仿真实验的方式加以进一步确认。

2 OSPF协议应用配置

本次研究，谨就多区域OSPF协议配置方法进行讲解，在OSPF协议中，Lo1与Lo2位于不同的OSPF区域当中，应进行多区域OSPF配置以满足Lo1和Lo2信息通信的实际需求。实际上，在Area0上并未直接连接Area2，可通过虚拟链路的方式实现区域间路由的传递[2]。

完成配置的情况下，可满足Lo1及Lo2正常通信需求。经过OSPF多区域及虚链路的配置，所涉及的OSPF路由类型包括区域内路由、区域间路由及外部路由，外部路由中包括一类外部路由及二类外部路由，可按照不同优先级对外部路由进行排序。采用Wires hark可进行Hello报文结构的分析，确定报文字段值。在实际应用中，应充分考虑OSPF路由协议的具体应用场景，进行连接端口IP的确定，明确阈值信息，结合OSPF协议进行内部参数处理，交互链路状态。

3 OSPF路由协议的应用

以OSPF路由协议在区域组网中的应用为例进行探讨，区域组网的建设与运行，主要是一种网状网应用架构，该系统采用中心站点为主站，与网端固定站相结合进行设置，从而实现区域组网运行效率的有效提升。区域组网的实际运用中，应可合理设置固定站点及中心站点，采取合理的网络管理数据交换模式，实现数据信息的传输与管理工作。

在区域组网系统中，OSPF路由协议的基础应用可连接多站点以形成骨干区域，将传输站点作为通信网络骨干节点，形成后续业务节点网络组成模块之间的有效连接，连接站点会对区域业务通信情况造成直接影响，直接了连接网络管理终端，实现对于区域组网系统的多元化保护。OSPF路由协议在区域组网系统中的应用，可以合理划分骨干区域站点的连接方式，所采用的网络结构为广播性网络拓扑结构。

所采用的串行链路连接模式为多站点网络信号接入。可结合骨干区域站点，运行OSPF路由协议，充分考虑区域组网情况，进行连接端口IP的确定，明确阈值信息，结合OSPF协议进行内部参数处理，交互链路状态。并以此为基础，定期维护不同站点网络拓扑结构，运行相关网络机制，完成收敛操作，基于相同骨干区域的不同站点，可呈现不同链路状态信息数据，所产生的网络传输路径最短，所产生的路由协议表格较为完整。

区域组网的运行，可将网络站点作为独立路由器，并与OSPF路由协议链路状态相互结合进行计算，从最小条数层面加以考量，结合链路通信质量，区域相同的情况下，所采用的路由器所具备的拓扑数据信息库相同。可利用区域交界路由器连接相应区域，将整体区域组网作为独立的OSPF自制系统。采用整体区域网络区域内部技术模块的设置，采用路由器交换链路状态广播，设置连接状态数据库，划分多骨干区域，为不同模块骨干路由器的连接合理性提供保证。

OSPF路由协议具备网状路由的探测特性，这种特性会导致在实际的区域组网系统运行中，会产生较大的时隙占用。出于保证探测信息实际应用的需求，在区域组网系统中，OSPF路由协议只适用于站点较少的情况下，当通信站点数量增加，系统通信的临界时隙占用比例也会有所增加，影响数据传输效率，可能造成数据包缺失问题。出于对这一问题加以规避的需要，可通过OSPF路由協议星型网络探测的方式，实现区域组网系统通信间隙的拓展，有效提升数据信息的传输质量[3]。

4 结语

目前，许多企业都采用OSPF路由协议，考虑到其路由协议应用的广泛性，对OSPF路由协议的工作原理与实际应用进行探讨具备较大价值。为此应深入挖掘其技术理论，优化OSPF路由协议的应用配置，并探讨OSPF路由协议在区域组网系统中的有效应用方法，提升数据信息的传输质量。

参考文献：

[1] 骆贵新.OSPF协议在卫星通信网络的应用[J].电子技术与软件工程，2018（17）：34.

[2] 李炳彰，李雨菡，赵海强，等.一种基于对等体认证的OSPF协议安全增强方法[J].无线电工程，2018，48（07）：525-530.

[3] 程永青.浅谈OSPF协议的基本原理及其仿真[J].电脑知识与技术，2017，13（36）：30-31+41.

【通联编辑：代影】