應(yīng)用OSPF完成小規(guī)模城域網(wǎng)的互通

馬寧　陳曉輝

【摘 要】本文介紹了在小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中部署OSPF，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互通的基本實(shí)現(xiàn)方式，并且對(duì)一條路由成為OSPF路由的方式，尤其是OSPF協(xié)議中如何進(jìn)行路由聚合進(jìn)行了比較詳細(xì)的說明。

【關(guān)鍵詞】OSPF；ISIS

1.OSPF與ISIS的特點(diǎn)簡述

OSPF與ISIS雖然在協(xié)議原理上基本相同，但是由于兩種協(xié)議最開始時(shí)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)不一樣，所以在表現(xiàn)形式上還是存在一些不同之處的。受限OSPF是為TCP/IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，并且本身基于IP協(xié)議，相對(duì)來說比較容易實(shí)現(xiàn)，對(duì)于有一定TCP/IP協(xié)議基礎(chǔ)的用戶來說也更容易接受，但是也正是由于OSPF基于IP，所以對(duì)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議有比較嚴(yán)格的限制，不能適應(yīng)IPX、apar talk等網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議；對(duì)于ISIS協(xié)議來說，本身基于七層IOS網(wǎng)絡(luò)模型設(shè)計(jì)，直接基于鏈路層，所以對(duì)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議適應(yīng)性較強(qiáng)，最直觀的就是在網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議從IPv4過渡到IPv6時(shí)，ISIS協(xié)議本身幾乎沒有任何改變，自然ISIS的實(shí)現(xiàn)也是比較困難的，對(duì)設(shè)備是一個(gè)比較嚴(yán)格的考驗(yàn)。

由于目前大部分的網(wǎng)絡(luò)均應(yīng)用IP協(xié)議完成網(wǎng)絡(luò)層互通，并且OSPF協(xié)議更容易被網(wǎng)絡(luò)管理員所接受，所以O(shè)SPF協(xié)議的應(yīng)用比ISIS略廣，本文在實(shí)現(xiàn)小規(guī)模城域網(wǎng)的互通需求上，也選擇OSPF進(jìn)行討論。

2.實(shí)現(xiàn)方案

2.1概述

OSPF協(xié)議之所以能夠被大多數(shù)用戶所選擇，與他本身的特點(diǎn)是分不開的。完善的鏈路狀態(tài)機(jī)制，從機(jī)理上就防止了路由環(huán)路的產(chǎn)生；鄰居之間可選的驗(yàn)證功能，有效的保證了網(wǎng)絡(luò)層的安全；靈活的路由聚合功能，有效的減少了整網(wǎng)路由信息的規(guī)模，在減少網(wǎng)絡(luò)振蕩的同時(shí)，加快了收斂速度；路由信息的選優(yōu)方面，OSPF協(xié)議本身有比較完備的機(jī)制，我們可以通過多種方式控制流量的部署。當(dāng)然，對(duì)于OSPF來說，應(yīng)付大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的法寶就是area的劃分，雖然OSPF在進(jìn)行area劃分的設(shè)計(jì)上，是為了減小LSDB規(guī)模，減輕設(shè)備負(fù)載，但是設(shè)備和軟件開發(fā)技術(shù)發(fā)展至今，數(shù)通設(shè)備的性能已經(jīng)達(dá)到了比較高的水平，OSPF協(xié)議本身對(duì)一個(gè)area內(nèi)部設(shè)備的數(shù)目已經(jīng)不再有嚴(yán)格的要求，只是處于管理和路由收斂、網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)充性方面的考慮，才對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行area的劃分。

圖1 OSPF中進(jìn)行area劃分的典型組網(wǎng)

如圖1所示，對(duì)于規(guī)模不大的網(wǎng)絡(luò)，一般我們會(huì)把核心設(shè)備、各主要節(jié)點(diǎn)的落地設(shè)備共同部署在area 0當(dāng)中，對(duì)于各主要節(jié)點(diǎn)之下的網(wǎng)絡(luò)在獨(dú)立部署其他的非0 area。這樣一方面可以保證骨干區(qū)域的相對(duì)穩(wěn)定，同時(shí)各個(gè)非0 area可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜驮O(shè)備的調(diào)整。各主要節(jié)點(diǎn)的落地設(shè)備作為ABR，可以通過路由聚合對(duì)分支區(qū)域內(nèi)部的路由信息進(jìn)行有效的聚合，保證骨干區(qū)域的路由信息不產(chǎn)生頻繁的振蕩。

接下來的內(nèi)容，我們會(huì)詳細(xì)的介紹在上面典型組網(wǎng)中，如何進(jìn)行流量部署，通過什么方式進(jìn)行路由引入，還有就是如何有效的應(yīng)用路由聚合功能完成路由條目控制和路由信息的穩(wěn)定。

2.2網(wǎng)內(nèi)的流量部署

在上訴典型組網(wǎng)中，對(duì)于非0 area內(nèi)部的流量我們不作詳細(xì)分析，總之，對(duì)于只存在一個(gè)ABR的非骨干區(qū)域，本區(qū)域的所有上行流量都會(huì)通過這臺(tái)設(shè)備上行。我們主要來分析一下對(duì)于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浔容^完備的area 0，在這個(gè)組網(wǎng)中，RA、RB作為核心設(shè)備，我們假設(shè)RA、RB都有上行到外網(wǎng)的鏈路，一般情況下，我們希望整網(wǎng)的對(duì)外流量能夠同時(shí)應(yīng)用RA、RB的對(duì)外鏈路上行，并且在一條對(duì)外鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，全部流量能夠自動(dòng)切換到另一條鏈路上行。

圖2 通過cost值實(shí)現(xiàn)OSPF協(xié)議中的流量部署

本章開始時(shí)，我們已經(jīng)說過，OSPF并不能想BGP那樣“隨心所欲”的進(jìn)行路由策略控制，雖然OSPF本身也有比較多的路由選優(yōu)原則，但是留給用戶可控的參數(shù)確只有cost，自然我們?cè)谧髁髁靠刂频臅r(shí)候，也就只有這一種工具了。

OSPF協(xié)議中另外一個(gè)需要注意的問題就是默認(rèn)路由的發(fā)布，除了需要進(jìn)行必要的配置以外，OSPF默認(rèn)只有在本機(jī)有一條默認(rèn)路由的時(shí)候，才會(huì)向外發(fā)布type 5的默認(rèn)路由LSA。

2.3外部路由的引入

在網(wǎng)絡(luò)的接入層，一般設(shè)備的級(jí)別較低，部署OSPF對(duì)設(shè)備的壓力較大，而且，對(duì)于單鏈路上行的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋪碚f，配置靜態(tài)路由也同樣可以很好解決互通性問題。我們需要解決的問題是，如何將這些通過靜態(tài)或者直聯(lián)方式（運(yùn)行OSPF的路由器的下行接口作為終端的網(wǎng)關(guān)）接入的業(yè)務(wù)網(wǎng)段引入到OSPF協(xié)議中，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的互通性得到保證。

圖3 成為OSPF路由的兩種方式

將外部路由引入到OSPF中，有兩種方式：通過“network”命令將該端口使能OSPF，同時(shí)，該端口IP地址對(duì)應(yīng)的網(wǎng)段路由信息也會(huì)從在各類型LSA中有所體現(xiàn)，其他運(yùn)行OSPF的設(shè)備可以通過相應(yīng)的LSA計(jì)算出對(duì)應(yīng)的路由信息（這種方式只適用于直聯(lián)路由的引入）；通過“import-route”命令將其他協(xié)議發(fā)現(xiàn)的路由信息以type 5（在NSSA區(qū)域中以type 7形式）的LSA發(fā)布到OSPF中，每條外部路由對(duì)應(yīng)一條LSA。

以上兩種方式雖然都可以將外部路由引入OSPF，但是對(duì)于OSPF來說，通過兩種方式引入的路由信息是區(qū)別對(duì)待的。對(duì)于通過“network”命令引入的路由信息，在OSPF中是“內(nèi)部路由”，是OSPF根據(jù)最短路徑優(yōu)先算法精確計(jì)算出來的；對(duì)于通過“import-route”命令引入的路由信息在OSPF中是“外部路由（OSPF-ASE）”，沒有精確的拓?fù)湫畔ⅲ琌SPF協(xié)議本身并不保證這種路由信息出現(xiàn)環(huán)路，當(dāng)然，只有在IP地址分配錯(cuò)誤的網(wǎng)絡(luò)中（同一IP網(wǎng)段分配給多個(gè)地方使用），OSPF外部路由才有成環(huán)的可能。除了拓?fù)湫畔⒉煌晟埔酝?，OSPF-ASE路由在聚合方面也沒有OSPF路由靈活，我們會(huì)在下一節(jié)內(nèi)容中說明。

2.4路由聚合問題

路由聚合是減少路由條目的有效手段，OSPF本身支持路由聚合，但是對(duì)應(yīng)用路由聚合的位置和聚合的路由類型是有嚴(yán)格要求的。換句話說，OSPF的路由聚合并不是隨意在哪一臺(tái)設(shè)備上都能作的，而且在特定的設(shè)備上，可聚合的路由類型也是特定的：對(duì)OSPF“內(nèi)部路由”的聚合只能在ABR上操作，OSPF-ASE路由的聚合只能在ASBR上操作。

OSPF的路由聚合是在type 3 LSA和type 5 LSA上實(shí)現(xiàn)的。在ABR上，路由器會(huì)將每個(gè)area內(nèi)部的網(wǎng)段信息以type 3 LSA在其他area中發(fā)布的，自然在ABR上就可以對(duì)OSPF“內(nèi)部路由”進(jìn)行聚合。同樣，在ASBR上，路由器會(huì)將每一條外部路由以一個(gè)type 5的LSA進(jìn)行表述。除了ABR和ASBR以外的路由器不會(huì)主動(dòng)產(chǎn)生type 3和type 5的LSA，所以也不能對(duì)type 3和type 5的LSA作任何形式的改動(dòng)。對(duì)于ABR來說，本身就需要發(fā)布type 3的LSA，所以將多個(gè)type 3 LSA聚合為一個(gè)type 3 LSA不會(huì)對(duì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)洌瑢?duì)于ASBR對(duì)type 5 LSA的處理是同樣的道理。

結(jié)合上一節(jié)的內(nèi)容，在將直聯(lián)路由引入到OSPF中的時(shí)候，建議應(yīng)用“network”命令，這樣生成的OSPF“內(nèi)部路由”可以在ABR上進(jìn)行靈活的控制，有效防止非0 area內(nèi)局部網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的改變引起全網(wǎng)的路由振蕩。

以上內(nèi)容對(duì)在小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中部署OSPF協(xié)議時(shí)需要注意的問題進(jìn)行了說明，希望能夠?qū)︻愃频膽?yīng)用有一定的指導(dǎo)。