【文章內容簡介】 自身 。 （ 2） 雙向通信階段： 當 OSPF 路由器在接收到 的 別 的路由器傳來 的 hello包中看到了自己的 路由器 ID 時， 兩臺路由器 之間的 鄰居 雙向通信 會話已經 建立完成 了 。如果是在 廣播 型 網絡 和 NBAM 網絡 中， OSPF 路由器還要在這個 階段 中 選舉出 DR 和 BDR。 （ 3） 數據庫同步階段： 當 鄰居雙方 進入了雙向通信階段， 路由器會 開始 向其鄰居路由器發(fā)送可以描述自身鏈路狀態(tài)數據庫的 LSA，同時，路由器也會發(fā)送鏈路狀態(tài)請求數據包給它的鄰居來請求最新的 LSA。 （ 4） 完全鄰接階段 ： 當兩個路由器之間 通過 LSA 更新的鏈路狀態(tài)數據庫達到 同步 的時候， OSPF 路由器就會處于完全鄰接 （ full adjacency） 的關系。 OSPF 區(qū)域（ Area） 區(qū)域 OSPF 路由 協議由于使用了 鏈路狀態(tài) 數據庫和 較為 復雜的 SPF 算法，相比于 其他簡單 的 路由協議， 它 需要 耗費 一些 路由器內存和 CPU 處理能力 來保存數據庫和計算最短路徑樹 。 這樣， 當 自治系統(tǒng)內的 網絡 規(guī)模不斷擴大的時候， OSPF 協議桂林理工大學本科畢業(yè)設計?論文 8 對路由器的性能要求就會 變得 更加高 ，甚至 會 讓路由器的性能達到了極限。 同時，當網絡 規(guī)模在 擴大， 就代表 著 在 鏈路 上傳輸的鏈路 狀態(tài)信息 LSA 的增多 了 ， LSA的泛洪擴散和鏈路狀態(tài)數據庫的維護等相關處理仍然大大的加重了 鏈路上帶寬的消耗和路由器的 CPU 負擔。 對于 這種狀況 ， OSPF 協議 通過引入 區(qū)域 這一 個 概念 ，用來 減少 這些不利的影響。區(qū)域是 將一部分的 OSPF 路由器和 部分的 鏈路 劃分到一個邏輯的 子域中 ， 在分割了的子 區(qū)域 的自治系統(tǒng) (OSPF 域 )中， 每個區(qū)域 里面的 路由器不 需要 知道 它們 所在的區(qū)域之外的 網絡 拓撲 ，也不需要接收其他區(qū)域的 LSA。子域內的路由器只 需要 維護 它所在的區(qū)域 中 的鏈路狀態(tài)數據庫， 而不 需要 維護 其他的 鏈路狀態(tài)數據庫， 這樣 ，鏈路狀態(tài)數據庫的 內容和 大小 就會減少 ， 路由器 要處理 LSA 的 數量也會 減少， 這樣就 降低了對路由器內存 得要求 和 CPU 計算路由的負擔 ，并且將LSA 的泛洪 范圍限制這個子 區(qū)域 中 。 OSPF 域中 ，無論里邊 有 沒有劃分區(qū)域， 但是 必須 劃分 骨干區(qū)域。骨干區(qū)域也稱 Area 0（ 區(qū)域 0） ， 骨干區(qū)域的主要作用 就是把其他 區(qū)域 的 路由信息 進行 傳遞 。另外，骨干區(qū)域 一定要 是連續(xù)的（也就是 這個區(qū)域 中間不會 有 其他區(qū)域 穿過 ）。骨干區(qū)域之外其余 區(qū)域必須要和 骨干區(qū)域直接相連（但事實上 ，采用 虛擬鏈路 技術 可以不用直接相連 ）。 骨干區(qū)域 作為 OSPF域的 區(qū)域 中心， 負責 區(qū)域之間 的通信和 路由信息的 轉發(fā) 。普通 區(qū)域間 如果 要 進行 通信 ，必須 先要 經過 骨干區(qū)域，然后 再 通過域間路由 到 達目的區(qū)域，最后 才 會 被路由到目的區(qū)域中的主機。在骨干區(qū)域中的 ABR（區(qū)域邊界路由 器 ） 通告他們區(qū)域內的匯總路由到骨干區(qū)域中的其他路由器 ，而 這 些 匯總路由需要 在 骨干 區(qū)域內 進行 泛洪 ，當區(qū)域中的路由器都接收到這些匯總路由的時候，骨干區(qū)域內的路由器就知道如果要到達某個普通區(qū)域，就要先經過哪一個ABR，通過該 ABR 才能到達目的區(qū)域。 OSPF 的特殊區(qū)域及其特點 OSPF 是 定義了 區(qū)域 概念 的 劃分 層次結構 的 路由協議 ， OSPF 的區(qū)域 分為骨干區(qū)域和非骨干區(qū)域， OSPF 可以有幾 種特殊的區(qū)域： （ 1） 末梢區(qū)域： Stub Area 如果區(qū)域 是 自治系統(tǒng) 的網絡的末端 （ 處于網絡的 邊緣 ， 只于骨干區(qū)域相連接 ，也沒有 向區(qū)域或 AS 內注入 外部 路由 ） ， 為了減少路由條目 以減少內存消耗 、優(yōu)化網絡 以減少路由器 CPU 處理性能 的消耗 ，可以把這樣的 區(qū)域 設置 為末梢區(qū)域 。 在末梢區(qū)域中 只要 區(qū)域內的路由 和指向 ABR 的默認路由就能 進行 所有的 路徑選擇 ，設置 末梢區(qū)域 可以 有效 減少不必要的 LSA 的泛洪 占用帶寬 。 末梢區(qū)域阻止 4 類和5 類 LSA 進入該區(qū)域， ABR 會 向末梢區(qū)域 內 通告的一條 默認路由，這樣 減少該區(qū)域鏈路狀態(tài)數據庫的大小，因為去 到 其他 區(qū)域 都只能經過 ABR 也就不需要學習到5 類的 LSA 了，還要注意的是末梢區(qū)域不能配置虛鏈路。 （ 2） 完全末梢區(qū)域： Totally stubby Area 完全末梢區(qū)域除了 有末梢區(qū)域的特 點 外 ， 還阻止 了 3類的 LSA進入該區(qū)域（也就 阻止 了 域間路由 的 進入）， 完全末梢區(qū)域 只 會 通告默認路由的那一條類型 3 的LSA。 通過在 ABR 上 配置 末梢區(qū)域 的時候添加 關鍵字 nosummary 就能夠 讓 這個 區(qū)域變成完全末梢區(qū)域， ABR 會 通告 一條 默認路由到此區(qū)域，這樣該區(qū)域的 LSDB桂林理工大學本科畢業(yè)設計?論文 9 中就只有域內路由和默認路由， LSDB 就更簡潔了，但這種 類型的區(qū)域 只有 Cisco路由器 才能設置 。 （ 3） 非純末梢區(qū)域： NSSA 非純末梢 區(qū)域 允許自治系統(tǒng)外的路由重分布 到 OSPF 域 中 ， NSSA 和末梢區(qū)域相比， 它們都 阻止 了 4 類和 5 類 的 LSA，但 不同的是， NSSA 可以 有 ASBR， 即可以允許有外部的路由重分 布 到 AS 中 ， NSSA 區(qū)域 定義了 新的 特殊 類型 的 LSA—— 7類 LSA， NSSA 區(qū)域 允許 自治系統(tǒng)外 的其他 路由 通過 重分布 注入到 區(qū)域 中 ， NSSA區(qū)域內 的 ASBR 可以 學習到 外部路由 ，路由器將產生 7 類 LSA 在本區(qū)域中傳播 外部路由 ， 然后 在 ABR 處 將 7 類的 LSA 轉換成 5 類 LSA 傳播到其他 的 區(qū)域去，這樣NSSA 就 濾掉了從其他 區(qū)域的 ASBR 產生的 5 類 LSA 而保留了自身 產生的 5 類 LSA（轉換成了 7 類 LSA） 。 （ 4） 完全非純末梢區(qū)域： Totally NSSA 完全非純末梢區(qū)域和非純末梢區(qū)域的關系與完全末梢區(qū)域和末梢區(qū)域的關系一樣 ，除了通告一條指向 ABR 的默認路由的類型 3 的 LSA 外 ， 會阻止 其他 的 3類 和 4 類 的 LSA，完全非純末梢區(qū)域 只能 是 Cisco 廠商 的 路由器專用的。 LSDB 和路由表 在 OSPF 路由器中， LSA 會被保存在 它的 LSDB 中。 這些 有效 的 LSA 可以 描述一個路由器的鏈路接口狀態(tài)信息，而由它們構成的鏈路狀態(tài)數據庫則 描述 了 一個OSPF 區(qū)域 內 的網絡拓撲 結構。 這個 區(qū)域內的每一臺路由器都 需要 用這個 鏈路狀態(tài) 數據庫 中 的信息 通過 SPF 算法 計算 出 最短路徑樹，因此，區(qū)域 內 數據庫的 一致性 對于 構造出 正確的路由 表 來說，是非常 重要 的 。 路由器根據鏈路狀態(tài)數據庫中提供的 LSA 信息， 使用 Dijkstra 算法來 構造出 最短路徑樹，然后通過這個路徑樹來構建路由表 ， 當有數據 流量 需 要 被 轉發(fā)的時候，路由器會 查詢路由表來 選擇數據包的去向。 當路由器檢查一個數據包的目的地址時，它會通過路由表來選擇可以和目的地址精確匹配的 路徑 發(fā)送數據包，如果路由表中沒有匹配 的 條目，那么路由器將會 返回一個 ICMP 目的不可達的消息給那個數據包的源地址，并且把這個數據包丟棄。 第三章 大型網絡 中 OSPF 使用 設計 大型網絡 OSPF的設計 隨著企業(yè)市場業(yè)務信息化的要求，企業(yè) 需 要建立一個高速、高可靠性、擴展性良好、支持多業(yè)務的綜合網絡平臺。 當企業(yè)的網絡規(guī)模較大的時候，為了便于企業(yè)網絡 管理 ， 可以采用四級網絡 模型對網絡進行規(guī)劃，四級網絡即 核心網絡設置 省級網絡，省網下設市級網絡，然后再下設縣級網絡，縣級網絡中又有很多零散的末梢網點。 層次化結構的網絡系統(tǒng) 通常具有 高可靠性、 采用 擴展性強的網絡設備，以適度超前的技術 來構建 層次結構清晰 具有 高度冗余性 的網絡， 這樣才能夠 滿足未來 這 幾 年的網絡需求 的不斷擴大 。 OSPF 四級網絡，是以 OSPF 為主要技術，以 VPN 和 LACP、 PPPOE 等其他 技術桂林理工大學本科畢業(yè)設計?論文 10 為輔助架構的網絡平臺 ，能恰到好處的運用 有限 的條件以最低的成本 ， 相對 成熟的技術條件 來構造 出 一個 分層次的四級網絡系統(tǒng)，這個系統(tǒng)能夠 達到 企業(yè) 所期望建設 的 高速 、 高性能 、 支持多業(yè)務 、擴展性良好 的 大型 網絡系統(tǒng)。而且在設備 部署 時可以 根據層次劃分 按接入層、匯聚層 和 核心層的作用而 選用 不同價值的設備 ，從而 能節(jié)約企業(yè)的成本 ，合理的分配設備資源 ，更重要的是在 網絡 安全方面，采用了 VPN 網絡技術來 構建自己的專有網絡 ， 在 安全方面和經濟方面的優(yōu)勢也相對明顯。 OSPF 四級網絡系統(tǒng)是一個典型的 傳輸 骨干網的模型，整個系統(tǒng) 可以 分為核心層 和 匯聚層 ，還有 接入層三個層次 。系統(tǒng)的核心層，主要保證整個網絡的安全和穩(wěn)定， 有 強大的 QoS 和安全能力以及快速轉發(fā)處理能力，即高可靠性，性能和吞吐量。 匯聚層 主要 是 保證 數據的 傳輸 質量。 匯聚層的設備 必須 有 能夠 保證 所有 接入層設備 需要傳輸的數據能夠正常且高質量 地 傳輸 ，并 且 能夠 提供 向上到達 核心層 的 鏈路。系統(tǒng)的接入層，主要保證終端 主機 能夠簡單方便的接入系統(tǒng) ， 便捷 和安全， 因此接入層 的設備可以選用 稍微 低成本 但是需要保證有 較多的端口供設備的接入 。 OSPF 四級網絡系統(tǒng)有以下幾個主要的特點： 有 信息交換的安全性、 能 保證 網絡的穩(wěn)定性、 提供 優(yōu)的 網絡性能 、 還有能夠提供 擴 展性 。安全性：不同的地點采用 VPN 技術，安全性能達到專線質量；網絡穩(wěn)定性：采用大型路由協議 OSPF，能快速收斂，擁有完美防環(huán)機制，并且采用了 LACP、 HSRP 等冗余備份技術使之能夠達到穩(wěn)定狀態(tài)；性能優(yōu)越性：在 該系統(tǒng) ，每個地點劃分成不同的 區(qū)域 ，通過PPPOE 的方式與主網實現聯接，而不需要過多的成本。 高度 擴展性： 提供網絡冗余，方便以后添加設備 擴展網絡。 系統(tǒng)需求分析 通過對一些典型的專線網 絡進行考察、分析以及實際的用戶市場調查，要求本系統(tǒng)具有以下的功能 ： （ 1） OSPF 四級網絡核心層的需求分析 核心層的核心設備相互冗余，備份，需要滿足大量 PC 接入上網并實現線速轉發(fā)。 擁有強大的 QoS 和安全能力有效的保證網絡高速高效的要求，保證服務器不被病毒木馬等攻擊和侵略。 （ 2） OSPF 四級網絡系統(tǒng)匯聚層的需求分析 匯聚層是 向下連接 接入層 ，向上連接 核心層的關鍵節(jié)點，是介于 網點 節(jié)點和核心節(jié)點之間的網絡，用于將 底層傳送需求集中，所以要有比較高的網絡傳送速率。要保障鏈路的穩(wěn)定性，且要保證帶寬的需求，所以要采用鏈路端口匯聚。 （ 3） OSPF 四級網絡系統(tǒng)接入層的需求分析 接入層設備主要用于內網眾多接入點的擴展端口，為了避免市場規(guī)模的不斷擴大，接入點將不斷擴增，帶來的弊端。我們采用全千兆線速轉發(fā)高速要求，組建內部全千網絡。為了避免商業(yè)機密的泄露，我們采用分配用戶名等保密機制，并且部署于接入層設備上，采用 IP 和 MAC 地址綁定，這樣只有專用的電腦才能訪問公司內部的資源。 接入層的接入用戶是 非常 多的，因此接入層應該選擇能提供更多接口的 交換設備。 桂林理工大學本科畢業(yè)設計?論文 11 系統(tǒng) 設計 系統(tǒng)框架設計 在設計 OSPF 四級網絡系統(tǒng)的時候，采用的是層次 化模式， 把 拓撲圖分成 三個層次， 三個層次 分別 為 核心層 和 匯聚層 還有 接入層 。 在這個整體設計中， 還 要同時 考慮到信息的量以及設備的性 能要求來和設備能否支持未來網絡的擴展。 根據 系統(tǒng)的層次化模式 和 OSPF 的區(qū)域概念， 首先 把所有的網點 按照 四個級次羅列出來，即省、市、縣和 營業(yè) 網點。 在整個設計中， 由于 大量的信息交換 要在上層進行 ，在這個區(qū)域當中，我們把這塊區(qū)域劃分成這個項目中的主要區(qū)域Area 0。所有的 數據 都要通過這個區(qū)域來 發(fā)送 、學習和交換。 省內的核心層的路由器可以放在 Area 0 骨干 區(qū)域 內。在省市縣交接處，放置 區(qū)域邊界 路由器。 在市和省一級的連接區(qū)域，我們設置成 Area 2，我們 把核心的交換機放在這個 區(qū)域 。 核心交換機要求有 高性能 和高穩(wěn)定性 ， 只有高性能的設備才能滿足在核心層對 大量 數據的處理、轉發(fā) 和 交換。 Area 0 和 Area 2 屬于層次化模型中的核心層。 在對 縣鎮(zhèn)這一 級次進行劃分的時候 ， 要考慮以下的情況： （ 1） 我們在這 個 區(qū)域要發(fā) 送 、轉發(fā) 和 交換的 數據相比核心層的數據量 要少得多 。 （ 2） 我們這個區(qū)域是 網絡的邊緣 ，在設備的性能方面要求不是很高。 所以，我們可以把這 個層次 相關的設備 劃分成 一個 邊緣 區(qū)域。 這