OSPF路由协议在技工院校网络中的应用

OSPF路由协议在技工院校网络中的应用
随着技工院校办学规模的扩大、分校区的增加、校园网内部设备的逐渐增多、学生宿舍电脑数量不断增加，如何建立快速、便捷的校园网络成为技工院校网络建设的当务之急。

笔者学校校园网络经过初期建设虽已满足了广大师生上网的基本需求，但随着校园网络规模的扩大和接入计算机数量的增加，仍然有必要对校园网进行优化升级改造，笔者从ospf原理出发，结合校园网改造项目，简单介绍如何基于ospf协议建设和优化校园网网络方案。

广东省国防科技技师学院现主要由两个校区和若干个分校区组成，每个校区都由学生宿舍区、教学区组成，两个主校区和各个分校区已经建立局域网和互联网接口，但是两个主校区未能互联互通，主校区与分校区之前未能互通。

目前随着学校考试管理系统和协同办公系统（oa系统）的建立，迫切需要建立一个广域网，把整个学校的各个校区互联互通，保证教学信息能够及时、准确和快速地传输，满足教学管理、日常管理和整个学校办公自动化等需求，并在此基础上开发建设现代化的教学应用系统，实现智能型、信息化、快节奏、高效率的管理教学模式。

网络的建立将连接所有教学楼、实验楼、办公室及宿舍区中的pc，提供校内信息资源管理、事务管理、办公应用、课堂教学以及电子邮件、www等服务。

一、ospf路由协议介绍
1.ospf路由协议的基本介绍
优先开放最短路径（ospf）（open shortest path first）路由协议是internet网络tcp/ip协议族中一种内部网关路由协议，是internet ospf网络协议工作组于1991年制定出，并以internet 协议标准rfc1583确立下来，被广泛应用于internet路由器路由协议、atm交换机选路上的一种功能很强的通用性非常高的路由协议。

它是ietf组织开发的一个基于链路状态的自治系统内部路由协议。

在ip网络上，它通过收集和传递自治系统的链路状态来动态地发现并传播路由。

ospf具有支持大型网络、路由收敛快、占用网络资源少等优点，在目前应用的路由协议中占有相当重要的地位。

2.ospf协议的基本概念
（1）链路状态ospf路由器收集其所在网络区域上各路由器的连接状态信息，即链路状态信息（link-state），生成链路状态数据库(link-state database)。

路由器掌握了该区域上所有路由器的链路状态信息，也就等于了解了整个网络的拓扑状况。

ospf路由器利用“最短路径优先算法(shortest path first, spf)”，独立地计算出到达任意目的地的路由。

（2）区域ospf协议引入“分层路由”的概念，将网络分割成一个“主干”连接的一组相互独立的部分，这些相互独立的部分被称为“区域”(area)，“主干”的部分称为“主干区域”。

每个区域就如同一个独立的网络，该区域的ospf路由器只保存该区域的链路
状态。

每个路由器的链路状态数据库都可以保持合理的大小，路由计算的时间、报文数量都不会过大。

（3）ospf网络类型根据路由器所连接的物理网络不同，ospf将网络划分为四种类型：广播多路访问型（broadcast multiaccess）、非广播多路访问型（none broadcast multiaccess，nbma）、点到点型（point-to-point）、点到多点型（point-to-multipoint）。

（4）指派路由器（dr）和备份指派路由器（bdr）在多路访问网络上可能存在多个路由器，为了避免路由器之间建立完全相邻关系而引起的大量开销，ospf要求在区域中选举一个指派路由器(dr)。

每个路由器都与之建立完全相邻关系。

指派路由器负责收集所有的链路状态信息，并发布给其他路由器。

选举指派路由器的同时也选举出一个备份指派路由器，在指派路由器失效的时候，备份指派路由器担负起指派路由器的职责。

对广播型网络和非广播型多路访问网络，路由器使用hello协议选举出一个dr。

在广播型网络里，hello报文使用多播地址
224.0.0.5周期性广播，并通过这个过程自动发现路由器邻居。

在nbma网络中，dr负责向其他路由器逐一发送hello报文。

3.ospf路由协议的路由计算
ospf把整个网络看成一个自治系统(as)。

每一个as内若干个物理上相邻的路由器(router)、网络(network)组成area，这些area内部一般是不相交的，它们划分了整个自治系统。

spf算法是ospf路由协议的基础。

spf算法有时也被称为dijkstra 算法，这是因为最短路径优先算法spf是dijkstra发明的。

spf算法将每一个路由器作为根（root）来计算其到每一个目的地路由器的距离，每一个路由器根据一个统一的数据库会计算出路由域的拓扑结构图，该结构图类似于一棵树，在spf算法中，被称为最短路径树。

在ospf路由协议中，最短路径树的树干长度，即ospf路由器至每一个目的地路由器的距离，称为ospf的cost，其算法为：cost = 100×106/链路带宽。

在这里，链路带宽以bps来表示。

也就是说，ospf的cost与链路的带宽成反比，带宽越高，cost越小，表示ospf到目的地的距离越近。

举例来说，fddi或快速以太网的cost为1，2m串行链路的cost为48，10m以太网的cost为10等。

二、建立基于ospf协议的技工院校校园网络
1.选用ospf路由协议的必要性
（1）校园局域网网络相对复杂。

主校区和各分校区校园网络经过初期的建设已经具有一定的规模，随着办学规模越来越大，设备越来越多，子网越来越多，ip地址增长速度也越来越快，原有的静态路由协议由于配置繁琐，网管人员工作量大，已不适合现有规模的需要，需要引入一种动态路由协议来满足需求。

（2）原有各个校区的网络互相独立，随着教学管理、日常的管理和实现整个学校办公自动化等需求，需要建设广域网使所有校区互联互通，在此基础上开发建设现代化的教学应用系统，实现智能型、
信息化、快节奏、高效率的管理教学模式。

由于分校区多，分校区采用的网段不同，各个校区需要互联互通，采用静态路由协议配置复杂，不能实现动态的互联，建设高效自动互联的广域网，需要采用动态互联协议实现网络自动路由。

2.校园网的ospf区域划分
ospf协议引入“区域划分”的概念，将网络分割成一个“主干”连接的一组相互独立的子网，这些相互独立的部分称为“区域”，“主干”部分称为“主干区域”，每个区域如同一个独立的网络，其网络结构在区域外是不可见的，该区域的ospf路由器只保存该区域的链路状态。

对于主干区域，主要负责在区域之间分发链路状态信息。

这种分层次的网络结构能缩减部分路由器的ospf的路由条目，提高路由效率。

考虑到学校的现状和将来的发展，将每个主校区和分校区都独立划分为一个区域，从而保证各个局域网相互独立又能互联互通，具体的划分见下表。

同时考虑局域网内的网络安全，减少广播包的数量，将教学区、宿舍区和学生宿舍区分开，结合该校实际情况，分别设置不同的区域。

例如同和主校区的家属区子网10.100.0.0/16，办公区子网为10.101.0.0/16，学生宿舍区子网为10.102.0.0/16和
10.103.0.0/16，实验室机房子网为10.104.0.0/16。

这样可以根据源地址子网的不同，分别划分不同的区域，家属区划为area100，
办公区划为area101，学生宿舍区划为area102和area103，实验室机房划为area104等。

这样既可以使局域网内区域规模不至于很大，又可以保证与局域网骨干网络的连通性，保证各个区域以最小的跳数到达核心区域。

为了满足教学和办公的需求，各个分校区和主校区通过广域网互联，广域网互联采用ospf路由协议，整个广域网互联区域号为0。

3.广域网选择和ospf配置
（1）广域网选择和网络拓扑。

为了满足所有分校区都能相互连接，需要建立整个学校的广域网，考虑到所有校区均在广东省21个地级市以上城市内，可以租用现有网络运营商的网络组成广域网，从稳定性、经济性和扩展性等方面考虑，目前广域网采用2m的mstp 光纤接入网络；整个网络拓扑和区域如下图所示。

（2）ospf配置。

例如，同和校区主路由器ospf配置如下：
ospf适应于大型网络，可保证传输的可靠性和安全性。

在技工院校的校园网中，对ospf协议进行合理规划和优化，对于整个网络的可扩展性、稳定性都具有非常重要的意义。