基于GNS3的多区域OSPF网络仿真

基于GNS3的多区域OSPF网络仿真
作者：王娜
来源：《价值工程》2014年第25期
摘要：本文使用GNS3仿真多区域的OSPF网络，验证并分析路由节点的邻居信息、链路状态数据库及路由表。

通过在区域边界路由器上使用路由汇总，对比之前的路由表，区域内部路由器维护的路由条目显著减小。

Abstract： The multi-area OSPF Network is simulated by GNS3 simulator， the link state database and routing table are displayed and analyzed. After using route summary in the area border router， the routing tables maintained by the internal routers are reduced significantly.
关键词：路由；OSPF；GNS3；网络仿真
Key words： routing；OSPF；GNS3；network simulation
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）25-0236-02
0 引言
OSPF即开放最短路径优先协议，它是IETF开发的一个基于链路状态算法的自治系统内部路由协议。

链路状态路由选择协议的每台路由器与它的相邻路由器之间建立邻接关系，并向它的邻居发送链路状态通告（LSA）[1][2]。

每台路由器在数据库中保存一份收到的LSA备份，构成链路状态数据库。

路由器使用Dijkstra算法对相同的拓扑数据库进行计算，得出最优路径。

OSPF协议具有支持大规模网络、网络收敛速度快、无自环、支持可变长子网掩码、支持多区域划分、支持路由验证等特点[3][4]。

1 多区域OSPF
为了解决大规模网络内部的拓扑频繁变化导致LSA通告过多，OSPF路由长时间无法收敛等问题，通常将大型的OSPF网络分隔为多个较小的、可管理的区域（area）。

在区域边界可以进行路由汇总，减小了路由器维护的路由表，减少了LSA泛洪的范围，有效地把拓扑变化产生的影响控制在区域内，提高了网络的稳定性[5]。

划分区域后的OSPF网络，包括骨干区域、标准区域、Stub区域、完全Stub区域、NSSA区域和完全NSSA区域。

区域之间不能直接交换路由信息，区域间的路由交换必须通过Area 0，即OSPF的骨干区域进行。

其它区域必须和骨干区域Area 0直接连接[6]。

2 仿真环境建立
仿真基于GNS3，路由器平台为CISCO3640，IOS文件为c3640-js-mz.122-13b.image，模拟三个区域的OSPF网络，分别为区域0、区域1和区域2，area0与area1通过R3相连，area0与area2通过R2相连，网络拓扑如图1所示。

3 仿真结果分析
3.1 查看路由信息
OSPF路由器的链路状态数据库同步后，运行SPF算法来计算到达目的的最佳路由。

通常在OSPF的路由表中会看到直连路由、区域内部路由、区域间路由以及外部路由等[9]。

在R1上使用sh ip rout可以看到如下信息：
Gateway of last resort is not set
O IA 192.168.4.0/24 [110/20] via 192.168.1.2，00：03：30，Ethernet0/0
O IA 192.168.5.0/24 [110/20] via 192.168.2.2，00：03：36，Ethernet0/1
C 192.168.1.0/24 is directly connected，Ethernet0/0
C 192.168.2.0/24 is directly connected，Ethernet0/1
O IA 192.168.3.0/24[110/20] via 192.168.1.2，00：03：30，Ethernet0/0
R1是区域0的区域内部路由器，可以看到R1的路由表包含了两条直连路由192.168.1.0和192.168.2.0，这是因为这两个网络是R1有物理接口直接相连的网络。

R1的路由表还包含了三条OSPF区域间路由192.168.4.0、192.168.5.0和192.168.3.0，这三个目的网络分别位于不同的区域，因此需要区域间路由来实现数据包的转发。

3.2 使用路由汇总
在R4上做4个环回接口地址分别为172.16.0.1/24～172.16.3.1/24，并通过OSPF发布相关网络的链路状态信息，在R1上显示路由表可以看到多了四条区域间路由：
Gateway of last resort is not set
172.16.0.0/32 is subnetted，4 subnets
O IA 172.16.1.1 [110/21] via 192.168.1.2，00：04：39， Ethernet0/0
O IA 172.16.0.1 [110/21] via 192.168.1.2，00：04：49， Ethernet0/0
O IA 172.16.3.1 [110/21] via 192.168.1.2，00：04：29， Ethernet0/0
O IA 172.16.2.1 [110/21] via 192.168.1.2，00：04：39， Ethernet0/0
O IA 192.168.4.0/24 [110/20] via 192.168.1.2，00：26：47，Ethernet0/0
O IA 192.168.5.0/24 [110/20] via 192.168.2.2，00：26：55，Ethernet0/1
C 192.168.1.0/24 is directly connected，Ethernet0/0
C 192.168.2.0/24 is directly connected，Ethernet0/1
O IA 192.168.3.0/24 [110/20] via 192.168.1.2，00：26：56，Ethernet0/0
在区域边界路由器R3上使用路由汇总：R3（config-router）#area 1 range 172.16.0.0 255.255.252.0，此时，在R1上显示路由表可以看到4条区域间路由汇总为一条路由，显著减少了路由表条目。

Gateway of last resort is not set
172.16.0.0/22 is subnetted，1 subnets
O IA 172.16.0.0 [110/21] via 192.168.1.2，00：00：18， Ethernet0/0
O IA 192.168.4.0/24 [110/20] via 192.168.1.2，00：33：31，Ethernet0/0
O IA 192.168.5.0/24 [110/20] via 192.168.2.2，00：33：39，Ethernet0/1
C 192.168.1.0/24 is directly connected，Ethernet0/0
C 192.168.2.0/24 is directly connected，Ethernet0/1
O IA 192.168.3.0/24 [110/20] via 192.168.1.2，00：33：39，Ethernet0/0
4 结论与展望
从上述仿真结果分析可以看出，将OSPF网络划分成多个区域后，区域内部路由器可以只维护本区域的链路状态数据库。

当OSPF网络内部有大量节点时，可以在区域边界进行适当的路由汇总，或者适当的使用末节区域，一方面可以使本区域的链路状态变化不会影响到其它区域，另一方面可以显著减小OSPF路由器维护的路由表的大小[10]。

参考文献：
[1]黄向农，曾毅夫，谭永欣.关于OSPF路由优化技术的探讨[J].实验技术与管理，2012，29（2）：104-108.
[2]王中武，李大双，胡薇.OSPF向移动Ad Hoc网络扩展的一种新方法[J].通信技术，2013，46（2）：35-38.
[3]蔡步凯，曹敏，戴锦友，杨萍.OSPF协议在多主控系统中的同步设计探究[J].网络与信息工程，2014，1：97-99.
[4]孔令晶，曾华燊，李耀.等级OSPF网的安全保护方案[J]. 计算机应用，2013，33（8）：2212-2217.
[5]杨思杰，徐明伟，王文东.基于OSPF的保护隧道实现研究[J].微计算机应用，2011，32（1）：1-8.
[6]徐国天.基于OSPF路由欺骗的“黑洞”攻击及防御措施研究[J].信息网络安全，2012，11：10-12.
[7]余正红，钟伟，杨华勇.基于扩展的OSPF新型光传输设备的设计和实现[J].光通信技术，2013，9：32-34.
[8]杨子江，张兴明，张建辉.利用区域划分算法降低OSPF路由表计算开销[J].微计算机信息，2005，21（9）：92-94.
[9]商荣亮，张晓哲，郦苏丹.面向IP快速路径切换的OSPF冗余路径算法[J].计算机技术与发展，2011，21（6）：1-8.
[10]马世佳，董平，张宏科.一体化标识网络下OSPF路由协议的实现[J].计算机技术与发展，2012，22（11）：22-26.。