OSPF协议及链路状态算法

E
（4）修改各自的路由表
A 的路由表 Net Y Net Y a2 a1 1 4
路 由 表
B
C
路 由 表

根据各自计算的 SPF树刷新路由表
A a0 2
a2 Net X a1 2
1
F
路 由 表
路 由 表
D
Net Y
E
路 由 表
L-S算法的性能分析
• 优点 • 代价 • 路由刷新问题
– 线路传输速率不同 – 网络运行状态不同
源点A到所有结点的最短路径 L-S图 5 B 2 A 1 2 3 1 1 3 C 5 F 2
0 1 2 3 4
2 A B
1
D 1
1 E 2 C F
D
E
SPF树
L-S算法的动态特性
• 建立路由表的初始过程 • 发现新的网络 • 路由表的维护
– 发现拓扑变化 – 修改拓扑数据库 – 计算SPF树 – 修改路由表
B
2
C
3
2 3 1 5 1 2
F
F 1 C FÄ µ SPF÷ Ê 2 E 1 D
A
2 B A 1 D 1 1 C E 2 F
2 A C 1 D 2 B 1 E 2 F DÄ µ SPF÷ Ê
AÄ µ SPF÷ Ê ¨¾ £ É £ ©
Net X
D
2 F E 1 C
2 B 2 A
EÄ µ SPF÷ Ê 1 D 2 B 2 A
Net X
全网具有相同 的L-S逻辑图。 D E
（3）各自重新计算SPF树
A 5 C 2 B AÄ µ SPF÷ Ê ¨Ð £  £ © 2 D 1 E 2 F
5
2 A
B 3 C
2 D
BÄ µ SPF÷ Ê £ ¾ ¨ É =Ð Â £ © A 1 E 2 F
5
C 3 B
CÄ µ SPF÷ Ê 1 E D 1 2 F
A
B
C
F E
D
线路传输速率不同产生的影响
Net X Down Net X up
慢
B Â ý C
E应该选择哪棵 SPF树？
2 F E 1 C A 1 D 1
EÄ µ SPF÷ Ê NetX up
A
 ý
2 B
F D ¿ ì
Net X Down Net X up
F 2
Net X
E 1 C
1 D
EÄ µ SPF÷ Ê NetX down
L-S网络发现过程剖析
A B
30.0.0.0
LSP c0
C
40.0.0.0 c1
C发现直连网络30.0.0.0和40.0.0.0 • 构造包含发现信息的L-S报文(LSP)向全网广播 • 接收wk.baidu.com网的其他路由器发来的L-S报文 • 根据收集的信息建立拓扑数据库 • 启动SPF算法以C为源点计算SPF树 • 建立到达所有信宿的路由表（端口和代价）
• 解决办法
L-S算法的优点
• 所有路由器具有相同的网络拓扑知识（L-S 图）
– 一次性、无修改地向全网广播LSP
• 路由器根据全局信息维护各自的路由表
– 保证链路状态信息的单向传播 – 保证算法的收敛性
L-S算法的代价
• SPF算法计算和拓扑 数据库需要更多的 CPU和内存资源 • 网络启动时的扩散路 由信息需要占用很多 带宽资源
L-S建立路由表的初始过程
10.0.0.0 a0 A a1 20.0.0.0 b0 B b1
B 的路由表 20.0.0.0 30.0.0.0 b0 0 b1 0
30.0.0.0 c0
C
40.0.0.0 c1
A 的路由表 10.0.0.0 20.0.0.0 a0 0 a1 0
C 的路由表 30.0.0.0 40.0.0.0 c0 c1 0 0
其中
3
C 5 F 2
•自变量v：无向图中的结点 •函数D(v)：到目前为止，
从源点到结点v的最短路径 （边长之和）
D
E
•函数NP(v)：沿从源点到 结点v且与其相邻的前一 结点
最短路径算法计算结果
计算 B 2,A 2,A 2,A C 5,A 4,D 4,D 3,E D 1,A E ,2,D F ,,4,E 4,E 4,E
信宿 端口 代价 30.0.0.0 c0 0 40.0.0.0 c1 0
（1）发现拓扑变化
Net X Down LSP •发现网络X不可达 •构造LSP A •向全网广播
B
C F
Net X
•发现网络X不可达 •构造LSP •向全网广播
D Net X Down
LSP
E
（2）修改拓扑数据库
C F
B
A
_______________
_______________ _______________ _______________
SPF 算法 SPF树
路 由 表
拓扑数据库 （L-S图）
链路状态法的计算举例
最短路径算法
计算加权无向图（即L-S图）中两个结点之间的最短路径 对每结点赋以标注{D(v),NP(v)} 5 B 2 A 1 2 3 1 1
E
2 B 2 A
E收到的LSP
Net X Down Net X up Net X Down
开始 Net X 后来 Net X
down up
来自A
来自D
网络运行状态不同产生的影响
• 网络的一部分已经 启动，而另一部分 正待启动 • 网络的一部分刷新 速度快，而另一部 分刷新速度慢 • 造成网络的不同部 分学习拥有不同的 L-S图
L-S
• 全网获得共同的全局性网 络拓扑知识（L-S图） • 计算到达其他站点的最短 路径（SPF准则） • 触发刷新：收敛快 • 向其他站点发送链路状态 的动态变化
平衡混合路由选择
• 第三种路由选择协议将D-V和L-S两种结合起来， 称为平衡混合路由协议。 1、用度量更精确的距离矢量来确定到达目 的网络的最佳路径。 2、使用拓扑结构改变来触发路由数据库的 更新，而不是定期更新。 能迅速的收敛，且使用更少的资源。 如： Cisco开发的EIGRP（增强内部网关路由协议）
ø Â Í ç É Ð Î ´ Æ ô ¶ ¯ ² ¿ · Ö B C
A
F E
D ø Â Í ç Ò Ñ ¾ ­ Æ ô ¶ ¯ ² ¿ · Ö
D-V和L-S算法的比较
D-V
• 通过与邻居的信息交换获 得网络拓扑知识 • 路由计算是增加路由器之 间的站点数（hops） • 定期刷新路由：收敛慢 • 向相邻站点传送路由表的 副本
每个路由器周期性地收集和发送信息
主动测试其到所有邻居的链接状态（度量值） 向所有的路由器发送（广播）自己拥有的状态信息 得到一个全网的、动态的逻辑链路状态（L-S）图
每个路由器刷新自己的路由表
当L-S变化时，用最短路径优先(SPF)算法重新计算本地路由
D A B L-S包 C
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OSPF协议及链路状态算法
链路状态（Link-State）算法
• • • • • L-S算法的基本概念 L-S算法的动态特性 L-S算法的性能分析 L-S算法与 D-V算法的比较 OSPF协议
链路状态算法的基本概念
• 链路状态算法的基本概念 • 链路状态法的计算举例 • 最短路径算法计算结果
链路状态算法的基本概念