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简单动态路由协议在电力内部接入数据网络的应用

发布时间:2019-03-04 22:38:43来源:

随着信息网络的日益发展和信息系统的广泛应用,传统简易的静态路由的网络构架完全无法适应大中型企业的信息网络管理运行要求,因为在企业内部接入数据网络不可避免地要产生大量的路由信息,此时再使用静态路由协议,不仅是对运维人员的严峻考验,也不符合网络安全动态管理的需求。因此,在接入层开始应用简单的动态路由协议,是提升运维工作效率、减轻网络架构管理技术难度的必然选择。 

1 动态路由协议(Dynamic Routing Protocol) 

动态路由与静态路由是一个相对的概念。动态路由是指路由器能够依据路由器间交换的特定路由信息自动建立自己的路由表,并且能够根据链路状态和节点的运行变化和不同的动态路由协议的算法,在一定时间内进行自动路由调整。 

动态路由协议能够实现当网络中节点或节点间的链路发生异常故障,或存在其他可用的优选路由时,动态路由可以自动选择最佳的可用路由并继续转发报文。 

在动态路由中,企业的网络管理人员将不再需要实时手工对路由器上的路由表进行定时维护,只要通过在路由器上运行一个动态的路由协议即可。这个路由协议会根据路由器上的接口的配置(如IP地址的配置)及所连接的链路的状态,按照自己的路由协议算法,生成路由表中的路由表选择项。 

我们依据动态路由协议寻址这一算法的差异,可以将动态路由协议区分为距离矢量路由协议(RIP、BGP)和链路状态路由协议(OSPF、IS-IS)。 

根据动态路由协议的工作区域进行分类,可将路由协议划分为域内路由协议(Interior Gateway Protocol,IGP)、域间路由协议(Exterior Gateway Protocol,EGP)及BGP。

依据动态路由协议中的关于不同路由类型分类的细则,我们可以将动态路由协议划分为单播路由协议(RIP、OSPF、IS-IS、IGRP、BGP)和组播路由协议(DVMRP、PIM-SM、PIM-DM、MOSPF、MBGP)。其中在电力企业内部,最为常用的接入数据网应用的两种路由协议分别是OSPF协议和IS-IS协议。 

1.1 OSPF协议(Open Shortest Path First) 

OSPF协议是一个开源的协议,具有广阔的适用性。它是一种基于链路状态的路由协议,在协议框架内的路由器可以向其所在的同一管理域中的其他所有路由器发送链路状态的广播信息。 

OSPF链路状态的广播中囊括了全部的接口信息、量度及一些其他的变量。开启OSPF进程的路由先要收集和路由器相关的链路状态信息,再依据OSPF的路由算法准确地计算出其到每个节点的最优路径。 

OSPF协议可以将一个自治域划为分区,且有两种不同类型的路由选择方案:当源和目的地在同一分区时,采取内部路由选择的方式;当源和目的地不在同一分区,采用区间路由选择方式。这样的计算方式,不仅大幅度节省了网络开销,还有效提升了区域网络的稳定性。 

1.2 IS-IS协议(Intermediate System-to-Intermediate System) 

IS-IS路由协议是ISO组织(the International Organization for Standardization,国际标准化组织)开发出的,专门为CLNP(Connection Less Network Protocol,无连接网络协议)设计的动态路由协议。 

IS-IS协议属于内部网关路由协议,主要用于自治系统的内部。IS-IS也是一种链路状态协议,其与TCP/IP网络体系中的OSPF协议近似,都是使用最短路径优先算法来进行动态路由的选择计算。 

在主机和路由器之间运行的这种动态路由协议我们将其称为ES-IS,在路由器与路由器之间运行的这种动态路由协议我们将其称为IS-IS。区域的概念是指路由域的细分单元,IS-IS是允许将整个路由域细分为多个区域的,同时IS-IS可以用来计算整个路由域内或一个区域内的动态路由。 

1.3 OSPF和ISIS的在电力企业生产实际网络中的应用 

以电力企业内部的信息网络生产环境为例,不同办公区域间的区域网络都应单独成区,区域之间不互相影响,同时还需要兼顾区域之间的网络传输性能。因此,满足此业务需求的简单的动态路由协议有OSPF协议与IS-IS协议。 

IS-IS协议作为分级链接状态路由协议的一种,是基于DECnet PhaseV路由算法的路由选择算法,事实上它与OSPF协议的算法是相当类似的,它也是通过Hello协议寻找毗邻节点,使用一个传播协议发送链接信息。IS-IS协议可以在不同的子网上进行操作,其中包括广播型的LAN、WAN和点到点链路。 

我们将IS-IS协议与OSPF协议进行深入分析,发现两者之间主要有以下5种区别。 

(1)区域设计不同。通过域(area)建立两层分级网络拓扑结构是两种设计的结构基础,但其中IS-IS的骨干并不是特定不变的某个域,其由连续的Level2的路由器构成,而OSPF的骨干必须存在且必须指定为area0。 

IS-IS的域边界在路由器间的链路(link)上,而OSPF的域边界是在路由器上。IS-IS协议中两层分级的网络拓扑结构不是必须存在的,其网络结构完全可以由Level 1的路由器或Level 2的路由器构成。OSPF的网络结构必须有area0,虽然可以只有一个area域,但其必须為0。在同一个区域内相比较,IS-IS协议的扩展性胜过OSPF协议。

(2)两个协议处理错误(corrupted)LSP/LSA的方式不同。IS-IS中规定任意一个路由器都可以丢弃错误的(purge)corrupted LSP信息。而OSPF中只有错误信息corrupted LSA的发送者(originator)才可以丢弃(purge)此错误信息。 

(3)IS-IS协议中LSP生存时间是从20 min(可配置)往下计算到0来清除旧的LSP,而OSPF协议则相反,是从0往最大值涨到60 min(周期不可配置)来清除更新旧的LSA。由此特性可以知道IS-IS协议的路由收敛速度更快。 

(4)在CE-PE双归组网中:在防环路上,IS-IS不像OSPF处理得那样完善。OSPF会在BGP引入路由上打上DN比特,以此防止环路。而IS-IS协议本身不支持防环路,因而需要在PE的IS-IS引入BGP路由时,给路由打上tag标识。当对端PE学习到路由后,通过策略滤掉这些路由从而达到防环路的目的。 

(5)OSPF支持MD5认证和简单认证,IS-IS仅支持简单认证。综合比较,IS-IS协议更加适合于大型的、类似运营商网络中需要快速收敛的组网,OSPF则更加适合于企业内部的需要较高保护与稳定性的办公点进行邻接组网。而且点到点链路上OSPF协议的邻接关系形成比IS-IS协议的更加可靠。 

2 电力企业区域网络间简单动态路由的应用情况 

根据简单动态路由区别,我们优先选取OSPF协议作为此类办公场所间网络设备互联的统一动态路由协议。通过防止自环,使重要节点网络能够通过双设备形成双路由热备,自切换,保障链路稳定性与网络带宽。在实现网络链路冗余安全的同时,节约了设备间的传输资源。 

该类网络并不需要类似重点办公场所的冗余设备配置需求,且网络规模较为庞大,因此根据OSPF与IS-IS这两类简单动态路由协议的特性,选用IS-IS协议来作为网络接入协议。同时,在这种大型的路由器群组中,IS-IS协议能够有效地减少资源开销,并加快收敛速度,这两种都是OSPF所不具备的特性。 

3 简单动态路由协议的选择应用分析 

在实际的电力企业信息网络的生产环境中,动态路由协议的选择并不固定,动态路由协议的选择一般根据网络业务的需求来进行选取。例如有物理冗余、自环的接入网络,应该倾向于选择OSPF協议;而对类似于大规模设备组网的网络来说,更加适合于能够快速收敛,而可靠性要求并没那么高的IS-IS协议。 
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