２０１ １年第２期 安徽电子信息职业技术学院学报 Ｎｏ．２ ２０１ １ 第１Ｏ卷ｆ总第５３期）ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＮＨＵＩＶＯＣＡＴＩＯＮＡＬＣＯＬＬＥＧＥＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ＆ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｎｏ．５３ Ｖｏ１．１０ 【文章编号】１６７１—８０２Ｘ（２０１ １）０２—００３６—０２ Ｏ ＳＰＦ路由协议的研究和应用 周 杰 （安徽电子信息职业技术学院， 安徽蚌埠２３３０３０） ［摘要］本文主要介绍了ＯＳＰＦ路由协议的优越性、相关基本概念和它的具体操作过程，并通过使用华为路由器 ．对０ＳＰＦ路由协议的应用进行了说明。 ［关键词］ＯＳＰＦ路由协议；概念；应用 ［中图分类号］ＴＰ３９３．０７ ［文献标识码］Ｂ 近几年来，随着计算机网络规模的不断扩大，大型互 联网络的迅猛发展，路由技术在网络技术中已得到广泛 的运用。因此路由选择协议也相应的成为人们关注的焦 点。而开放最短路径优先（ＯＳＰＦ）协议凭借着标准化强，支 持厂家多，已成为目前Ｉｎｔｅｒｎｅｔ采用最多、应用最广泛的 路由选择协议之一。 一（５）使用ＲＩＰ路由协议的路由器不是针对网络的实 际情况来传输自己的路由表，而是定期地传输自己的路 由表，这对于网络的带宽资源是个极大的浪费，特别是对 那些使用路由器很多的大型广域网。然而使用ＯＳＰＦ路由 协议的路由器只有在自己的链路状态发生变化时，才传 输自己变化的路由状态信息，并采用多路广播来传输，节 约了网络的带宽。 二、ＯＳＰＦ路由协议的基本概念和术语 、ＯＳＰＦ路由协议和ＲＩＰ路由信息协议的比较 （１）ＲｉＰ路由协议是一种传统的路由协议，它适合比 较小型的网络，在当前计算机网络迅速发展的情况下，旧 的ＲＩＰ协议无法适应今天的网络。而ＯＳＰＦ路由协议则是 在计算机网络急剧膨胀的时候制定出来的，它克服了 ＲＩＰ协议的许多缺点。 （２）使用ＲＩＰ路由协议的网络最多支持１５个路由 器，也就是说如果一个使用ＲＩＰ路由协议发现的网络路 由经过１５个路由器或以上时，它就认为网络不可达。然 而使用ＯＳＰＦ路由协议的网络对使用路由器的个数没有 限制。 （１）链路状态信息（ＬＳＡ）和链路状态数据库（ＬＳＤＢ） 使用ＯＳＰＦ路由协议的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，生成链路 状态数据库。ＬＳＡ描述了路由器所有的链路、接口和邻居 等信息，ＬＳＤＢ是对整个自治系统的网络拓扑结构的描 述。通过ＬＳＡ的扩散，所有使用ＯＳＰＦ路由协议的路由器 都会生成同样的ＬＳＤＢ。然后每一台路由器都使用ＳＰＦ算 法计算出一棵最短路径树，然后从最短路径树得出到每 一个目的网络的最佳（最短）路径，将其路径存入自己的 （２）指定路由器（ＤＲ）和备份指定路由器（ＢＤＲ） 在广播型网络或者在非广播多路访问型网络中，有 （３）使用ＲＩＰ路由协议的网络容易产生路由自环，路 由自环是对网络极大的危害，所以使用ＲＩＰ路由协议的 网络通常采用一些特殊的方法加以解决，例如：水平分 割，触发更新等等，从而造成网络资源的浪费。然而使用 路由表中。 可能存在多个路由器，为了避免路由器之间建立完全相 ＯＳＰＦ路由协议的网络在自治系统内部不会产生路由自 环，节约了巨大的网络资源。 （４）ＲＩＰ路由协议则不支持，这使得ＲＩＰ路由协议对 解决当前ＩＰ地址的匮乏和可变长子网掩码的灵活性缺 少支持。ＯＳＰＦ路由协议支持可变长子网掩码（ＶＬＳＭ）。 邻关系而引起的大量开销，ＯＳＰＦ要求在区域中选举一个 ＤＲ。每个路由器都与之建立完全邻接关系。ＤＲ负责收集 所有的链路状态信息，并发布给其他路由器。选举ＤＲ的 同时也选举出一个ＢＤＲ，在ＤＲ失效的时候，ＢＤＲ担负起 ＤＲ的职责。 ★［收稿日期］２０１１—０３—１８ ［作者简介］周杰（１９７９一），男，安徽巢湖人，讲师，研究方向：计算机网络。 巨 习＿ ２０１ １．４．２０ 圜园囱囫 周杰——０ＳＰＦ路由协议的研究和应用 第２期 （３）区域（Ａｒｅａ）和区域ＩＤ（Ａｒｅａ ＩＤ） 区域是一组路由器的集合，相同区域内的路由器有 着相同的Ｉ．ＳＤＢ。ＯＳＰＦ用区域把一个自治系统分成多个 链路状态域，一个区域的拓扑结构对一个区域是不可见 的。区域ＩＤ是用一个３２位的二进制数来标识区域，以示 区别，它可以定义成ＩＰ地址的格式，也可以用一个十进 制整数表示（例如Ａｒｅａ ０．０．０．０或者Ａｒｅａ ０）。 （４）ＳＰＦ算法及最短路径树 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＝１００ｘ１０６／链路带宽。 三、ＯＳＰＦ路由协议操作步骤 第一步：使用ＯＳＰＦ路由协议的路由器交换Ｈｅｌｌｏ报 文 路由器首先将所有启动ＯＳＰＦ协议的接口上发送拥 有路由ＩＤ、区域ＩＤ、优先权（Ｐｒｉｏｒｉｔｙ）等信息的Ｈｅｌｌｏ报文。 与它相邻的路由器如果收到这个Ｈｅｌｌｏ报文，就将这个报 文内的信息，加入到自己的Ｈｅｌｌｏ报文内。如果路由器的 某端口收到从其他路由器发送的、含有自身信息的Ｈｅｌｌｏ 报文，则根据该端口所在网络类型，确定是否可以建立邻 接关系（Ａｄｉａｃｅｎｃｙ）。 所谓邻接关系是指使用ＯＳＰＦ路由协议的路由器以 交换路由信息为目的，在所选择的相邻路由器之间建立 的一种关系。 第二步：选举指定路由器（ＤＲ）和备份指定路由器 （ＢＤＲ） 如果在点对点型网络（Ｐ２Ｐ）或者在点到多点型网络 （Ｐ２ＭＰ）中，路由器将直接和对端路由器建立起邻接关 系，无需选举ＤＲ和ＢＤＲ，如果在广播型网络或者在非广 播多路访问型网络（ＮＢＭＡ）中，该路由器还要先进行ＤＲ 和ＢＤＲ的选举，然后在确立邻接关系。 在广播型网络或者在非广播多路访问型网络中， ＯＳＰＦ路由协议需要在网络结构中建立一个中心节点（路 由器），该节点能和其他任何一个节点进行链路状态信息 （ＬＳＡ）交换和更新。因此网络结构就利用Ｈｅｌｌｏ报文内的 路由ＩＤ和优先权（Ｐｒｉｏｒｉｔｙ）－￣段值来确定选择，优先权值 最高的路由器成为ＤＲ。如果优先权值大小一样，则路由 ＩＤ值最高的路由器选举为ＤＲ，优先权值次高的路由器 选举为ＢＤＲ。 第三步：建立邻接关系 在这个步骤中，路由器与路由器之间，首先利用 Ｈｅｌｌｏ报文中的路由ＩＤ信息，确认主从关系，然后让主从 路由器相互交换部分链路状态信息。每个路由器对信息 进行分析比较，如果收到的信息有新的内容，路由器将要 求对方发送完整的链路状态信息。这个状态完成后，路由 器之间建立完全邻接（Ｆｕｌｌ Ａｄｊａｃｅｎｃｙ）关系，同时邻接路 由器拥有了自己独立的、完整的链路状态数据库。在广播 型网络或者在非广播多路访问型网络中，ＤＲ与ＢＤＲ互 换信息，并同时与本子网内其他路由器交换链路状态信 息，如果在点对点型网络或者在点到多点型网络中，只有 相邻路由器之间交换链路状态信息。 第四步：选择最佳路由（路径） 当一个路由器拥有完整独立的链路状态数据库后， 它将会依据自己链路状态数据库的内容，以自身为根，并 采用ＳＰＦ算法计算出一棵最短路径树，然后从最短路径 树得出到每一个目的网络的最佳（最短）路径，将其路径 存入自己的路由表中。使用ＯＳＰＦ路由协议路由器是利用 量度（Ｃｏｓｔ）计算目的路径，Ｃｏｓｔ值最小者即为最佳路径。 第五步：维护路由信息 当一个使用ＯＳＰＦ路由协议路由器的链路状态发生 变化时，它将会把关于自己的新的链路状态信息通过泛 洪（Ｆｌｏｏｄｉｎｇ）的方式通告网络上其他路由器。当其他路由 器接收到包含有新信息的链路状态信息的报文时，将更 新自己的链路状态数据库，然后用ＳＰＦ算法重新计算到 每一个目的网络的最佳路径。在重新计算过程中，路由器 继续使用旧路由表来传输数据包，直到完成新的路由表。 值得注意的是，即使路由器链路状态没有发生改变，链路 状态信息也会自动更新，默认时间为３Ｏ分钟。 四、ＯＳＰＦ路由协议的应用 这里我们将通过一个实例（图一）来说明ＯＳＰＦ路由 协议是如何在华为路由器（Ｑｕｉｄｗａｙ ＡＲ ２８一ｌ１）上应用 的，以方便大家了解如何使用ＯＳＰＦ路由协议： ｉｐ：１０ ｌ １ ｉｐ：３０．Ｉ．Ｉ．２，２‘ Ｒ关：ＩＯ．１．Ｉ ｌ Ｒ美：∞．Ｉ ｌ ｌ 图一：ＯＳＰＦ路由协议实例 在这个实例中路由器ＲｏｕｔｅｒＡ和ＲｏｕｔｅｒＢ的两个接 口（分别为Ｅｔｈｅｒｎｅｔ０／０和Ｓｅｒｉａｌ０／０）上都使用了ＯＳＰＦ路 由协议，并且两个路由器都在同一个区域Ａｒｅａ ０）中。具 体的配置如下： （下转第３５页） ２０１ １．４．２０ 圆口固囫 裴小根★郭宗良★常燕★刘新永——种基于模糊算法的单片机控制交通路口的设计与实现 第２期 的模糊规则，得到程序流程图，如图５所示。图中的９种 状态对应图４模糊推理的结果。根据十字路口车辆多少， 对应的各个方向绿灯亮的时间分别为：Ｔ ＝３０ｓ、Ｔ，＝４０ｓ、 Ｔ＊＝５０ｓ。该模糊控制器程序如下： ｉｎｔ ａ，ｔ，ｂ，Ｕ 电路图和编程工作带来便利。相信通过该设计方案的设 计和应用，一定会给城市的交通带来一些改观，同时也给 从事该领域研究的技术人员在设计思路上带来一些启发 和帮助。 ｍａｉｎ０ ｆ ｉｎｔ ｃ，ｌ，ｉ，ｋｅｙ，ｊ； Ｌｏｏｐ：ｌ＝ｂｓｔａｔｅ０； ＿【参考文献】 【１】ＡＲＤＩＺＺＯＮＩ Ｊ，ＰＥＡＲＳＯＮ Ｊ．“Ｒｕｌｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｒｏａｄ”ｆｏｒ ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ ｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌ ＡＤＣ ｄｒｉｖｅｒｓ【Ｊ】．Ａｎａｌｏｇ Ｄｉａｌｏｇｕｅ， ２００９，４３（０５）：３－４． ［２】ＣＡＲＴＥＲ Ｂ，ＭＡＮＣＩＮＩ Ｒ．Ｏｐ ａｍｐｓ ｏｒｆ ｅｖｅｒｙｏｎｅ ｈｉｔｒｄ ｓｗｉｔｃｈ（１） ｌ ｃａｓｅ ０ｘ０１ｂ０：ｋｅｙ＝ｔｉｍｅ＿ｓｈｏｔ０；ｂｒｅａｋ； ｃａｓｅ ０ｘ０１ｄ０：ｋｅｙ＝ｔｉｍｅ＿＿ｓｈｏｔ０；ｂｒｅａｋ； ｅｄｉｔｉｏｎ［Ｍ］．Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，２００２：９７－１ １９． 【３１ ＫＩＴＣＨＩＮ Ｃ．Ａｖｏｉｄ ｃｏｍｍｏｎ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｗｈｅｎ ｃａｓｅ ０ｘ０２ｂ０：ｋｅｙ＝ｔｉｍｅｓｈｏｔ０；ｂｒｅａｋ； ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ａｍｐｌｉｆｅｒ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ［Ｊ］．Ａｎａｌｏｇ Ｄｉａｌｏｇｕｅ，２００７，４１（０３）： ｄｅｆａｕｌｔ：ｇｏｔｏ ｌｏｏｐ；ｌ ，／返回主查询圈 １－７． 【４】王志功，景为平，孙玲．集成电路设计技术与工具 【Ｍ】．南京：东南大学出版社，２００７． 【５】梁森．自动监测技术【Ｍ】．北京：机械工业出版社， ２０ｏ６：】３２－１３４． Ａ ＳＣＭ－ｂａｓｅｄ Ｆｕｚｚｙ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ 图５模糊控制器程序流程图 ４结论 基于模糊算法的单片机控制交通路口设计方案，无 论是硬件原理图还是控制算法都比较复杂，对于设计者 而言，则需要一定的时问来设计和实践，以达到设计出最 佳的方案和算法。对于整个设计来说，有一点需要注意： 就是交通路口设计方案的硬件原理图和控制程序都具有 对称性，利用好这一点就可以给设计过程中的具体绘制 （上接第３７页） 【ＲｏｕｔｅｒＡ】ｏｓｐｆ ／／在路由器上启动ＯＳＰＦ路由协议 ［ＲｏｕｔｅｒＡ－ｏｓｐｆ－１】ａｒｅａ ０ ／／定义ＯＳＰＦ区域 ［ＲｏｕｔｅｒＡ－ｏｓｐｆ－１－ａｒｅａ－０．０．０．０】ｎｅｔｗｏｒｋ ２０．１．１．０ ０．０．０．２５５／／在２０．１．１．Ｏ这个网段上应用ＯＳＰＦ路由协议 【ＲｏｕｔｅｒＡ－ｏｓｐｆ－１－ａｌ￣ａ－０．０．０．０】ｎｅｔｗｏｒｋ １０．１．１．０ ０－ｏ．０．２５５／／在１０．１．１．０这个网段上应用ＯＳＰＦ路由协议 ［ＲｏｕｔｅｒＢ】ｏｓｐｆ 【ＲｏｕｔｅｒＢ－ｏｓｐｆ－１】ａｒｅａ ０ 【ＲｏｕｔｅｒＢ—ｏｓｐｆ－１－ａｒｅａ－０．０．０．０】ｎｅｔｗｏｒｋ ２０．１．１．０ ０．０．０．２５５