OSPF有限状态机制在邻居关系中的研究与实现开题报告

1. 研究目的与意义

在如今信息发展迅速的当下，OSPF协议在互联网上的使用越发广泛，它是IETF组织开发的一个基于链路状态的内部网关协议。全称为开放最短路径优先(OpenShotest PathFirst，OSPF)协议，于1991 年，OSPFv2 由 John Moy 在 RFC 1247 中引入。OSPFv2 在 OSPFv1 基础上提供了重大的技术改进，至此IETF 选择 OSPF 作为其推荐的 IGP（内部网关协议）。在OSPF协议中所有的OSPF路由的产生均基于链路状态通告（LSA：link-state advertisement） 存储所有的LSA，形成逻辑的拓扑图 ，其核心技术为链路状态数据库（LSDB：link-state database） ：此为OSPF在选路之前必须使得区域内的所有路由器上的LSDB同步，否则无法形成完善的路径体系。对于OSPF来说后面的LSA和LSDB的建立都离不开OSPF邻居的建立，这是OSPF协议生效所有功能得以实现的基础，而说到邻居建立就不得不提OSPF邻居建立的7种状态机，这就是我选题的目的，研究ospf有限状态机对OSPF邻居建立的影响，以及同LSA和LSDB之间的必要关系。

2. 课题关键问题和重难点

spf算法基于djikstra算法，djikstra算法原理：构造一棵树[a]，使n个节点之间的总长最小（树是一个在每两个节点之间仅有一条路径的图）。在我们给出构造过程中，分支被分成3个集合：

Ⅰ：被明确分配给构造中的树的分支（他们将在子树中）；

Ⅱ：这个分支的隔壁分枝被添加到集合1；

3. 国内外研究现状（文献综述）

ospf重要的特点：适应范围广：支持各种规模的网络，可支持几百台me60。快速收敛：在网络的拓扑结构发生变化后立即发送更新报文，使这一变化在自治系统中同步。无自环：由于ospf根据收集到的链路状态用最短路径树算法计算路由，从算法本身保证了不会生成自环路由。区域划分：允许自治系统的网络被划分成区域来管理，me60的链路状态数据库仅需和所在区域的其他me60保持一致。链路状态数据库的减小降低了对me60内存的占用和cpu的消耗。同时，需要在区域间传送的路由信息的减小，降低了网络带宽的占用。等价路由：支持到同一目的地址的多条等价路由。路由分级：使用4类不同的路由，按优先顺序分别是：区域内路由、区域间路由、第一类外部路由、第二类外部路由。支持验证：支持基于区域和接口的报文验证，以保证报文交互的安全性。组播发送：在某些类型的链路上以组播地址发送协议报文，减少对其他未使能ospf设备的干扰。

根据文献，我发现基于djikstra算法的最短路径计算在路由器中实现过程：首先，计算area内部路由。因为routerlsa和network lsa精确的描述出了整个area内部的网络拓扑，所以根据dijkstra算法，可以计算出到各个节点（路由器）的最短路径。然后根据routerlsa描述的与路由器相连的网段情况，就得到了到各个网段的最短路径。注意，计算过程中，如果有多条代价相同的最短路径，都保留。其次，计算跨area的路由。因为从一个area内部看，相邻area的路由对应的网段就好像是直接连在abr上，而到abr的最短路径已经在上一步算出，所以直接检查nerwork summary lsa，就可以很容易得到这些网段的最短路径值。另外，asbr也被看做是直接连接在abr上，所以到asbr的最短路径也可在这一步计算出来。注意：在这一步，如果发起计算的路由器是abr，那么很自然，应该只考虑骨干区域的network summary lsa；但是对于启用了virtual link的拓扑来说，跨area的路由只是逻辑上通过骨干区域，而实际是通过transit area到达的，因为逻辑链路可能并不是物理上最优的，所以在连接到transit area的abr上，考察骨干区域的network summary lsa得到的跨area路由的路径可能不最优，还需要考察transit area的network summary lsa，以得到最短路径。最后，计算as外部路由，因为as外部路由可以看做是直接连接在asbr上，而到asbr的最短路径在上一步已经计算出来，所以逐条检查as external lsa就可以得到到各个外部网络的最短路径。

ospf 路由器在完全邻接之前,所经过的几个状态：

4. 研究方案

拟定研究OSPF协议7种状态机的形成由来，进一步研究OSPF的四种网络类型与7种状态机对应状态的邻接关系，及其期间当中不同状态所传递的OSPF链接状态信息（LSA）。然后在其周围局域网内运行其他网络协议，如与链路状态协议相对应的cisco私有的距离矢量协议EIGRP，并对两个运行不同协议的网络间的路由器进行比较探讨，最后总结出以OSPF为核心层所搭建的网络是可行的。

5. 工作计划

首先，学习并掌握ospf协议的基本原理，重点掌握 ospf 协议的配置方法。其次，理解ospf协议的几种类型的状态机，掌握ospf 协议的 spf 算法等。然后进行课程设计按照以下四个要求进行：

1.依据实践经验，模拟企业网络框架。

2.以该企业网络为模板研究 ospf 有限状态机的构造。