路由协议一样影响速度

文章出处:Linux 宝库 作者:未知 发布时间:2006-09-21
  大家通常认为影响网络运行速度的是路由器、交换机和网线等硬件设备,
  
  你可曾想到其他因素也会对网络运行速度产生影响。
  
  前不久,有一煤矿系统进行网络升级改造。该网络有三四百台大小不等的路由器,型号多为Cisco系列,整体网络的拓扑结构为类似星形或树状的一种扁平式结构,而全网的路由协议却是近几年来颇为风行的OSPF协议,结果带来了一个严重的问题:在扁平的网络中使用OSPF,造成网络运行速度减慢。这样既浪费系统资源,又不利于系统稳定。
  
  
  OSPF的应用范围
  
  
  OSPF(Open Shortest Path First)近年来颇为流行,目前广为使用的是OSPF第二版,最新标准为RFC 2328。
  
  现在有一种趋势,无论大小单位、何种网络,凡是路由,必选OSPF,好像非OSPF就不先进。然而,在路由协议中,OSPF有自己的应用范围。在采用OSPF的网络中,每个路由器对自己所在网络区域的每一点变化都会关注,比如说右图中的网络,从网络拓扑结构上可以看出,Route 1和Route 2之间本来关系并不密切,二者之间的任何一个宕机了,对另一个都不会有什么大影响,(唯一的影响就是另一个看不到宕机者了);但在OSPF中,每个路由器密切关联,即便是Route 2暂时停了一下机,Route 1也会很快知道,全网的每一个路由器都会知道,并修改自己的路由表,等一会儿Route 2又缓过来了,Route 1连同全网的所有路由器又会修改回来。
  
  另外,在整个自治域(AS)中,每个路由器都维护一个相同的、完整的全网链路状态数据库。这个数据库很庞大,寻径时,该路由器以自己为根,构造最短路径树,然后再根据最短路径构造路由表。路由器彼此交换,并保存整个网络的链路信息,从而掌握全网的拓扑结构,并独立计算路由。
  
  扁平而变化简单的网络拓扑结构
  
  OSPF最大的特点就是其动态性、开放性和全局性,这一特性对于拓扑结构复杂的大型网络来讲,是十分优异的特性。比如说,在复杂的因特网上,一个路由器坏了,马上别的路由器就能自动调整,不用网络管理员费心去检测、重设路径了;但它如果在一个拓扑结构相对简单的扁平化网络上运行,这一优点却成为其致命弱点,严重影响网络运行的速度和稳定性,即网络上任一端口的故障、宕机均会影响到整个网络,并引起所有路由器的重新计算,代价很高,比如刚才看到Route 1和Route 2。
  
  
  三种路由协议比较
  
  
  目前,最普遍的路由算法有三个,按照复杂程度,依次是:点到点的协议(PPP)、路由信息协议(RIP)以及开放最短路径协议(OSPF)。
  
  PPP协议是最早的路由协议之一,它只要求路由器能互相操作,而不提供任何路由选择,这适用于连接两个网,而每个网各自采用不同的路由协议。PPP协议能在两个路由器之间互相传递数据分组的基本结构信息。
  
  RIP协议是一种静态路由选择,它基于距离向量算法(D-V),总是按最短的路由做出相同的选择。这种协议比PPP提供了更多的功能,但路由功能并不强,它并不考虑当时网络的通信状况以及通信费用等。与OSPF不同,使用这种协议的路由器只关心自己周围的世界,只与自己相邻的路由器交换信息,范围限制在15跳之内,再远,它就不关心了。这就限制了网络的规模,因此,RIP协议并不适合于大型网络。
  
  OSPF协议克服了RIP的一些缺点,不需经常发送检测信号,只是在发生意外情况下才发送,例如某个链路损坏了,这一情况需要通知所有路由器,以免再向损坏的链路路由分组。OSPF协议不仅能计算两个网络结点之间的最短路径,而且能计算通信费用。可根据网络用户的要求来平衡费用和性能,以选择相应的路由。OSPF协议已被广泛采用,因此,很多厂家如思科、北电、华为等都提供这类路由器产品。现在,不论是传统的路由器设计,还是即将成为标准的MPLS(多协议标记交换),均将OSPF视为必不可少的路由协议。
  
  
  OSPFv3支持转发IPv6数据
  
  
  相对于其它协议,OSPF有许多优点。OSPF支持各种不同鉴别机制(如简单口令验证、MD5加密验证等),并且允许各个系统或区域采用互不相同的鉴别机制;提供负载均衡功能,如果计算出到某个目的站有若干条费用相同的路由,OSPF路由器会把通信流量均匀地分配给这几条路由,沿这几条路由把该分组发送出去;在一个自治系统内可划分出若干个区域,每个区域根据自己的拓扑结构计算最短路径,这减少了OSPF路由实现的工作量;OSPF属动态的自适应协议,对于网络的拓扑结构变化可以迅速地做出反应,进行相应调整,提供短的收敛期,使路由表尽快稳定化,并且与其它路由协议相比,OSPF在对网络拓扑变化的处理过程中仅需要最少的通信流量;OSPF提供点到多点接口,支持CIDR(无类型域间路由)地址。
  
  最近,OSPF还进行了一次全面的升级,OSPFv3(OSPF第3版本)已经支持路由器在网络上转发IPv6数据。OSPFv3提高了通用性,使网络可以适应不断变化的要求。这使复杂的网络得以简化,并且它采取了一些增强措施以保证升级方便地进行,OSPFv3还进行了优化,并且安全性也得到了提高。不可否认,OSPF已成为目前Internet广域网和Intranet企业网采用最多、应用最广泛的路由协议之一。
  
  
  小型网络需要RIP
  
  
  尽管OSPF有着上述种种优点,但它却并不能完全替代RIP,因为这种算法本身也存在着诸多缺陷和局限性。首先就是它开销大,占用CPU和内存等资源严重,这就是它的代价。由于每台路由器都必须保存整个网络的拓扑结构(LSDB形态),每一个端点的故障或宕机等变化都要引起整个网络中所有路由器的连锁反应,为此耗费了大量的资源。其次,OSPF配置十分复杂,命令繁多,各种不同品牌路由器的配置也不相同,对配置人员的专业要求很高。还有,OSPF有它的适用范围,那就是大型网络。何谓大型网络?不是机器多就是大型网络,而是拓扑结构复杂,最典型的就是网状结构,此外,就是规模大,路由站点很多。
  
  再看看RIP,虽问世较早,却并不能认为它已经过时,因为它有自己不可替代的优点。它很踏实、稳定,对于小型网络,RIP就所占带宽而言开销小,采用基于距离向量算法的路由协议易于配置、管理和实现,并且RIP应用较为广泛,还在大量使用中,Internet上还在部分使用着RIP。为此,路由器协议并不是OSPF一枝独秀,而仍是多种协议并存,在路由协议的选择上一定不要盲目赶时髦,而应仔细斟酌,针对网络特点选择协议。只有大型的、拓扑结构复杂的网络方可使用OSPF。而对于拓扑结构简单、节点多且关系相对固定的网络讲,传统的手工配置仍是最好的选择。