基于T比特路由器的OSPF路由协议的改进与实现

论文摘要

随着网络的发展和应用需求的不断增长,路由状况恶劣成为当前互联网的性能的重要制约因素,主要的路由问题是:网络收敛慢、路由表项增长快、路由稳定性差。这些问题不但严重影响当前互联网络的应用和发展,也必然会削弱采用同样体系结构的下一代互联网络的性能,亟需进行研究解决。 互联网实际上就是成千上万的自治系统的互联,自治系统内部的网络收敛和路由是整个互联网收敛和路由的第一步。因此,提高内部网关协议的网络收敛性和路由稳定性,对解决上述问题意义重大。 OSPF路由协议设计良好,采用链路状态动态路由算法,并采用网络分层实现两级路由的灵活策略,可更好地支持复杂、庞大的自治系统网络拓扑结构,是目前互联网中应用最为广泛的内部网关协议。 本文依托国家863项目“可扩展到T比特的高性能IPv4/v6路由器基础平台及实验系统”研究课题,研究和分析了决定OSPF协议的网络收敛性和路由稳定性的主要因素,并对Hello协议和SPF计算进行改进;设计并实现了基于T比特路由器平台的OSPF软件,对实现的OSPF软件进行测试,并验证了本文的改进工作。 本文所做的主要工作如下: 1、描述了当前互联网络路由问题的现状,阐述了提高OSPF路由协议的网络收敛性和路由稳定性对解决这些问题的重要性,指出影响OSPF路由协议网络收敛性和路由稳定性的主要因素。 2、分析了OSPF的Hello协议对运行OSPF路由协议的自治系统内部网络收敛性和路由稳定性的影响,给出了Hello协议的改进方案。基于快速发现、主动通告、即时反应的思想,提出了Hello协议的快速会话机制;并根据快速会话机制的特点,提出了变速率Hello报文发送和对接口的状态变化惩罚机制;最后还设计了路由器的文明退出机制。 3、分析了OSPF协议的SPF计算对运行OSPF路由协议自治系统内部网络收敛性和路由稳定性的影响,给出了对SPF计算的改进方案。基于削除计算冗余、缩短计算处理时间的思想,提出了对路由计算事件进行判别,仅对SPF树受到影响的子树进行更新计算的改进方案,称为步进更新SPF计算(ISPF)。 4、分析了频繁的SPF计算对路由稳定性的破坏,为适当限制SPF计算被调度执行的频次,对SPF计算的执行进行调度,通过调度管理限制它的计算频次,并采用指数退避的方法来调整调度定时器的延迟时间,使SPF的调度执行频次适应网络的变化频次。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 OSPF协议概述
• 1.3 研究目的
• 1.4 主要工作
• 1.5 论文结构
• 第二章 HELLO协议改进
• 2.1 HELLO协议
• 2.2 HELLO协议改进分析
• 2.3 快速会话处理
• 2.4 文明退出机制
• 2.5 本章小结
• 第三章 SPF计算改进
• 3.1 SPF计算
• 3.2 SPF计算改进分析
• 3.3 步进更新SPF算法
• 3.4 SPF计算的遏制调度算法
• 3.5 本章小结
• 第四章 T比特路由器的OSPF实现
• 4.1 T比特路由器
• 4.2 OSPF实现软件架构
• 4.3 并发多线程队列机制
• 4.4 HELLO模块实现
• 4.5 SPF模块实现
• 4.6 其它改进实现
• 4.7 本章小结
• 第五章 OSPF实现的验证测试
• 5.1 OSPF测试概述
• 5.2 基于T比特路由器的测试方案
• 5.3 测试操作过程
• 5.4 结果分析及结论
• 5.5 本章小结
• 结束语
• 参考文献
• 缩略语