校园网路由设计策略研究
摘要：随着全国各地高校园区的建设，各高校的办学条件、硬件水平有了大幅提升，校园面积有了大幅扩展。校园网建设已经从过去几百平方的局域网发展到现在几十万平方的综合性城域网，对网络在功能和性能上的要求也不断提升。着重讨论了校园网络的路由设计方法，提出了详细的设计方案，并进行了比较分析。
关键词关键词：校园网；路由协议；链路状态协议；IGP 中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2014）005014803
作者简介作者简介：王欣（1979-），男，硕士，天津现代职业技术学院讲师，研究方向为网络编程、网络安全。1路由协议
路由协议通常满足如下的一个或多个设计要求：最优性、简易性、低开销、健壮性、稳定性、快速收敛、灵活性等。校园网的外部路由设计通过静态路由连接CerNet，设计相对简单，内部路由协议（IGP）为设计重点。IGP通常根据路由选择算法不同，有距离向量和链路状态两种类型。常用的距离向量路由选择协议包括RIPv1、RIPv2、IGRP、EIGRP。通常由于一些厂商的路由器不支持IGRP和EIGRP，
在此仅考虑RIP。距离向量路由协议以路由器间的距离作为衡量标准，路由器之间必须有一定的距离，该距离并不是实际意义上的物理空间距离，其单位是“跳（Hot）”，两个不直接相连的路由器是由“跳数”来衡量他们之间的距离，每个路由器可通过与其相邻的路由器传输的信息来建立、更新网络拓扑变化。与其相邻的路由器收到路由信息后，就可以根据信息更新其路由表。
距离向量路由协议的难点在于算法的收敛性，能够用最短的时间更新路由表，同时把路由信息传播到其它路由器上。例如，随着网络规模不断扩展、设备不断增加，路由器也越来越多，这些路由器都要建立、更新自己的路由表，网络规摸的扩大使得了解网络拓扑结构所用的时间加长，计算收敛的时间也越长。对于更新网络路由也是一样：如果网络规模扩大或缩小，或者出现网络故障、路由器故障等情况，网络就不会收敛。对于较大的网络环境，距离向量路由协议不一定合适。距离向量协议在大型网络内使用存在如下问题：①有跳数限制，限制了网络规模；②容易形成路由环路；③定期广播路由表而不是链路信息，数据量大，容易形成广播风暴。
2链路状态协议
OSPF和ISIS 是主要的两种链路状态协议。OSPF是基于互联网链路状态的协议，路由表根据网络中路由器物理连
接的变动与速度而变化，当网络连接状态发生变化会立即传输到网络中的其它路由器。路由器会重新计算到网络其它目标的一条路径，重新建立以它为根的路由表拓扑结构树，包含了构成路由表基础的最短路径优先树。OSPF路由设计如图1所示，OSPF Area的分界处在路由器上，一些接口在一个Area内，一些接口在其它Area内，当一个OSPF路由器的接口分布在多个Area内时，这个路由器就被称为边界路由器（ABR）。每个路由器仅与它们自己区域内的其它路由器交换LSA。Area0被作为主干区域，所有区域必须与Area0相邻接。在ABR（区域边界路由器，Area Border Router）上定义了两个区域之间的边界。ABR与Area0和另一个非主干区域至少分别有一个接口。
图1OSPF路由设计图2ISIS路由设计
ISIS为ISO国际标准组织制定的路由标准协议。 ISIS的网络拓扑结构分为两个层次：Area分为主干Area和非主干Area，非主干Area之间网络流量必须通过主干Area。ISIS路由设计如图2所示，网络中的路由器都集中在一个Area内，每个Area的分界点都不用路由器而是用连线进行区分。用来连接Area的路由器是Level 2和Level 1/Level 2，和其它Area不直接相连的路由器是Level 1路由器。
由于每个Area的网络链路带宽不同，为了区分链路带宽和吞吐能力，达到最佳路径选择，可以设置 ISIS链路的
metric值。对于相同的链路，也可以提供不同的metric来影响路由器路由选择，以达到最佳路径选择。ISIS 扩展性较好，ISIS可以有多个Level2 Area，这可以使骨干扩充更为容易。 对OSPF 与 ISIS两种路由协议进行比较，两者都是将基于链路状态为条件的计算路由器间最短路径作为路由主要依据，并成功地应用于很多城域网、局域网中，路由器内部都保存着当前网络连接状态的数据库，随时都可以使用相同算法进行两个路由器之间最短路径的计算，并给出最优结果；路由器之间都使用Hello包进行通信，随时更新、维护网络当前的状态；路由器之间使用域的能力进行聚合，对网络构建两个层次的拓扑结构。
在选用大型网络的内部路由协议时，不可避免地会产生OSPF与ISIS路由协议之争。从路由协议本身来讲，这两种路由协议都是被广泛使用的基于链路状态的路由协议，严格地区分这两种路由协议的优劣并无意义。
对OSPF与ISIS两种链路状态协议进行比较，如表1所示。
表1OSPF与ISIS两种链路协议比较比较对象1OSPF1 ISIS网络标准1RFC15831ISO10589
RFC1195基本算法1SPF1SPF协议类型1Link State1Link State结构化与否1是。可以划分不同的area，所有的area1 n都必须与area 0相连接。网络边界位于路由器上1是。可以
划分area，area之间可以不互通。网络边界位于链路上链路层次1无层次概念1链路可以分为两个层次对网络结构 的要求1较高1较低扩展性1较好1好实际使用情况1非常广泛1广泛OSPF是一种自治路由协议，非常适合应用于网络情况比较复杂的互联网。OSPF是基于链路状态的最短路径优先算法，在实际使用中可以采用多种网络链路度量单位，例如跳数、带宽、时延等。OSPF本身算法具有计算时间短的特点，因此在进行数据包控制和环路管理上有出色的性能。OSPF协议近年来在网络路由协议领域研究得颇为成熟，非常适合大型城域网、局域网内部路由。 在网络中建议采用OSPF路由协议是基于如下考虑：OSPF运行在IP上，适合纯IP网络（不支持IPX等其它路由层协议）；OSPF路由协议对网络扩展的适应性要强于ISIS路由协议；OSPF路由协议在网络中应用得更为广泛，所有主流设备厂商都支持OSPF。 3OSPF设计方案 3.1OSPF拓扑设计
OSPF支持层次化的拓扑设计，即Area0构成网络的核心，其它Area通过ABR和Area0相连。可以有两种方法设计校园网的OSPF拓扑：所有核心层和汇聚层路由器都在Area0中运行。
核心层设备构成Area0，汇聚层设备根据连接情况划分