CN102932260A

CN102932260A - 路由计算方法、设备及系统

Info

Publication number: CN102932260A
Application number: CN201210432177XA
Authority: CN
Inventors: 李磊
Original assignee: Fujian Star Net Communication Co Ltd
Current assignee: Ruijie Networks Co Ltd
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2032-10-31
Also published as: CN102932260B

Abstract

本发明提供一种路由计算方法、设备及系统。该方法包括：对OSPF区域的核心设备的下联设备进行划分，以形成至少两个子区域，其中，不同子区域内的下联设备，仅通过所述核心设备连接；向所述子区域通告所述核心设备的LSA，以及所述核心设备与所述子区域的默认路由；在所述子区域内部，洪泛相应子区域内的各下联设备的LSA，以使所述各下联设备根据所在子区域内的各下联设备的LSA，生成所在子区域的最短路径树，并根据所述子区域的最短路径树、所述核心设备的LSA和所述默认路由，执行路由计算。根据本发明的路由计算方法、设备及系统，能够有效降低OSPF区域中对下联设备的性能/容量的需求。

Description

路由计算方法、设备及系统

技术领域

本发明涉及网络通信技术，尤其涉及一种路由计算方法、设备及系统，属于通信技术领域。

背景技术

开放最短路径优先（Open Shortest Path First，OSPF）协议是互联网工程任务组（Internet Engineering Task Force）组织开发的一个基于链路状态的内部网关协议，用于在单一自治系统（autonomous system,AS）内决策路由，具有适应范围广、收敛迅速、无自环、便于层级化网络设计等特点，因此在互联网协议的第四版（IPv4）网络中获得了广泛应用。

按照OSPF协议规定，网络中的链路状态通告（Link StateAdvertisement，LSA）数据库必须同步。这样，随着网络的增大，网络中各设备需要处理和计算的LSA逐渐变多，慢慢超出设备的处理性能，而且区域中任何设备或链路的变化都会引起整个区域的SPF重算。所以，OSPF协议引入了区域的概念来降低这一影响。区域是一组逻辑上的设备和链路，通常由用户根据设备的互联网协议（Internet Protocol，IP）地址划分获得，具有同一IP地址的节点须加入同一个区域。通过将网络有效的划分为多个区域，使每个区域内的设备只关注本区域内的链路变化。

但是，随着OSPF应用场景的扩展，网络的上联设备和下联设备（例如为扁平化网络中的核心设备和接入设备）可以通过第二层隧道协议（Layer 2 Tunneling Protocol，L2TP）、unnumber链路等通信。在这种情况下，上联设备的所有下联接口共用同一个IP地址，因此无法将这些下联接口划分到不同的OSPF区域，只能将所有下联设备配置在同一OSPF区域，那么，下联设备的性能/容量将无法满足OSPF协议的处理需求。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种路由计算方法、设备及系统，能够有效降低OSPF区域中对下联设备的性能/容量的需求。

根据本发明的第一方面，提供一种路由计算方法，包括：

对OSPF区域的核心设备的下联设备进行划分，以形成至少两个子区域，其中，不同子区域内的下联设备，仅通过所述核心设备连接；

向所述子区域通告所述核心设备的LSA，以及所述核心设备与所述子区域的默认路由；

在所述子区域内部，洪泛相应子区域内的各下联设备的LSA，以使所述各下联设备根据所在子区域内的各下联设备的LSA，生成所在子区域的最短路径树，并根据所述子区域的最短路径树、所述核心设备的LSA和所述默认路由，执行路由计算。

根据本发明的第二方面，提供一种路由计算设备，包括：

子区域划分模块，用于对开放最短路由优先协议OSPF区域的核心设备的下联设备进行划分，以形成至少两个子区域，其中，不同子区域内的下联设备，仅通过所述核心设备连接；

通告模块，用于向所述子区域通告所述核心设备的链路状态通告LSA，以及所述核心设备与所述子区域的默认路由；

路由过滤模块，用于在所述子区域内部，洪泛相应子区域内的各下联设备的LSA，以使所述各下联设备根据所在子区域内的各下联设备的LSA，生成所在子区域的最短路径树，并根据所述子区域的最短路径树、所述核心设备的LSA和所述默认路由，执行路由计算。

根据本发明的第三方面，提供一种路由计算系统，包括OSPF区域中的核心设备，以及所述核心设备的下联设备，还包括：

本发明提供的路由计算设备，所述路由计算设备与所述核心设备集成设置，或与所述核心设备相连接。

根据本发明提供的路由计算方法、设备及系统，通过将OSPF区域内的多个下联设备划分为不同子区域，使得各子区域包含数量较少的下联设备，并通过基于各子区域泛洪LSA，使各下联设备能够根据获取的LSA，构建子区域的网络拓扑，从而基于子区域的网络拓扑及核心设备通告的LSA进行路由计算。由于子区域的网络拓扑包括数量较少的下联设备，所以有效降低了OSPF区域中，下联设备基于OSPF协议进行路由计算所需的性能/容量。

附图说明

图1为本发明实施例的路由计算方法的流程示意图。

图2为OSPF区域的一个示例的架构图。

图3为Router-LSA的包格式的示意图。

图4是子区域的最短路径树的一个示例的示意图。

图5为OSPF区域的另一个示例的架构图。

图6为本发明实施例的路由计算设备的结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明实施例的路由计算方法的流程示意图。如图1所示，该路由计算方法包括以下步骤：

步骤101，对OSPF区域的核心设备的下联设备进行划分，以形成至少两个子区域，其中，不同子区域内的下联设备，仅通过所述核心设备连接；

步骤102，向所述子区域通告所述核心设备的LSA，以及所述核心设备与所述子区域的默认路由；

步骤103，在所述子区域内部，洪泛相应子区域内的各下联设备的LSA，以使所述各下联设备根据所在子区域内的各下联设备的LSA，生成所在子区域的最短路径树，并根据所述子区域的最短路径树、所述核心设备的LSA和所述默认路由，执行路由计算。

下面结合一个具体的OSPF区域的示例，对上述步骤101-103进行详细说明。

图2为OSPF区域的一个示例的架构图。如图2所示，该OSPF区域包括核心设备A和多个下联设备B-J，其中，核心设备A具有四个下联接口，该四个下联接口分别用于连接下联设备B、C、G、H；而且，下联设备E、F通过D与B和C连接，下联设备I、J均与H连接。本发明实施例的路由计算方法例如由核心设备A执行。

核心设备A对OSPF区域进行划分，能够形成三个满足条件的子区域，即满足：不同子区域内的下联设备仅通过所述核心设备连接。其中，第一个子区域包括下联设备B、C、D、E和F；第二个子区域包括下联设备G；第三个子区域包括下联设备H、I和J。

OSPF区域中的各路由设备（包括核心设备A和下联设备B-J）分别产生自身的LSA，该LSA用于记录自身直连的网络信息和直连的邻居设备信息。这种类型的LSA也称为路由器LSA（Router-LSA）。

图3为Router-LSA的包格式的示意图。如图3所示，一个Router-LSA包括以下信息：老化时间（LS age）、可选项（Options）、类型（=1）、链路状态标识（Link State ID）、通告路由器（Advertising Router）、序列号（LS sequencenumber）、校验和（LS checksum）、长度（length）、V字段、E字段、B字段和链路数量（#links），以及用于表示该路由器设备的全部链路的多组（链路ID（Link ID），链路数据（Link Data））。其中，一组（Link ID，Link Data）用于表示路由器设备的一条链路；Link ID字段用于标识该链路连接的对象，例如为邻居路由器的路由器ID、DR接口的IP地址或IP网络等；Link Data根据不同的链路类型，用于表示与网络相连的始发路由器接口的IP地址、网络的IP地址/子网掩码，或始发路由器的接口的MIB-II ifindex值等。

例如，核心设备A产生的Router-LSA，包括分别与链路AB、AC、AG和AH对应的四组（Link ID，Link Data）；下联设备D产生的Router-LSA，包括分别与链路DB、DC、DE和DF对应的四组（Link ID，Link Data）。

核心设备A向其邻居设备（即与核心设备A直连的下联设备）通告核心设备A的Router-LSA。此外，核心设备A还向邻居设备通告自身与各子区域的默认路由，当核心设备A与子区域通过多条链路连接时，默认路由为该多条链路之一，当核心设备A与子区域仅通过一条链路连接时，默认路由即为该链路。核心设备A例如通过LSA来向各子区域通告默认路由。下文中，例如将这种用于表示核心设备与各子区域的默认路由的LSA，称为路由LSA。

在各子区域内，各下联设备按照OSPF协议洪泛Router-LSA。例如，在第一子区域中，下联设备B将接收到的LSA（例如包括核心设备A的Router-LSA和路由LSA）和自身产生的Router-LSA发送至全部邻居设备（包括下联设备C、D和核心设备A），类似地，下联设备C、D、E和F均向自身的全部邻居转发所有已知的LSA（包括接收到的LSA和自身产生的LSA）。通过上述洪泛，第一子区域中的各下联设备均获取到本子区域内全部下联设备的Router-LSA，从而能够生成以自身作为根节点的本子区域的最短路径树，再结合核心设备A的Router-LSA和核心设备A到该子区域的默认路由（例如为AB），即可计算出完整的路由。

图4是子区域的最短路径树的一个示例的示意图。如图4所示，以第一子区域中的下联设备E为例，生成的以下联设备E为根节点的第一子区域的最短路径树中，包括链路ED、DB、DC和DF。在此基础上，结合核心设备A到该子区域的默认路由AB，即可计算出由下联设备E到核心设备A的完整的路由信息：E→D→B→A。

根据上述实施例的路由计算方法，通过将OSPF区域内的多个下联设备划分为不同子区域，使得各子区域包含数量较少的下联设备，并通过基于各子区域泛洪LSA，使各下联设备能够根据获取的LSA，构建子区域的网络拓扑，从而基于子区域的网络拓扑及核心设备通告的LSA进行路由计算。由于子区域的网络拓扑包括数量较少的下联设备，所以有效降低了OSPF区域中，下联设备基于OSPF协议进行路由计算所需的性能/容量。

进一步地，在上述实施例的路由计算方法中，所述对OSPF区域内的核心设备的下联设备进行划分，以形成至少两个子区域，具体为，按照以下方式遍历与核心设备相邻的各下联设备：

选取当前下联设备，若所述当前下联设备包括在已创建的子区域中，则重新执行所述选取当前下联设备的步骤；

若所述当前下联设备未包括在已创建的子区域中，则创建与所述当前下联设备对应的子区域，并将所述当前下联设备加入所述对应的子区域；

查找与所述对应的子区域中的下联设备相邻的下联设备，若所查找到的相邻的下联设备中，存在未包括在所述对应的子区域中的下联设备，则将其加入所述对应的子区域，并重新执行查找与所述对应的子区域中的下联设备相邻的下联设备的操作；

若所查找到的下联设备已全部包括在所述对应的子区域中，则重新执行所述选取当前下联设备的步骤。

下面，以对图2所示的OSPF区域进行子区域划分为例，对划分子区域的具体过程进行详细说明。

步骤1，初始化未选集合、候选集合和子区域集合，未选集合包括该OSPF区域的全部设备A-J，候选集合和子区域集合均为空；

步骤2，A选取自身作为子区域边界设备（即用于执行子区域的划分的设备），加入子区域集合，执行子区域的如下自动划分，并更新未选集合为B-J；

步骤3，A遍历自身的邻居设备，选取第一个邻居设备放入候选集合，创建第一子区域，并更新未选集合为C-J；

步骤4，将B加入第一子区域（加入子区域后从候选集合中删除），并将其邻居设备A、C、D全部加入候选集合，其中A已经在子区域集合中，不再重复加入，更新未选集合为下联设备E-J；

步骤5，将C加入第一子区域，并将其邻居设备A、B、D加入候选集合，其中A、B已经在子区域集合中，D已经在候选集合中，都不需要重复加入；

步骤6，将D加入第一子区域，并将其邻居设备B、C、E、F加入候选集合，其中B、C已经在子区域集合中，无需重复加入，更新未选集合为下联设备G-J；

步骤7，将E加入第一子区域，并将其邻居D加入候选集合，其中D已经在子区域集合中，无需重复加入；

步骤8，将F加入第一子区域，并将其邻居D加入候选集合，其中D已经在子区域集合中，无需重复加入；

步骤9，继续遍历A的下一个邻居设备C，由于C已经在子区域集合中，所以无需加入；继续遍历A的下一个邻居G，将G放入候选集合，创建第二子区域，更新未选集合为下联设备H-J；

步骤10，将G加入第二子区域，其没有邻居，因此单独构成第二子区域；

步骤11，继续遍历A的下一个邻居设备H，将H放入候选集合，创建第三子区域，更新未选集合为下联设备I、J；

步骤12，将H加入第三子区域，并将其邻居设备I、J加入候选集合，更新未选集合为空；

步骤13，将I加入第三子区域，并将其邻居设备H、J加入候选集合，其中H已经在子区域集合中，J已经在候选集合中，则无需重复加入；

步骤14，将J加入第三子区域，并将其邻居设备H、I加入候选集合，其中H、I已经在子区域集合中，则无需重复加入。

至此，未选集合为空，并且候选集合为空，完成子区域的自动划分。

通过上述自动划分，获得了包括B、C、D、E、F的第一子区域，包括G的第二子区域，以及包括H、I、J的第三子区域。

进一步地，在上述实施例的路由计算方法中，所述子区域通告所述核心设备的链路状态通告LSA，具体包括：

构造分别与各子区域对应的核心设备的LSA，并通告至对应的子区域，其中对应于不同子区域的核心设备的LSA不相同。

具体地，如上述实施例中所述，核心设备A产生的完整的Router-LSA，包括分别与链路AB、AC、AG和AH对应的四组（Link ID，Link Data）。核心设备A可以在将自身的Router-LSA通告至各子区域之前，对该完整的Router-LSA进行修改，向不同子区域通告不同的Router-LSA。例如，根据用户对核心设备A的配置，向子区域通告的Router-LSA可以携带全部或部分链路信息，即（Link ID，Link Data），并且向不同子区域通告的Router-LSA携带的（Link ID，Link Data）可以不同。

优选地，向各子区域通告的核心设备A的Router-LSA，不包括核心设备A与其它子区域关联的下联接口，即：向第一子区域通告的核心设备A的Router-LSA，包括与链路AB和AC对应的两组（Link ID，Link Data），而不包括与链路AG和AH对应的两组（Link ID，Link Data）；向第二子区域通告的核心设备A的Router-LSA，只需包括与链路AG对应的一组（Link ID，LinkData），而不包括与链路AB、AC和AH对应的三组（Link ID，Link Data）；向第三子区域通告的核心设备A的Router-LSA，只需包括与链路AH对应的一组（Link ID，Link Data），而不包括与链路AB、AC和AG对应的三组（LinkID，Link Data）。

根据上述实施例的路由计算方法，有效地减少了核心设备A向下联设备通告的LSA的信息量，缩减了下联设备根据获取到的LSA计算路由时所考虑的信息量，从而进一步降低了对于下联设备的性能/容量的要求。

进一步地，在上述实施例的路由计算方法中，所述在所述子区域内部，洪泛相应子区域内的各下联设备的LSA，具体包括：

通过所述核心设备对所述下联设备的LSA进行过滤，执行子区域隔离，以在不同子区域内洪泛相应子区域内的各下联设备的LSA。

具体地，由于不同子区域间仅通过核心设备连接，所以通过在核心设备处对下联设备的LSA进行过滤，来避免在不同子区域之间泛洪LSA。例如，以图2所示的OSPF区域为例，核心设备A对来自第一子区域、第二子区域和第三子区域的LSA进行过滤，而不将所接收到的来自一个子区域的LSA发送至其它子区域，从而实现第一子区域、第二子区域和第三子区域之间的完全隔离。通过子区域间的隔离，使得通过LSA的泛洪，各下联设备仅能获取到用于计算出子区域的最短路径树所需的必要信息，即自身所在区域内各下联设备的LSA。因此，有效缩减了下联设备根据获取到的LSA计算路由时所考虑的信息量，从而进一步降低了对于下联设备的性能/容量的要求。

此外，虽然在上述实施例中，以核心设备完全隔离各子区域为例进行说明，但其仅用作本发明的优选实施例。本领域的技术人员能够理解，根据不同下联设备的性能以及用户需求，也可以通过在核心设备上配置相应的路由过滤策略，使得部分子区域内能够同步OSPF区域的完整LSA。类似地，对于不同OSPF区域和/或自治系统，也可以通过在核心设备上进行类似的配置，实现灵活的路由过滤。

下面，通过一个典型示例，说明采用本发明实施例的路由计算方法，相对于现有技术的有益效果。

图5为OSPF区域的另一个示例的架构图。图5所示的OSPF区域为典型的扁平化网络的一个示例。在图5所示的OSPF区域中，核心设备A下联1000台接入设备（下联设备），由于核心设备A的全部下联接口配置同一IP地址，所以核心设备A和1000台接入设备必须配置在同一OSPF区域中。因此，该OSPF区域中共有1001个节点，当采用现有技术时，需要在核心设备A和每台接入设备间洪泛对应的1001条LSA。对于低端的接入设备，接收并保存如此大量的LSA，并运行最短路径优先算法（SPF）进行路由计算，因此对接入设备的性能/容量具有需要较高要求。对于低端的接入设备，其性能/容量（例如CPU和内存）通常难以支持。

当在图5所示的OSPF区域中应用本发明上述实施例的路由计算方法时，通过进行子区域划分，由于1000台接入设备仅通过核心设备A相互连接，因此划分为1000个子区域，各子区域中仅包括一台接入设备。因此，对于接入设备而言，仅需学习2条LSA（包括自身的LSA和核心设备A的LSA）和一条核心设备A通告的默认路由，极大地降低了其内存和CPU运行成本，同时也不需要在每台接入设备上启用额外的功能，减少了部署成本，便于用户使用。

本发明实施例还提供一种路由计算设备，该路由计算设备可以集成设置在核心设备上，也可以与核心设备单独设置、且进行通信。

图6为本发明实施例的路由计算设备的结构示意图。如图6所示，该路由计算设备包括：

子区域划分模块61，用于对开放最短路由优先协议OSPF区域的核心设备的下联设备进行划分，以形成至少两个子区域，其中，不同子区域内的下联设备，仅通过所述核心设备连接；

通告模块62，用于向所述子区域通告所述核心设备的链路状态通告LSA，以及所述核心设备与所述子区域的默认路由；

路由过滤模块63，用于在所述子区域内部，洪泛相应子区域内的各下联设备的LSA，以使所述各下联设备根据所在子区域内的各下联设备的LSA，生成所在子区域的最短路径树，并根据所述子区域的最短路径树、所述核心设备的LSA和所述默认路由，执行路由计算。

上述实施例的路由计算设备执行路由计算的具体流程与上述实施例的路由计算方法相同，故此处不再赘述。

根据上述实施例的路由计算设备，通过将OSPF区域内的多个下联设备划分为不同子区域，使得各子区域包含数量较少的下联设备，并通过基于各子区域泛洪LSA，使各下联设备能够根据获取的LSA，构建子区域的网络拓扑，从而基于子区域的网络拓扑及核心设备通告的LSA进行路由计算。由于子区域的网络拓扑包括数量较少的下联设备，所以有效降低了OSPF区域中，下联设备基于OSPF协议进行路由计算所需的性能/容量。

进一步地，在上述实施例的路由计算设备中，子区域划分模块具体用于：

按照以下方式遍历与所述核心设备相邻的各下联设备：

查找与所述对应的子区域中的下联设备相邻的下联设备，若所查找到的相邻的下联设备中，存在未包括在所述对应的子区域中的下联设备，则将其加入所述对应的子区域，并返回执行查找与所述对应的子区域中的下联设备相邻的下联设备的操作；

进一步地，在上述实施例的路由计算设备，通告模块具体用于：

进一步地，在上述实施例的路由计算设备中，所述与子区域对应的核心设备的LSA，不包括所述核心设备与其它子区域关联的下联接口。

进一步地，在上述实施例的路由计算设备中，所述路由过滤模块具体用于：

通过对所述下联设备的LSA进行过滤，执行子区域隔离，以在不同子区域内洪泛相应子区域内的各下联设备的LSA。

本发明实施例还提供一种路由计算系统，包括OSPF区域中的核心设备、与所述核心设备的下联设备，以及上述任一实施例的路由计算设备，所述路由计算设备与所述核心设备集成设置，或与所述核心设备相连接。

上述实施例的路由计算系统中，实现路由计算的具体流程与上述任一实施例的路由计算方法相同，故此处不再赘述。

根据上述实施例的路由计算系统，通过将OSPF区域内的多个下联设备划分为不同子区域，使得各子区域包含数量较少的下联设备，并通过基于各子区域泛洪LSA，使各下联设备能够根据获取的LSA，构建子区域的网络拓扑，从而基于子区域的网络拓扑及核心设备通告的LSA进行路由计算。由于子区域的网络拓扑包括数量较少的下联设备，所以有效降低了OSPF区域中，下联设备基于OSPF协议进行路由计算所需的性能/容量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种路由计算方法，其特征在于，包括：

对开放最短路由优先协议OSPF区域的核心设备的下联设备进行划分，以形成至少两个子区域，其中，不同子区域内的下联设备，仅通过所述核心设备连接；

向所述子区域通告所述核心设备的链路状态通告LSA，以及所述核心设备与所述子区域的默认路由；

2.根据权利要求1所述的路由计算方法，其特征在于，所述对OSPF区域内的核心设备的下联设备进行划分，以形成至少两个子区域，具体为，

按照以下方式遍历与所述核心设备相邻的各下联设备：

3.根据权利要求1所述的路由计算方法，其特征在于，向所述子区域通告所述核心设备的LSA，具体包括：

4.根据权利要求3所述的路由计算方法，其特征在于，所述与子区域对应的核心设备的LSA，不包括所述核心设备与其它子区域关联的下联接口。

5.根据权利要求1-4任一所述的路由计算方法，其特征在于，所述在所述子区域内部，洪泛相应子区域内的各下联设备的LSA，具体包括：

6.一种路由计算设备，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的路由计算设备，其特征在于，所述子区域划分模块具体用于：

按照以下方式遍历与所述核心设备相邻的各下联设备：

8.根据权利要求6所述的路由计算设备，其特征在于，所述通告模块具体用于：

9.根据权利要求8所述的路由计算设备，其特征在于，所述与子区域对应的核心设备的LSA，不包括所述核心设备与其它子区域关联的下联接口。

10.根据权利要求6-9任一所述的路由计算设备，其特征在于，所述路由过滤模块具体用于：

11.一种路由计算系统，包括OSPF区域中的核心设备，以及所述核心设备的下联设备，其特征在于，还包括：

权利要求6-10任一所述的路由计算设备，所述路由计算设备与所述核心设备集成设置，或与所述核心设备相连接。