基于OSPF的不间断转发与节能技术的研究与实现

【摘要】：在传统的OSPF(Open Shortest Path First)协议中当一个路由器进行重启时,其效果相当于从网络拓扑结构中暂时去除,这就在网络上造成了所谓的“黑洞”,造成数据的转发中断,影响了网络的正常运行。为了解决这一问题,本文研究了基于分布式双主控设备的OSPF协议的平滑重启GR(Graceful Restart)。在控制板重启期间,周围邻居对外界网络屏蔽了重启路由器的状态变化过程并帮助其重新建立full状态的邻居关系。同时,在接口板上保持转发表的稳定,使得数据转发不受控制板重启的影响,从而实现了OSPF协议的不间断转发。 随着GR、NSR等可靠性技术的不断推广应用,网络上的能源消耗越来越严重,能源利用率低。为了降低能源浪费,本文从关闭网络中符合一定条件的链路的角度出发,在已有研究成果的基础上提出了一种新的节能算法。 本文的主要贡献如下： 1、对OSPF GR协议进行了分析,在分布式双主控设备上设计了OSPF GR的实现过程； 2、在H3C的COMMWARE软件平台上实现了OSPF GR技术,并在H3C的S5800和S6800M等路由器上进行了功能验证； 3、针对GR的不足,提出了NSR(Non Stop Routing)解决方案,并将GR与NSR技术进行了理论分析与对比； 4、分析了已有的基于节点度值的EAR(Energy Aware Routing)节能算法,并提出了基于链路介数的节能算法,该算法具有较小的实现复杂度,仿真结果显示该算法与EAR节能算法相比具有更好的节能效果。 【关键词】：OSPF 不间断转发 GR NSR 节能算法
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP393.04
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 图清单10-11
• 表清单11-12
• 1 引言12-16
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 OSPF GR和节能算法的研究现状13-14
• 1.3 本文的主要工作和组织结构14-16
• 2 OSPF GR知识背景16-24
• 2.1 OSPF接口与邻居状态机16-19
• 2.1.1 接口状态机16-17
• 2.1.2 邻居状态机17-19
• 2.2 OSPF路由管理模块19-21
• 2.3 普通重启与平滑重启(GR)的区别21-24
• 3 OSPF GR的设计与实现24-46
• 3.1 OSPF GR协议的分析24-26
• 3.1.1 OSPF GR的角色与应用场景24-25
• 3.1.2 OSPF GR的交互流程25-26
• 3.2 OSPF GR的设计26-34
• 3.2.1 备份和新增数据结构的设计27-32
• 3.2.2 备份机制的设计32-33
• 3.2.3 GR过程中的状态保持33
• 3.2.4 优选与刷新路由的设计33-34
• 3.3 OSPF GR的实现流程34-44
• 3.3.1 OSPF GR实现的软件平台34-35
• 3.3.2 OSPF GR的实现信令—Grace LSA35-37
• 3.3.3 Restarter在GR过程中的处理37-41
• 3.3.4 Helper在GR过程中的处理41-44
• 3.4 OSPF GR的改进——NSR44-46
• 3.4.1 NSR方案44
• 3.4.2 GR和NSR的比较44-46
• 4 OSPF节能路由算法的改进46-56
• 4.1 EAR节能算法46-48
• 4.2 基于链路代价的节能算法48-51
• 4.3 基于边介数的节能算法51-53
• 4.4 节能算法的性能分析对比53-54
• 4.5 节能算法在GR中的应用54-56
• 5 OSPF GR的功能验证56-61
• 5.1 OSPF GR功能测试组网图56-57
• 5.2 OSPF GR配置与实现结果57-61
• 5.2.1 配置GR restarter和helper能力57-58
• 5.2.2 执行GR命令并观察邻居状态变化58-59
• 5.2.3 备用板平滑重启成功59-61
• 6 结论与展望61-62
• 参考文献62-63
• 作者简历63-65
• 学位论文数据集65

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