動態路由協議OSPF與EIGRP的全面對比

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在互聯網飛速發展的今天,TCP/IP協議已經成為數據網絡互聯的主流協議。在各種網絡上運行的大大小小各種型號路由器,承擔著控制本世紀或許最重要信息的流量,而這成百上千臺路由器間的協同工作,離不開路由協議。OSPF和EIGRP都是近年來出現的比較好的動態路由協議,OSPF以協議標準化強,支持廠家多,受到廣泛應用,而EIGRP協議由網絡界公認的領先廠商Cisco公司發明,并靠其在業界的影響力和絕對的市場份額,也受到用戶的普遍認同。然而這兩種協議究竟哪種更好,誰更適合網絡未來發展的需要?本文就用戶普遍關心的問題,從技術角度客觀分析這兩種協議各自的優缺點,以便網絡集成商和企業用戶在網絡設計規劃時,能作為參考。

一、OSPF協議

(一)、OSPF協議簡介

OSPF是Open Shortest Path First(即“開放最短路由優先協議”)的縮寫。它是IETF組織開發的一個基于鏈路狀態的自治系統內部路由協議。在IP網絡上,它通過收集和傳遞自治系統的鏈路狀態來動態地發現并傳播路由。

每一臺運行OSPF協議的路由器總是將本地網絡的連接狀態,(如可用接口信息、可達鄰居信息等)用LSA(鏈路狀態廣播)描述,并廣播到整個自治系統中去。這樣,每臺路由器都收到了自治系統中所有路由器生成的LSA,這些LSA的集合組成了LSDB(鏈路狀態數據庫)。由于每一條LSA是對一臺路由器周邊網絡拓撲的描述,則整個LSDB就是對該自治系統網絡拓撲的真實反映。

  根據LSDB,各路由器運行SPF(最短路徑優先)算法。構建一棵以自己為根的最短路徑樹,這棵樹給出了到自治系統中各節點的路由。在圖論中,“樹”是一種無環路的連接圖。所以OSPF計算出的路由也是一種無環路的路由。

OSPF協議為了減少自身的開銷,提出了以下概念:

(1). DR:在各類可以多址訪問的網絡中,如果存在兩臺或兩臺以上的路由器,該網絡上要選舉出一個“指定路由器”(DR)。“指定路由器”負責與本網段內所有路由器進行LSDB的同步。這樣,兩臺非DR路由器之間就不再進行LSDB的同步。大大節省了同一網段內的帶寬開銷。

(2). AREA:OSPF可以根據自治系統的拓撲結構劃分成不同的區域(AREA),這樣區域邊界路由器(ABR)向其它區域發送路由信息時,以網段為單位生成摘要LSA。這樣可以減少自治系統中的LSA的數量,以及路由計算的復雜度。

OSPF使用4類不同的路由,按優先順序來說分別是:

區域內路由;

區域間路由;

第一類外部路由;

第二類外部路由。

區域內和區域間路由描述的是自治系統內部的網絡結構,而外部路由則描述了應該如何選擇到自治系統以外目的地的路由。一般來說,第一類外部路由對應于OSPF從其它內部路由協議所引入的信息,這些路由的花費和OSPF自身路由的花費具有可比性;第二類外部路由對應于OSPF從外部路由協議所引入的信息,它們的花費遠大于OSPF自身的路由花費,因而在計算時,將只考慮外部的花費。

(二)、OSPF協議主要優點:

1、OSPF是真正的LOOP- FREE(無路由自環)路由協議。源自其算法本身的優點。(鏈路狀態及最短路徑樹算法)

2、OSPF收斂速度快:能夠在最短的時間內將路由變化傳遞到整個自治系統。

3、提出區域(area)劃分的概念,將自治系統劃分為不同區域后,通過區域之間的對路由信息的摘要,大大減少了需傳遞的路由信息數量。也使得路由信息不會隨網絡規模的擴大而急劇膨脹。

4、將協議自身的開銷控制到最小。見下:

1)用于發現和維護鄰居關系的是定期發送的是不含路由信息的hello報文,非常短小。包含路由信息的報文時是觸發更新的機制。(有路由變化時才會發送)。但為了增強協議的健壯性,每1800秒全部重發一次。

2)在廣播網絡中,使用組播地址(而非廣播)發送報文,減少對其它不運行ospf 的網絡設備的干擾。

3)在各類可以多址訪問的網絡中(廣播,NBMA),通過選舉DR,使同網段的路由器之間的路由交換(同步)次數由 O(N*N)次減少為 O (N)次。

4)提出STUB區域的概念,使得STUB區域內不再傳播引入的ASE路由。

5)在ABR(區域邊界路由器)上支持路由聚合,進一步減少區域間的路由信息傳遞。

6)在點到點接口類型中,通過配置按需播號屬性(OSPF over On Demand Circuits),使得ospf不再定時發送hello報文及定期更新路由信息。只在網絡拓撲真正變化時才發送更新信息。

5、通過嚴格劃分路由的級別(共分四極),提供更可信的路由選擇。

6、良好的安全性,ospf支持基于接口的明文及md5 驗證。

7、OSPF適應各種規模的網絡,最多可達數千臺。

二、EIGRP協議

EIGRP和早期的IGRP協議都是由Cisco發明,是基于距離向量算法的動態路由協議。EIGRP(Enhanced Interior Gateway Routing Protocol)是增強版的IGRP協議。它屬于動態內部網關路由協議,仍然使用矢量-距離算法。但它的實現比IGRP已經有很大改進,其收斂特性和操作效率比IGRP有顯著的提高。

EIGRP的收斂特性是基于DUAL ( Distributed Update Algorithm ) 算法的。DUAL 算法使得路徑在路由計算中根本不可能形成環路。它的收斂時間可以與已存在的其他任何路由協議相匹敵。

EIGRP協議主要具有如下特點:

1. 精確的路由計算和多路由的支持

EIGRP協議繼承了IGRP協議的最大的優點:矢量路由權。EIGRP協議在路由計算中要對網絡帶寬,網絡時延,信道占用率,信道可信度等因素作全面的綜合考慮,所以EIGRP的路由計算更為準確,更能反映網絡的實際情況。同時EIGRP協議支持多路由,使路由器可以按照不同的路徑進行負載分擔。

2. 較少的帶寬占用

使用EIGRP協議的對等路由器之間周期性的發送很小的hello報文,以此來保證從前發送報文的有效性。路由的發送使用增量發送方法,即每次只發送發生變化的路由。發送的路由更新報文采用可靠傳輸,如果沒有收到確認信息則重新發送,直至確認。EIGRP還可以對發送的EIGRP報文進行控制,減少EIGRP報文對接口帶寬的占用率,從而避免連續大量發送

路由報文而影響正常數據業務的事情發生。

3. 無環路由和較快的收斂速度

路由計算的無環路和路由的收斂速度是路由計算的重要指標。EIGRP協議由于使用了DUAL算法,使得EIGRP協議在路由計算中不可能有環路路由產生,同時路由計算的收斂時間也有很好的保證。因為,DUAL算法使得EIGRP在路由計算時,只會對發生變化的路由進行重新計算;對一條路由,也只有此路由影響的路由器才會介入路由的重新計算。

4. MD5認證

為確保路由獲得的正確性,運行EIGRP協議進程的路由器之間可以配置MD5認證,對不符合認證的報文丟棄不理,從而確保路由獲得的安全。

5. 任意掩碼長度的路由聚合

EIGRP協議可以通過配置,對所有的EIGRP路由進行任意掩碼長度的路由聚合,從而減少路由信息傳輸,節省帶寬。

6. 同一目的但優先級的路由可實現負載分擔

去往同一目的的路由表項,可根據接口的速率、連接質量、可靠性等屬性,自動生成路由優先級,報文發送時可根據這些信息自動匹配接口的流量,達到幾個接口負載分擔的目的。

7. 協議配置簡單

使用EIGRP協議組建網絡,路由器配置非常簡單,它沒有復雜的區域設置,也無需針對不同網絡接口類型實施不同的配置方法。使用EIGRP協議只需使用router eigrp命令在路由器上啟動EIGRP 路由進程,然后再使用network 命令使能網絡范圍內的接口即可。

三、OSPF和EIGRP的比較

OSPF和EIGRP都是收斂速度較快并且不會形成環路的算法,網絡帶寬占用較小,使用靈活,安全性較好的路由協議。但是從以上分析可以看出,各自還是有優缺點。

(一)、OSPF的缺點

1、配置相對復雜。由于網絡區域劃分和網絡屬性的復雜性,需要網絡分析員有較高的網絡知識水平才能配置和管理OSPF網絡。

2、路由負載均衡能力較弱。OSPF雖然能根據接口的速率、連接可靠性等信息,自動生成接口路由優先級,但通往同一目的的不同優先級路由,OSPF只選擇優先級較高的轉發,不同優先級的路由,不能實現負載分擔。只有相同優先級的,才能達到負載均衡的目的,不象EIGRP那樣可以根據優先級不同,自動匹配流量。

(二)、EIGRP的缺點

1. EIGRP沒有區域(AREA)的概念,而OSPF在大規模網絡的情況下,可以通過劃分區域來規劃和限制網絡規模。所以EIGRP適用于網絡規模相對較小的網絡,這也是矢量-距離路由算法(RIP協議就是使用這種算法)的局限所在。

2. 運行EIGRP的路由器之間必須通過定時發送HELLO報文來維持鄰居關系,這種鄰居關系即使在撥號網絡上,也需要定時發送HELLO報文,這樣在按需撥號的網絡上,無法定位這是有用的業務報文還是EIGRP發送的定時探詢報文,從而可能誤觸發按需撥號網絡發起連接,尤其在備份網絡上,引起不必要的麻煩。所以一般運行EIGRP的路由器,在撥號備份端口還需配置Dialer list和Dialer group,以便過濾不必要的報文,或者運行TRIP協議,這樣做增加路由器運行的開銷。而OSPF可以提供對撥號網絡按需撥號的支持,只用一種路由協議就可以滿足各種專線或撥號網絡應用的需求。

3. EIGRP的無環路計算和收斂速度是基于分布式的DUAL算法的,這種算法實際上是將不確定的路由信息(active route)散播(向鄰居發query報文),得到所有鄰居的確認后(reply報文)再收斂的過程,鄰居在不確定該路由信息可靠性的情況下又會重復這種散播,因此某些情況下可能會出現該路由信息一直處于active狀態(這種路由被稱為stuck in active route),并且,如果在active route的這次DUAL計算過程中,出現到該路由的后繼(successor)的metric發生變化的情況,就會進入多重計算,這些都會影響DUAL算法的收斂速度。而OSPF算法則沒有這種問題,所以從收斂速度上看,雖然整體相近,但在某種特殊情況下,EIGRP還有不理想的情況。

4、EIGRP是Cisco公司的私有協議。Cisco公司是該協議的發明者和唯一具備該協議解釋和修改權的廠商。如果要支持EIGRP協議需向Cisco公司購買相應版權,并且Cisco公司修改該協議沒有義務通知任何其他廠家和使用該協議的用戶。而OSPF是開放的協議,是IETF組織公布的標準。世界上主要的網絡設備廠商都支持該協議,所以它的互操作性和可靠性由于公開而得到保障,并且在眾多的廠商支持下,該協議也會不斷走向更加完善。(T004)

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