路由规划方案
4.1 路由规划
根据网络现有结构，设计比较适合的路由协议。能够实现优化的网络路径选择，同时具有路径均衡功能，在网络结构发生变化时数据能够通过其他路径迂回，保证网络的畅通。
4.1.1动态路由选择协议原理
动态路由选择协议通过大量的控制消息传输来维护它们路由表，路由刷新信息是其中的重要控制消息。路由刷新信息通常可以构造出部分或全部的路由表，通过分析来自所有路由器的刷新消息，路由表可以构造出非常详细的完整网络拓扑关系。链路状态广播是另外一种重要的控制消息，链路状态广播通知其它的路由器有关发送者的链路状态，可以被路由器用来构造网络拓扑关系。一旦网络拓扑关系清楚明朗了之后，动态路由协议就能计算出通向目的地的最佳路由。
动态路由选择算法通常满足下面列举的一个或多个要求：
最佳性：指路由选择算法具有选择最佳路由的能力；
简易性及低开销：路由选择算法必须使用最少的软件和最低的开销来高效地实现其功能。
强壮性及稳定性：路由选择算法必须是强壮的，也就是说，它们在异常和非预期的情况下也能正常地工作，如硬件故障、负载过高和操作失误等。
迅速收敛性：动态路由选择算法必须能够迅速收敛（收敛是所有路由器在最佳路径上取得一致的过程）。动态路由选择算法收敛过程缓慢可能导致路由选择循环或网络出现故障。
灵活性：指能够迅速准确地适应不同的网络环境。能适应网络的连通情况、网络带宽、路由器队列大小、网络延迟以及其它参数的改变。
4.1.2 动态路由选择协议介绍
当前主要的动态路由协议有RIP、OSPF、ISIS等。
RIP是一个标准化的内部网关协议，也是最早广泛使用的动态路由选择协议。它采用距离向量来决定路由，RIP的不同版本可以支持除IP协议以外的其他路由传输协议（如IPX、AppleTalk等）。RIP协议是一种基于距离向量算法的动态路由协议。RIP协议规定最大的节点计数为15个，任何经过多于15个中间节点才能到达的目标都被认为是不可到达的；RIP不支持层次结构。由于RIP采用定时广播整个路由表的方式来实现路由的更新和发现，所以它对通讯资源的占用很大。由于协议本身固有的缺陷，只能适合于小型网络。
IS-IS动态路由协议最初是针对OSI七层协议模型设计，后强行移植到IP上，使用范围很小，处于没落的阶段。
OSPF动态路由协议是目前使用最为广泛的内部网关协议。其中OSPF协议具备以下优势：
适应范围 —— OSPF 支持各种规模的网络，最多可支持几百台路由器。
快速收敛 —— 如果网络的拓扑结构发生变化，OSPF 立即发送更新报文，使这一变化在自治系统中同步。
无自环 —— 由于 OSPF 通过收集到的链路状态用最短路径树算法计算路由，故从算法本身保证了不会生成自环路由。
子网掩码 —— 由于 OSPF 在描述路由时携带网段的掩码信息，所以OSPF协议不受自然掩码的限制，对VLSM 提供很好的支持。通过使用可变长的子网掩码，一个IP网络能够被划分成若干大小不等的子网，这样为网络管理人员对网络进行配置提供了更大的灵活性，同时也可以在区域边界路由器上实现对路由信息的合并。
区域划分 —— OSPF 协议允许自治系统的网络被划分成区域来管理，区域间传送的路由信息被进一步抽象，从而减少了占用网络的带宽。
等值路由 —— OSPF 支持到同一目的地址的多条等值路由，即到达同一个目的地有多个下一跳，这些等值路由会被同时发现和使用。
路由分级 —— OSPF 使用 4 类不同的路由，按优先顺序来说分别是：区域内路由、区域间路由、第一类外部路由、第二类外部路由。
支持验证 —— 它支持基于接口的报文验证以保证路由计算的安全性。
组播发送 —— OSPF在有组播发送能力的链路层上以组播地址发送协议报文，即达到了广播的作用，又最大程度的减少了对其他网络设备的干扰。
4.1.3动态路由选择协议的选用
动态路由选择协议的选定需要根据具体要求和实际情况选定。一般需要考虑以下因素来选定动态路由协议：
1. 适用于大规模网络
目前， XX厅与XX单位、 XX厅与各地州市XXx局、各地州XX局与县XX局、县XX局与基层XX单位都需联网。随着未来XX专网的进一步建设，由路由器构成的节点数将达几百个。所以，使用的动态路由选择协议应该有能力满足这样大规模网络的路由要求，同时又不至于对网络的资源提出过多的要求。
2. 要求符合 XX专网的管理模式和应用系统的数据流向
XX专网的数据流向是一种金字塔型的层次模式，数据层层向上或向下流动，平级的地州局和县局之间的数据流量也会随着OA系统和语音、视频等系统的应用而相应增加。
在考虑动态路由选择协议和动态路由的总体结构时，需要使之能够反映上述的管理模式和数据流向。
3. 是一个开放性的协议
随着现代计算机系统的不断扩大，对不同环境、不同厂商产品间实现互连的要求越来越高，开放性已经成为衡量一个产品的重要依据。这里的开放性包含了标准的制定、与其他同类产品的接口等因素在内。
4. 安全性和可靠性
路由选择协议的安全性和可靠性是整个计算机系统安全性和可靠性的一个重要环节；尤其是对于XX专网这样需要常年实时运作的系统，更是来不得半点差错。所选择的路由选择协议必须是可靠的和有一定的安全保障的。
5. 可以满足系统未来发展的要求
随着计算机技术的不断发展和计算机应用的不断深入，可以预见，XX专网信息系统是一个不断发展和扩充的系统。所以在路由选择协议的选定和结构设计阶段就要考虑未来系统扩展的需要，留下系统扩展的充分余地。
在本次工程设计中综合考虑各方面因素（如网络结构、网络安全、路由器数量、网络主机数量、链路备份等），因此选用OSPF协议，不仅具有较好的扩展性，而且区内的错误路由不会影响全网，大大增加了网络的可靠性。
静态路由不是一种路由协议，而是一种特殊路由，简单易行。适合于简单，稳定的小型网络。
静态缺省路由的设计使用有以下几个原则：
1. 缺省路由的指向单一，不允许形成环路。比如省、市、县三级网络，缺省路由的配置只能是由县指向市，由市指向省，而不能有上有下，形成环路。
2. 全网络中至少存在一台路由器不需配置缺省路由。换句话说，全网络中至少有一台路由器要具备全网所有路由。
3. 静态缺省路由适合于配置在星型的小型网络上，到Internet的访问路由器上
4.2路由策略
4.2.1 路由区域划分
随着网络规模日益扩大，网络中的路由器数量不断增加。当一个巨型网络中的路由器都运行OSPF路由协议时，就会遇到如下问题：
每台路由器都保留着整个网络中其他所有路由器生成的LSA，这些LSA的集合组成LSDB，路由器数量的增多会导致LSDB非常庞大，这会占用大量的存储空间。
LSDB的庞大会增加运行SPF算法的复杂度，导致CPU负担很重。由于LSDB很大，两台路由器之间达到LSDB同步会需要很长时间。
网络规模增大之后，拓扑结构发生变化的概率也增大，网络会经常处于“动荡”之中，为了同步这种变化，网络中会有大量的OSPF协议报文在传递，降低了网络的带宽利用率。更糟糕的是：每一次变化都会导致网络中所有的路由器重新进行路由计算。
解决上述问题的关键主要有两点：减少LSA的数量；屏蔽网络变化波及的范围。
OSPF 协议通过将自治系统划分成不同的区域（Area）来解决上述问题。区域是在逻辑上将路由器划分为不同的组。二级网在路由上和一级网相互隔离，分别属于不同的管理域，所以二级网可以灵活配置OSPF的Area(区域)。
将整个专网网络作为一个自治系统，将厅级网络到地州级网络作为自治系统中的Area0，地州网络到县级网络根据隶属关系划分为Area1、2、3…N。以减小网络间信息交互开销。
Area 0区域主要包括： 厅路由器、乌市其他单位路由器的所有接口和地州级节点路由器的上行接口，这个区是一级网OSPF的骨干区。
Area n区域包括：每个地市级节点和其下属的县级节点被划分为一个非零Area域。每个非零域包括：地市局的以太网接口、下行接口，县级节点的以太网接口、上行接口。
图4.1 OSPF路由协议的路由域划分
在每个域内，各地州XX局作为OSPF Area 的边界点，同时属于Area 0和被分配的Area，负责分发域间的路由信息。每个县XX局路由器均为域内路由器，可以获得所有的域内路由和域间路由；同时对下属的网点接入路由进行汇聚再分发入OSPF内。
为了减少网络的振荡保证网络的稳定和减少网络中的路由表的数量建议将县级网络接入线路和与专网联连路由设置为静态路由。
如图4.2所示，在县XX局的OSPF Area的边界路由器以及服务部的路由器上，分别配置对应的静态路由。在边界路由器上进行了路由汇总。
图4.2 XX 网的路由策略
4.2.2 路由汇聚
路由报文是按照最长匹配方式进行转发的，在没有进行路由汇聚时，AreaN将通告到Area0大量的路由，当链路状态发生变化时将会对本区域外的路由信息造成影响，对网络的稳定性造成一定影响。因此，通过路由汇聚，不但能够减少需要传播的具体路由的数量，还将大大提高网络的稳定性。
如下图所示，在路由汇聚前，Area1、Area2、Area3的10.1.0.0、10.1.2.0和10.1.3.0等所有的子网路由通过ABR全部发给了骨干区域，给网络的稳定性造成了一定的影响。
图4.3 XX网的路由汇聚
如果在区域边界路由器ABR上实施路由聚合后。只有聚合后的10.1.0.0、10.2.0.0和10.3.0.0三个网段路由被ABR通告给骨干区域Area 0，链路状态的变化不会影响到区域外的路由信息，提高了网络可靠性。
在IP地址的规划时已经考虑到路由汇聚，以便可以汇聚成一条路由信息向其他区域传送。通过对OSPF的适当配置，可以对各区县的路由信息进行汇总。
4.2.3 负载均衡
OSPF路由协议可根据两条传输线路，作到流量的负载分担。
如下图所示，对于相同的目的网段，有多个不同的下一跳，在我们的典型网络模型中，如果RC-1的两条上行链路赋予相同的cost值，那么对于RTA、RTB发布的默认路由来说，在RC-1上就会有两个不同的下一跳，更进一步一步说，如果RC-1、RC-2……RC-n上行的链路cost全部相等，那么对于RC-1、RC-2……RC-n之间的互访流量来说，都有两条开销相同的链路。
图4.4 XX网的路由汇聚
负载分担就是能够完成到某个目的地空间的数据流量可以通过不同的转发路径到达目的，对于特定的网络来说，我们可以将“目的空间”进行划分，使其中一部分流量通过唯一的链路转发，另外一部分通过其他链路转发，最终同样能够完成链路带宽的复用。