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基于OSPF协议的企业网络IP地址汇聚方法与系统

2021-02-16 05:24:25

基于OSPF协议的企业网络IP地址汇聚方法与系统

　　技术领域

　　本发明涉及网络通信技术领域，具体而言涉及一种基于OSPF协议的企业网络IP地址汇聚方法与系统。

　　背景技术

　　目前很多大型企业的互联网络都是从较小的互联网络逐渐演化而来的，企业发展的同时，伴随着IP地址分配不合理的问题日益突出。

　　没有规划的IP地址分配会给IP地址平滑汇聚带来极大的困难，最有效的方法就是根据现有企业规模及发展计划，重新规划IP地址分配策略。但考虑到重新规划和改造所带来的费用以及工程期间业务中断的经济损失，这种方法有点不切实际。

　　发明内容

　　本发明旨在提出一种基于OSPF协议的企业网络IP地址汇聚方法与系统，提升OSPF网络的收敛时间，保证工程期间业务不中断的情况下，减少网络的明细路由条目，达到降低路由器路由计算时间的目的。

　　为实现上述目的，本发明的第一方面提出一种基于OSPF协议的企业网络IP地址汇聚方法，包括以下步骤：

　　步骤1：获取入网设备需求；

　　步骤2：通过Dijkstra算法，获取路由汇聚与缩短路由器处理时间的逻辑关系，并据此确定参数a的范围，a表示总体需要配置路由条目；

　　步骤3、结合每配置一条静态路由需要在所有的路由器上重复配置的数量，对于M台路由器，确定每一台路由器平均需要配置的路由条目a’；

　　步骤4、基于每一台路由器平均需要配置的路由条目a’，优化每个子网的终端数量c；

　　步骤5、基于前述步骤4确定的每个子网的终端数量c，判断c的最小值位于[2b-1,2b]中的位置从而确定每个子网配置的终端位数b，由此确定汇聚路由的网络位数为32-b；

　　步骤6、通过步骤5得到的网络位数以及路由条目进行“与”运算，确定汇聚路由的网段，并将确定的汇聚路由配置发布到OSPF网络中。

　　根据本发明的第二方面还提出一种基于OSPF协议的企业网络IP地址汇聚系统，包括：

　　用于获取入网设备需求的需求获取模块；

　　用于通过Dijkstra算法，获取路由汇聚与缩短路由器处理时间的逻辑关系，并据此确定参数a的范围的配置模块，a表示需要配置路由条目；

　　用于结合每配置一条静态路由需要在所有的路由器上重复配置的数量，对于M台路由器，确定每一台路由器平均需要配置的路由条目a’的修正模块；

　　用于基于每一台路由器平均需要配置的路由条目a’，优化每个子网的终端数量c的优化模块；

　　用于基于确定的每个子网的终端数量c，判断c的最小值位于[2b-1,2b]中的位置从而确定每个子网配置的终端位数b，由此确定汇聚路由的网络位数为32-b的子网汇聚确定模块；

　　用于基于得到的网络位数以及路由条目进行“与”运算，确定汇聚路由的网段，并将确定的汇聚路由配置发布到OSPF网络中的汇聚配置模块。

　　传统的基于OSPF网络的IP地址汇聚方法仅考虑业务规模，凭借工程师个人经验进行IP地址汇聚。这样的汇聚方法，人为因素影响较大，无客观评价指标，容易出现：（1）汇聚过于明细，增加路由器计算负担。（2）汇聚过于笼统，IP地址浪费等现象。

　　本发明提出的汇聚方法综合考虑业务规模，路由器数量的同时，引入OSPF路由协议中Dijkstra算法对路由器计算的影响及优化目标这一因素，确定出IP地址汇聚，满足业务需求同时，优化路由器计算OSPF路由的负担，从而减少路由震荡对路由器的计算负担，最终达到提升网络的稳定性的目的。

　　应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

　　结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

　　附图说明

　　附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

　　图1是本发明示例性实施例的实现流程示意图。

　　具体实施方式

　　为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

　　在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

　　结合图1所示，本发明实施例的基于OSPF协议的企业网络IP地址汇聚方法，总体上包括以下步骤：

　　步骤1：获取入网设备需求，其中设定企业内部m个子网的终端数量分别为、路由器M台，并且路由器处理时间提升N倍；

　　步骤2：通过Dijkstra算法，获取路由汇聚与缩短路由器处理时间的逻辑关系，并据此确定参数a的范围，a表示需要配置路由条目；

　　步骤3、结合每配置一条静态路由需要在所有的路由器上重复配置的数量，对于M台路由器，确定每一台路由器平均需要配置的路由条目a’；

　　步骤4、基于每一台路由器平均需要配置的路由条目a’，优化每个子网的终端数量c；

　　步骤5、基于前述步骤4确定的每个子网的终端数量c，判断c的最小值位于[2b-1,2b]中位置从而确定每个子网配置的终端位数b，由此确定汇聚路由的网络位数为32-b；

　　步骤6、通过步骤5得到的网络位数以及路由条目进行“与”运算，确定汇聚路由的网段，并将确定的汇聚路由配置发布到OSPF网络中，减少网络的路由计算时间，提升网络的整体性能。

　　其中，所述步骤2被配置通过下述方式确定需要配置路由条目a：

　　其中，以表示Dijkstra算法的运行时间和顶点数n的函数，一台核心路由器运行OSPF协议得出最短路径所花费的时间为，则将网络进行汇聚，m个子网进行汇聚后IP网段数量分别为k1、k2、k3、k4…km,需要配置的路由条目为a条，则所花费时间为，汇聚前时间花费表示为，汇聚后时间花费为；因此在路由器处理时间提升N倍下，a的取值最大为。

　　在本发明的实施例中，以表示Dijkstra算法的运行时间和顶点数n的函数。Dijkstra算法最简单的实现方法是用一个链表或者数组来存储所有顶点的集合Q,所以搜索Q中最小元素的运算只需要线性搜索Q中的所有元素。这样，可以通过Dijkstra算法表示路由器路由计算时间是。通过Dijkstra算法，推算出路由汇聚与缩短路由器处理时间的逻辑关系，通过对汇聚前后的运行时间进行对比，得出配置路由条目a的范围。

　　现假设将网络进行汇聚，m个区域汇聚后IP网段数量分别为k1、k2、k3、k4…km,需要手工配置路由条目为a条，则所花费时间为，设汇聚前时间花费为，汇聚后时间花费为的时间比为：

　　设定：

　　；否则汇聚将毫无意义

　　则：

　　则可得出：

　　即：

　　根据需求设定的路由器处理时间提高N倍，则a最多为条。

　　以最多需要配置的路由条数为基础，其中，在所述步骤3中，根据每配置一条静态路由需要在所有的路由器上重复配置，对于M台路由器，则每一台路由器平均需要配置的路由条目a’满足：

　　；

　　其中，所述步骤4中，由于每个汇聚地质的子网网段具有2个地址是不可用的网段地址和广播地址，因此m个子网（也对应为区域）的IP数量分别为：

　　由此，优化每个子网的终端数量c如下：

　　由于a’满足，因此结合终端数量c的取值，可以得到：

　　。

　　其中，所述步骤5具体包括以下步骤：

　　对步骤4得到的终端数量c取最小值，并判断其在[2b-1,2b]的具体位置，其中b的数值为整数，具体通过对数运算进行，即：

　　。

　　由于终端数量c的取值满足，由此结合b的取值，可以得到：

　　。

　　从而可以得到32-b作为网络位数，即子网掩码位数。

　　本发明上述方案中，通过路由聚合可以缩小路由器中路由选择表的规模，以节省内存，并缩短IP对路由选择表进行分析以找出前往远程网络的路径所需的时间。一方面，该路由汇聚方法可以在保证业务正常运行的情况下，按照企业用户的需求，实现IP地址的快速汇聚，得到路由汇聚的网段；另一方面，目前普遍的汇聚方法会考虑网络的可拓展性，预留较多的IP地址或网段，但受各种因素影响，网络资源长期未得到应用，导致地址空间利用不足，而本发明路由汇聚方法中可通过算法得到汇聚网段的网络位数，且能得到一个较为合理汇聚网段，提升OSPF网络的收敛时间，保证工程期间业务不中断的情况下，减少核心路由器计算最短路径的时间，既可保证网络的可拓展性、灵活性和层次性，也能避免出现网络浪费的情况。

　　下面结合工程实现为例，更加具体的介绍上述过程的实施。

　　某企业的分为8个区域，8个区域的主机数量共100000台，主机的IP地址在132.254.0.0-132.255.255.255网段内，需对该公司的IP进行快速汇聚，提升路由器的路由计算时间。

　　该公司具有路由器1000台，为使处理时间提升10000倍。

　　根据上述的方法得到