雙核心星形結構IP城域網的路由規劃與配置實踐

　　 
　　多核心，尤其是雙核心的星形(以下簡稱雙星)網絡拓撲結構因為其許多優點，成為多數城域寬帶IP網絡的首選拓撲結構。因此，雙星形結構的路由規劃在城域網的建設中，顯得尤為重要。
　　一、 雙星形拓樸結構概述
　　雙星形的結構綜合了單星形結構和網狀結構的優點，即節省了鏈路，又能起到網狀結構的路由冗余與備份的作用。它一般分為核心層、分布層、接入層三個層面，一個典型的雙星形結構如圖一：
　　　

　　圖 中，核心層設計兩個節點，分布層五個節點，接入層可以是N個節點。核心節點做為城域網骨干，也是城域網出口，兩個節點設計有鏈路互連；分布層節點設計五個，每個節點均以雙鏈路與兩個核心之間互連，接入層節點設計多個，每個節點可以有一條或兩條鏈路連到一個分布節點。這樣的設計，使核心設備可以高速轉發數據包，并保持路由冗余；分布層節點匯接接入層流量并做策略控制，接入層就是接入用戶以及其它一些設備?！?br />　　二、 路由協議的選擇
　　在寬帶IP城域網的建設中，IP路由的規劃應當參照Internet骨干路由的方法進行設計，對于雙星形結構來說,可以在內部路由采用OSPF v2,對于外部路由采用BGP4。內部路由在層次上可以分為兩層：骨干路由層和接入層。
　　 骨干路由層原則上采用OSPF v2，OSPF v2是由RFC1583定義，適用于自治域內的路由規劃,有較強的域內路由分區和負載分擔的功能,更重要的是它是一種開放的標準,各種廠家的設備均支持,不必擔心不同廠家設備之間的路由協議的兼容問題。
　　接入層路由一般采用靜態路由，只有在用戶的網絡確實需要采用動態路由協議時才分情況采用OSPF或BGP。
　　外部路由協議采用BGP4協議。BGP4是邊界網關協議,適用于獨立的自治域管理系統,有很強的策略路由和流量控制,路由過濾的功能.國內大多數IP網絡的骨干網協議均選用BGP4。
　　
　　三、城域網外部路由的規劃設計
　　對于雙星形結構的城域網絡來說，BGP4協議是整個城域網的外部路由協議,它擔負著與骨干BGP4協議的互通,廣播城域網路由,學習外網路由,路由過濾,流量控制,路由廣播等功能.雙星結構的城域網原則上應該獨立運行于一個自治域，擁有獨立的自治域號，也可與省網骨干共同運行于同一個自治域。BGP4的功能大部份廠家的設備都支持。下面以Cisco設備為例來說明.　
　　兩個核心路由器之間運行IBGP，互相學習對方從外網學來的BGP路由，與外網運行EBGP，各自學習相應的BGP路由。有條件的話，雙核心應與不同的出口設備互連，做為路由備份，如圖二。
　　
　　
　　1、 路由的過濾與廣播
　　BGP運行以后，如何廣播城域網內部路由是一個很重要的問題。廣播路由主要有兩種方法。
　　a)向BGP中自動注入OSPF路由，使用Redistribute OSPF命令；
　　b)在雙核心上配置相應的廣播路由，OSPF路由不注入BGP路由，而是廣播什么路由就配置什么廣播路由，使用NETWORK X.X.X.X命令。
　　第一種方法配置簡單，但是由于內網路由的復雜性，可能會廣播一些不應該廣播的內網路由，從而影響外網的路由的穩定性，同時，也比較耗費路由器資源。
　　第二種方法配置語句較多，但是可以很好的控制路由的廣播，做到內網廣播的路由過濾，同時，比較節省路由器資源。更進一步，通過路由總結，可以只向外網廣播匯聚路由，減少骨干網絡上的路由數目，有利于整個骨干網絡的穩定性?！?br />　　2、 流量控制
　　城域網流量全部由雙核心出口出去。為了充分利用雙鏈路，可以利用BGP4的LOCAL PREFERENCE 屬性，設置出口流量控制策略，使雙出口鏈路的帶寬得到充分利用，最優化出口流量分布。而且，對于一些多核心的網絡，流量控制更加顯得重要。
　　3、 使用LOOPBACK地址
　　對于運行IBGP的雙核心來說，在向鄰居宣告其鄰居關系時，應該使用LOOPBACK地址，而不是相鄰接口地址，這樣，當對應接口鏈路發生故障時，LOOPBACK地址仍然可達，使BGP鄰居關系仍然能夠形成，可以使用Update-source子句。
　　4、 對于BGP同步規則的處理
　　因為雙星形結構的特殊性，在雙星之間有直達鏈路，因此，一般不要求BGP的同步規則。但是，如果城域網不是單獨運行在一個自治域內，而是還有別的IBGP鄰居，并且可能會轉發其它自治域的流量，則應該要求同步規則，在BGP協議的配置段中使用Synchronization語句。對于多核心的網絡，一般均要求同步規則。
　　一個配置實例如下：
　　router bgp 100
　　no synchronization
　　network 200.100.0.0 mask 255.255.224.0
　　network 200.100.32.0 mask 255.255.224.0
　　network 200.150.0.0 mask 255.255.192.0
　　aggregate-address 200.100.0.0 255.255.224.0 summary-only
　　aggregate-address 200.100.32.0 255.255.224.0 summary-only
　　aggregate-address 200.150.0.0 255.255.192.0 summary-only
　　neighbor 200.100.0.18 remote-as 200
　　neighbor 200.100.0.18 description "MAN EXIT 1"
　　neighbor 200.100.0.18 update-source Loopback0
　　neighbor 200.100.0.18 route-map local-pref in
　　neighbor 200.100.0.18 filter-list 1 out
　　neighbor 200.100.0.17 remote-as 300
　　neighbor 200.100.0.17 description "MAN EXIT 2"
　　neighbor 200.100.0.17 update-source Loopback0
　　no auto-summary
　　route-map local-pref permit 10
　　set local-preference 300
　　
　　四、城域網內部路由規劃設計
　　
　　1、 路由分區的規劃
　　無論是多星還是雙星型結構的城域網結構來說，都應根據路由器數量，網絡的基本拓撲，路由器的負載等來合理規劃路由區域。對于雙星型結構的網絡，毫無疑問，將雙核心設計為骨干路由區域，即AREA 0,負責高速，穩定的轉發數據包。對于各個匯接區，經過合理規劃，將每個匯接區設計為一個單獨路由區域。匯接層路由器設計成區域邊界路由器。各個匯接區域內接入路由器設計成域內路由器，也運行OSPF協議。見圖二。
　　2、 IP地址規劃與路由匯總的應用
　　對于每個匯接區域內的OSPF 區域來說，由于邊界路由器負責向骨干區域內注入區域內的路由，許多路由將會是非常零散的小路由，這樣，容易造成AREA 0內的路由器路由表項過大，使路由器資源耗費過大，路由收斂時間增大，影響城域網絡的穩定性和健壯性。因此，解決這個問題的最好方法是在邊界路由器上做匯接區域內的路由匯總。使注入到零域內的路由是一個個較整齊的匯總路由，大大減少了路由表數目。但是，這就要求進行城域網規劃時，合理規劃IP地址，為每個匯接區域分配連續的，大段的IP地址，只有這樣，才可以更好利用OSPF的特性，使城域網絡的路由規劃更合理，使網絡更健壯。
　　3、 接入用戶路由的注入
　　對于各個接入層交換機來說，由于許多最終用戶將直接接到這個交換機上，這樣將會產生許多最終用戶的路由，對于這些路由的域內廣播可以有兩種方法：
　　a)將這些路由做為OSPF內部路由來廣播，需單獨配置，比較繁瑣，　
　　b)將這些路由做為外部路由來廣播，使用Redistribute Connect和Redistribute Static語句。這種方法只需配置一次，比較簡單，且將來網管人員定義方便。
　　對于城域網來說，采用第二種方案比較合理
　　4、 NSSA路由區域的應用
　　對于雙星形結構的網絡來說，由于每個域只有一個匯接層路由器做為出口，按照普通的路由區域，則域內路由器不但學到了域內的路由，還學到了許多域間路由，路由表項還可以進一步減少。傳統的做法是每一個路由區域做為stub區域，但是如前所述，每一個匯接層路由區域是一個單獨的路由區域，有許多用戶路由做外部路由注入， 所以不可以做為STUB域，但是可以設計成NSSA（Not So Stub Area）。NSSA區別于STUB的地方在于NSSA可以允許外部路由以7類LSA注入到OSPF區域，最后由邊界路由器轉化為5類LSA注入到OSPF AREA 0 內。同時域內的路由器可以不學習域間路由，只用一條默認路由指向邊界路由器。大大減少了路由條目,使用AREA X NSSA語句。
　　5、 網內默認路由的產生
　　城域網的全網出口是由雙核心出去，對于每個路由器配置默認路由很不現實。因此，可以在雙核心路由器上產生默認路由，通過OSPF廣播到全部城域網內的路由器，使每個路由器可以自學習默認路由。使用Default-information originate語句。
　　6、 動態接入路由的設計
　　由于用戶接入路由關系到全網的安全性和穩定性，從這方面的因素考慮，建議接入層路由只提供靜態路由，然后將靜態路由重分布（Redistribution）到OSPF的路由表中。這樣可以最大限度的保證網絡的安全性和保持整個系統路由的穩定性。只有在用戶的網絡確實需要采用動態路由協議時才分情況采用OSPF或BGP，例如用戶網絡到城域網間存在多條鏈路，為了提供自動故障恢復功能，可以采用OSPF路由協議；如果該用戶同時還連接到其它ISP（multihome），可能需要采用BGP協議予以解決。
　　一個簡單的配置實例如下：
　　Router OSPF 100
　　network 200.100.0.16 0.0.0.240 area 0
　　network 100.200.200.128 0.0.0.240 area 1
　　network 100.100.100.128 0.0.0.240 area 1
　　area 1 nssa　
　　area 1 nssa default-information originate
　　area 1 range 60.150.231.0 255.255.255.0
　　redistribution connected
　　redistribution static
　　Default-information originate
　　小結：
　　城域網的內部不適合進行OSPF與BGP路由之間的相互注入，而是應采用OSPF默認路由指向核心，再由核心路由器對內網路由進行BGP路由廣播，使外網可以學習城域網內路由，同時，

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