路由协议选择OSPFvsEIGRP0731.docx
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路由协议选择OSPFvsEIGRP0731
路由协议选择
OSPFvs.EIGRP
华为技术有限公司
HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.
版权所有XX
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修订记录Revisionrecord
日期
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修改描述
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作者
Author
2003-07-30
1.00
初稿完成initialtransmittal
孙晖
2003-07-31
1.01
修改稿完成
刘宇
目录TableofContents
1路由协议规划选择原则6
2OSPFvs.EIGRP路由协议特性比较7
2.1OSPF协议7
2.1.1OSPF协议简介7
2.1.2OSPF协议特点8
2.2EIGRP协议9
2.2.1EIGRP协议简介9
2.2.2EIGRP协议特点10
2.3OSPF和EIGRP的比较11
2.3.1OSPF的缺点11
2.3.2EIGRP的缺点11
2.3.3OSPF与EIGRP的比较总结13
2.4从EIGRP网络到OSPF网络的迁移13
表目录ListofTables
表1OSPF和EIGRP比较总结15
路由协议选择：
从EIGRP到OSPF
关键词Keywords：
OSPF，EIGRP，SPF，DUAL
摘要Abstract：
本文首先介绍了在部署网络时，选择路由协议需要注意的地方，然后分别介绍了两种常用的路由协议EIGRP和OSPF，并对其特点和优缺点进行了技术上的比较，最后给出了一个已经部署了EIGRP协议的网络平滑迁移到OSPF的步骤。
缩略语清单Listofabbreviations：
Abbreviations缩略语
Fullspelling英文全名
Chineseexplanation中文解释
OSPF
OpenShortestPathFirst
最优路径优先路由协议
EIGRP
Ehenched-IGRP
增强型IGRP（Cisco专有路由协议）
SPF
ShortestPathFirst
最短路径优先算法
DUAL
DiffusingUpdateAlgorithm
扩散更新算法
1
路由协议规划选择原则
在互联网飞速发展的今天，TCP/IP协议已经成为数据网络互联的主流协议。
各种网络上运行的大大小小各种型号路由器，承担着控制本世纪或许最重要信息的流量，而这成百上千台路由器间的协同工作，离不开路由协议。
因此在大型网络的规划构建中，选择适当的路由协议是非常重要的。
目前常用的单播路由协议有多种，如RIP、OSPF、IS-IS、BGP，以及Cisco私有的IGRP/EIGRP协议等。
不同的路由协议有各自的特点，分别适用于不同的条件之下。
互连是网络构建最基础和最本质的要求，选择适当的路由协议需要以此为目标，并综合考虑以下因素：
1）路由协议的开放性：
开放性的路由协议保证了不同厂商都能对本路由协议进行支持，这不仅保证了目前网络的互通性，而且保证了将来网络发展的扩充能力和用户构建网络时的设备选择空间，这点在很多情况下是需要重点考虑的。
2）网络的拓扑结构：
网络拓扑结构直接影响协议的选择。
例如RIP这样比较简单的路由协议不支持分层次的路由信息计算，对复杂网络的适应能力较弱。
对于比较复杂的网络，需要使用处理能力更强的协议，如OSPF、EIGRP等。
3）网络节点数量：
不同的协议对于网络规模的支持能力有所不同，需要按需求适当选择，有时还需要采用一些特殊技术解决适应网络规模方面的扩展性问题。
农发展银行全国网络节点较多，路由信息也非常多，而且网络状况会千变万化，将导致路由刷新相对频繁，所以对路由协议的性能提出很高的要求。
如能支持的节点数、路由选径是否最佳、路由算法必须具有鲁棒性、快速收敛性、灵活性等。
4）网络间的互通及关联要求：
通过划分成相对独立管理的网络区域，可以减少网络间的相关性，有利于网络的管理和扩展。
可通过划分区域等形式，路由协议要能支持减少网络间的相关性。
必要时还要考虑路由信息安全因素和对路由交换的限制策略管理。
5）管理和安全上的要求：
通常要求在可以满足功能需求的情况下尽可能简化管理。
但有时为了实现比较完善的管理功能或为了满足安全的需要，例如对路由的传播和选用提出一些人为的要求，就需要路由协议对策略的支持。
根据以上原则，现在各种大型网络构建中，为节省投资、保证网络的持续扩展性，都在使用开放、标准而又健壮的协议。
如整个金融系统网络都在由IBM专有的SNA体系向开放标准的TCP/IP体系过渡，由于竞争的作用，这将会大大降低银行网络的构建及维护费用；又如建行网络在改造构建中，全网使用开放标准的OSPF+BGP路由协议，将使得网络在以后的扩展中具有更多的选择空间，不会受到使用某一封闭标准而带来的扩展限制。
2OSPFvs.EIGRP路由协议特性比较
OSPF和EIGRP都是近年来出现的比较好的动态路由协议，OSPF以协议标准化强，支持厂家多，受到广泛应用，是IETF推荐使用的内部网关路由协议（IGP）；而EIGRP协议由厂商Cisco公司发明，并靠其在业界的影响力和市场份额，也受到部分用户的认同。
然而这两种协议究竟哪种更好，谁更适合网络未来发展的需要？
这部分就用户普遍关心的问题，我们从技术角度客观分析这两种协议各自的优缺点，以便网络集成商和企业用户在网络设计规划时能作为参考。
2.1OSPF协议
2.1.1OSPF协议简介
OSPF是OpenShortestPathFirst（即“开放最短路由优先协议”）的缩写。
它是IETF组织开发的一个基于链路状态算法应用在自治系统内部的路由协议。
在IP网络上，它通过收集和传递自治系统内部设备的链路状态信息来动态地发现并传播路由。
每一台运行OSPF协议的路由器总是将本地网络的连接状态，（如可用接口信息、可达邻居信息等）用LSA（链路状态广播）描述，并扩散到整个自治系统中去。
这样，每台路由器都收到了自治系统中所有路由器生成的LSA，这些LSA的集合组成了LSDB（链路状态数据库）。
由于每一条LSA是对一台路由器周边网络拓扑的描述，则整个LSDB就是对该自治系统网络拓扑的真实反映。
根据LSDB，各路由器运行SPF（最短路径优先）算法。
构建一棵以自己为根的最短路径树，这棵树给出了到自治系统中各节点的路由。
在图论中，“树”是一种无环路的连接图。
所以OSPF计算出的路由也是一种无环路的路由。
OSPF协议为了减少自身的开销，提出了以下概念：
1）DR（DesignatedRouter）：
在各类可以多址访问的网络中，如果存在两台或两台以上的路由器，该网络上要选举出一个“指定路由器”（DR）。
“指定路由器”负责与本网段内所有路由器进行LSDB的同步。
这样，两台非DR路由器之间就不再进行LSDB的同步。
大大节省了同一网段内由于协议报文造成的带宽开销。
2）区域（Area）：
OSPF可以根据自治系统的拓扑结构和层次管理需求划分成不同的区域（Area），这样区域边界路由器（ABR）向其它区域发送路由信息时，以网段为单位生成摘要LSA。
这样可以减少自治系统中的LSA的数量，以及路由计算的复杂度。
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
区域内和区域间路由描述的是自治系统内部的网络结构，而外部路由则描述了应该如何选择到自治系统以外目的地的路由。
一般来说，第一类外部路由对应于OSPF从其它内部路由协议所引入的信息，这些路由的花费和OSPF自身路由的花费具有可比性；第二类外部路由对应于OSPF从外部路由协议所引入的信息，它们的花费远大于OSPF自身的路由花费，因而在计算时，将只考虑外部的花费。
2.1.2OSPF协议特点
总的来说，由于OSPF发展成熟，厂商支持广泛，已经成为世界上使用最广泛的IGP，尤其在企业级网络，也是IETF推荐的唯一的IGP。
其他路由协议所能适应的网络和具备的主要优点，OSPF都能适应。
1.OSPF是真正的loop-free（无路由自环）路由协议：
源自其采用算法本身（链路状态及最短路径树算法）的优点；
2.OSPF收敛速度快：
能够在最短的时间内将路由变化传递到整个自治系统并完成路由重新计算；
3.支持等价路由负载分担，能更有效地利用链路资源；
4.提出区域（area）划分的概念，将自治系统划分为不同区域后，通过区域之间的对路由信息的摘要，大大减少了整个自治系统所需传递的路由信息数量，减轻了对路由器的性能需求和管理难度，也使得路由信息不会随网络规模的扩大而急剧膨胀；
5.协议设计精巧，将协议自身的报文开销控制到最小。
主要采用的技术如下：
●用于发现和维护邻居关系的是定期发送的是不含路由信息的hello报文，非常短小。
包含路由信息的报文时是触发更新的机制（有路由变化时才会发送）。
但为了增强协议的健壮性，每1800秒全部更新一次。
●在广播网络中，使用组播地址（而非广播）发送报文，减少对其它不运行OSPF的网络设备的干扰。
●在各类可以多址访问的网络中（广播，NBMA），通过选举DR，使同网段的路由器之间的路由交换（同步）次数由O（N*N）次减少为O（N）次。
●提出STUB区域的概念，使得STUB区域内不再传播引入的AS外部路由，并可以控制其它区域LSA的传入。
●在ABR（区域边界路由器）上支持路由聚合，进一步减少区域间的路由信息传递。
●在点到点接口类型中，通过配置按需拨号属性（OSPFoverOnDemandCircuits），使得OSPF不再定时发送hello报文及定期更新路由信息，保证低速链路上能节约网络带宽的消耗。
只在网络拓扑真正变化时才发送更新信息。
6.通过严格划分路由的级别（共分四级），提供更可信的路由选择。
7.良好的安全性，OSPF支持基于接口的明文及MD5协议报文验证，可以很好地防止恶意攻击和错误的配置；
8.OSPF适应各种规模的网络，经过适当的规划可以支持多达数千台。
9.具备链路状态路由协议能感知全局网络拓扑相关信息的特点，可以扩展支持流量工程，最大程度地提高骨干网络资源的使用效率。
2.2EIGRP协议
2.2.1EIGRP协议简介
EIGRP和早期的IGRP协议都是由Cisco发明，是基于距离向量算法的动态路由协议。
EIGRP（EnhancedInteriorGatewayRoutingProtocol）是增强版的IGRP协议。
它属于动态内部网关路由协议，仍然使用矢量－距离算法，但它也具有一些链路状态路由协议的特点，因此有些文献也称其为“混合型算法路由协议”。
但它的实现比IGRP已经有本质上的改进，其收敛特性和操作效率比IGRP有显著的提高。
EIGRP的收敛特性是基于DUAL（DistributedUpdateAlgorithm）算法的。
DUAL算法的特性使得路径在路由计算中根本不可能形成环路。
它的收敛速度可以与已存在的其它任何路由协议相匹敌。
2.2.2EIGRP协议特点
EIGRP协议主要具有如下特点：
1.精确的路由开销计算和多网络协议的支持
EIGRP协议继承了IGRP协议的最大的优点：
混合矢量路由权。
EIGRP协议在路由计算中要对网络带宽，网络时延，信道占用率，信道可信度等因素作全面的综合考虑，所以EIGRP的路由计算更为准确，更能反映网络的实际情况。
同时EIGRP协议支持多种网络协议，如IPX，CLNP。
2.较少的带宽占用
使用EIGRP协议的路由器之间周期性的发送很小的hello报文，以此来保证从前发送报文的有效性及邻居的可达性。
路由更新的发送使用增量发送方法，即每次只发送发生变化的路由。
发送的路由更新报文采用可靠传输，如果没有收到确认信息则重新发送，直至确认。
EIGRP还可以对发送的EIGRP报文进行控制，减少EIGRP报文对接口带宽的占用率，从而避免连续大量发送路由报文而影响正常数据业务的事情发生。
3.无环路由和较快的收敛速度
路由计算的无环路和路由的收敛速度是路由计算的重要指标。
EIGRP协议由于使用了DUAL算法，使得EIGRP协议在路由计算中不可能有环路路由产生，同时路由计算的收敛时间也有很好的保证。
因为，DUAL算法使得EIGRP在路由计算时，只会对发生变化的路由进行重新计算；对一条路由，也只有此路由影响的路由器才会介入路由的重新计算。
4.协议安全支持协议报文MD5认证
为确保路由获得的正确性，运行EIGRP协议进程的路由器之间可以配置MD5认证，对不符合认证的报文丢弃不理，从而确保路由获得的安全。
5.任意掩码长度的路由聚合
EIGRP协议可以通过配置，对相关的EIGRP路由进行任意掩码长度的路由聚合，从而减少路由信息传输，节省带宽。
6.支持等价和非等价路由负载分担
EIGRP一大特点就是不但可以支持等价路由负载分担，而且可以支持非等价路由负载分担，在几条不同开销的链路上按比例发送流量，能更有效地利用链路资源，这点是OSPF所做不到的。
但由于支持非等价路由负载分担对路由器造成一定的压力，并且可能会有路由环路，因此即使是Cisco公司，也不推荐使用此特性。
7.协议配置简单
使用EIGRP协议组建网络，路由器配置非常简单，它没有复杂的区域设置，也无需针对不同网络接口类型实施不同的配置方法。
使用EIGRP协议只需在路由器上启动EIGRP路由进程，然后再使用network命令使能网络范围内的接口即可。
2.3OSPF和EIGRP的比较
OSPF和EIGRP都是收敛速度较快并且不会形成环路的算法，网络带宽占用较小，使用灵活，安全性较好的路由协议。
但是从以上分析可以看出，各自还是有优缺点。
2.3.1OSPF的缺点
1、配置相对复杂：
由于网络区域划分和网络属性的复杂性，需要网络分析员有较高的网络知识水平才能配置和管理OSPF网络，但由于OSPF使用的广泛性，绝大部分管理员都熟悉OSPF,问题并不大。
2、路由负载均衡能力较弱：
OSPF虽然能根据接口的带宽等信息，自动生成接口路由开销，但通往同一目的的不同开销路由，OSPF只选择最优路径转发（当然，可以支持等价路由负载分担），不同开销的路径，不能实现负载分担，不象EIGRP那样可以配置一个范围，根据链路开销不同，按比例发送流量。
2.3.2EIGRP的缺点
EIGRP没有区域（Area）的概念，不适合层次性较强的网络部署。
而OSPF在大规模网络的情况下，可以通过划分区域来规划和限制网络规模。
所以EIGRP适用于网络规模相对较小的网络，这也是矢量-距离路由算法（RIP协议就是使用这种算法）的局限所在。
EIGRP虽然也可以划分自治系统并互相引用，但是这样的组网方案在实际中很少使用，效果不及OSPF的划分区域理想，也不如OSPF+BGP的实现方案。
2.没有在拨号链路上的DC扩展：
运行EIGRP的路由器之间必须通过定时发送HELLO报文来维持邻居关系，这种邻居关系即使在拨号网络上，也需要定时发送HELLO报文，这样在按需拨号的网络上，无法定位这是有用的业务报文还是EIGRP发送的定时探询报文，从而可能误触发按需拨号网络发起连接，尤其在备份网络上，引起不必要的麻烦。
所以一般运行EIGRP的路由器，在拨号备份端口还需配置Dialerlist和Dialergroup，以便过滤不必要的报文，或者运行TRIP协议，这样做增加路由器运行的开销。
而OSPF可以提供对拨号网络按需拨号的支持，只用一种路由协议就可以满足各种专线或拨号网络应用的需求。
3.EIGRP的无环路计算和收敛速度是基于分布式的DUAL算法的，这种算法实际上是将不确定的路由信息（activeroute）散播（向邻居发query报文），得到所有邻居的确认后（reply报文）再收敛的过程，邻居在不确定该路由信息可靠性的情况下又会重复这种散播，因此某些情况下可能会出现该路由信息一直处于active状态（这种路由被称为stuckinactiveroute），并且，如果在activeroute的这次DUAL计算过程中，出现到该路由的后继（successor）的metric发生变化的情况，就会进入多重计算，这些都会影响DUAL算法的收敛速度。
而OSPF算法则没有这种问题，所以从收敛速度上看，虽然整体相近，但在某种特殊情况下，EIGRP还有不理想的情况。
比如说对于狭长形的网络拓扑结构，如果一端路由器的网络路由丢失，丢失路由的路由器将向所有邻居发起查询，每个邻居又会向各自的所有邻居发起查询。
在狭长形的网络拓扑结构中，一端的路由信息变化需要较长时间才能传递到另外一端，然后才能从远端向回收敛，效率不理想。
4．在共享网段上，EIGRP路由器将两两交换路由信息，但是OSPF因为选举DR、BDR，所有路由器将只和DR、BDR交换路由信息。
这样EIGRP将会使用更多的带宽来传送协议报文，当一个共享网段上有大量EIGRP路由器时，协议报文对带宽的占用更加严重。
5．EIGRP是Cisco公司的私有协议。
Cisco公司是该协议的发明者和唯一具备该协议解释和修改权的厂商，没有受到外界监督与完善。
Cisco公司对该协议的修改没有义务通知任何其他厂家和使用该协议的用户，因此会在网络升级扩展中导致运行的安全隐患；从另外一个角度，如果用户使用了这种协议组网，由于担心网络扩展而出现的隐患，从而选择了单一设备，则又将陷入封闭网络的怪圈，步入使用SNA这种私有网络体系的后尘，最终使得网络的构建及维护费用都大大增加。
而OSPF是开放的协议，是IETF组织公布的标准。
世界上主要的网络设备厂商都支持该协议，所以它的互操作性和可靠性由于公开而得到保障，并因为竞争的存在也使得网络的构建在合理的价格范围内，而在众多的厂商支持下，该协议也会不断走向更加完善。
2.3.3OSPF与EIGRP的比较总结
下面是OSPF和EIGRP路由协议简单的比较：
比较点
OSPF
EIGRP
协议标准
IETF标准协议，协议设计完美成熟，绝大部分厂商支持，组网不受厂商选择限制
Cisco私有协议，不能与其它厂商联合组网；协议实现在根据使用经验不断优化，比如增加对stub的处理，不如OSPF成熟。
部署范围
IETF推荐的IGP，世界上使用最广泛的路由协议
仅有少数网络使用，而且部署越来越少
核心算法
SPF算法收敛快，无环路
采用分布式的DUAL算法，中间状态不可预测，可能陷入SIA状态，查询可能扩散到全网
网络拓扑支持
支持层次性网络拓扑，具有很好的可管理性和扩展性
不支持层次性网络
对新技术的支持
可以扩展支持OSPF-TE
无TE扩展支持，大型网络中采用EIGRP作IGP，将限制TE的部署
表1OSPF和EIGRP比较总结
2.4从EIGRP网络到OSPF网络的迁移
对于一个已经部署EIGRP协议的网络，如何在尽量减少对现有业务和流量的冲击的前提下，整网切换到OSPF协议，是很多已经选择部署EIGRP协议用户在网络路由协议迁移和网络扩容时的疑虑。
很容易想到的是删除原来路由器上与EIGRP相关的配置，再在各个路由器上配置OSPF，但这样粗暴的迁移肯定会对正在运行的业务造成中断，无疑是不可取的。
实际上路由协议的平滑迁移远没有想象的困难。
按照一定正确的切换操作步骤，可以保证在切换过程中基本上始终保持网络的连通性，对现有业务基本没有什么影响，所有的工作只是简单的配置命令的修改而已。
路由协议的平滑迁移主要是利用路由优先级（HuaweiVRP称为preference，CiscoIOS称为distance）的差异，当多个路由协议运行的时候，路由是基于各自协议的优先级来决定谁加入路由表中（通常数值大的优先级反而低）。
主要的操作步骤如下：
1）做好OSPF的网络规划，比如区域划分，路由策略等；
2）在已经运行EIGRP的路由器上迭加配置OSPF，首先将OSPF的路由优先级设置比EIGRP的要低（数值更大），再启动相应接口，加入相应的区域；
3）按第二步完成所有相关路由器的配置，在此过程中，由于EIGRP的路由更优先，即使OSPF学习到相关路由，也不会加入到路由表中，所有路由器的路由表都是完整，而且路径都是连通的；
4）等待一定时间（视网络规模而定），OSPF路由收敛后再将所有路由器上的EIGRP的优先级改为比第二步中设置的OSPF优先级更低（或在OSPF配置中将OSPF的优先级改为比迁移前EIGRP的更高），此时由于OSPF已经收敛，OSPF路由马上会替换EIGRP路由到路由表中去来指导报文转发。
5）删除所有路由器上的EIGRP配置，并按需要将OSPF路由优先级改为缺省值（由于只有OSPF运行，可以不修改），由于在第四步路由已经切换到OSPF，一般来说现有流量并不会中断，至此，整网的路由协议就由EIGRP平滑切换到OSPF。
虽然采用上述方法切换短暂的路由循环和黑洞路由依然有可能存在，但可能性很小，而且迁移风险小，此外，由于在迁移过程中最后删除EIGRP进程之前保留了原来的路由协议，如果由于某种原因希望改回原来的配置是非常容易的。
需要考虑的一点是，由于在迁移过程中要启动两套路由协议，如果网络过大，要注意所涉及的路由器的性能需求是否满足（CPU性能和内存大小）及所需要配置的工作量，可以先做好配置的脚本，通过网管系统来配合采用自动更新配置的手段来操作。
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