EPON系统基于OSPF协议路由及三层接口设计

　　2.2 OSPF路由原理

　　OSPF是一种链路状态路由协议，被设计用于单一的自制系统（AS）中。每个OSPF路由器都维持着同样的数据库以描述AS的拓扑结构，并以此数据库来创建最短路径树和计算路由表。OSPF提供等值多路径。在发现拓扑改变后，OSPF仅利用很少的路由流量就可以快速地重新计算出路径。

　　通过提供区域路径，来提供额外的路径保护并可以减少协议所需要的流量。有关路由表的计算是OSPF的核心内容，它是动态生成路由器内核路由表的基础。这里将复杂的OSPF计算过程总结为以下四点：

　　① 当路由器初始化或当网络结构发生变化（例如增减路由器，链路状态发生变化等）时，路由器会产生链路状态广播数据包LSA（Link-State Advertisement），该数据包里包含路由器上所有相连链路，也即为所有端口的状态信息。

　　② 所有路由器会通过一种被称为刷新（Flooding）的方法来交换链路状态数据。Flooding是指路由器将其LSA数据包传送给所有与其相邻的OSPF路由器，相邻路由器根据其接收到的链路状态信息更新自己的数据库，并将该链路状态信息转送给与其相邻的路由器，直至稳定的一个过程。

　　③ 当网络重新稳定下来，即OSPF路由协议收敛下来时，所有的路由器会根据其各自的链路状态信息数据库计算出各自的路由表。该路由表中包含路由器到每一个可到达目的地的Cost以及到达该目的地所要转发的下一个路由器（next-hop）。

　　④ 当网络状态比较稳定时，网络中传递的链路状态信息是比较少的。这也正是链路状态路由协议区别于距离矢量路由协议的一大特点。

　　通过以上步骤，OSPF动态监视网络状态，一旦发生变化则迅速扩散，达到对网络拓扑的快速聚合，从而确定出新的网络路由表。这里的路由表不同于实现路由转发功能时用到的内核路由表，它只是OSPF本身的内部路由表。因此，完成上述工作后，往往还要通过路由管理模块与内核路由表交互，实现三层转发。

　　3 OSPF在OLT上的应用

　　基于上述设计开发出OSPF路由软件后，针对OLT的OSPF双上联功能设计如图所示组网，三层接口分别作用在图示SV1、SV2以及SV3，配置过程如图所示。

图为 针对OLT的OSPF双上联功能设计组网

　　在SV2、SV3上使能OSPF协议，配置SV3的OSPF Cost="10"，SV2的OSPF Cost="1000"，则路由管理模块优选出Cost=10的路由条目，PC1与PC2和PC3之间的通信优先通过下一跳为SV3（IP为192.168.10.54）的路由来建立。结合工程应用组网，OSPF倒换的触发条件至少有两种情况。

　　第一种是协议超时。当MSTP网络内部端口DOWN掉或者链路遭到破坏，OSPF协议通过LSA的超时机制探测到邻居和路由变化，所有运行OSPF的设备重新刷新自己的数据库直到网络再次收敛。

　　第二种情况是与OLT直接相连的端口down掉，此时OLT的三层接口通过SUB-VLAN感知到端口状态变化并通知路由管理模块。路由管理模块为OSPF协议模块提供服务，通知OSPF重新计算和刷新路由表，触发倒换，倒换前后OSPF路由表变化如图所示。

图为 触发倒换前后OSPF的路由表变化

　　根据这两种情况人为破坏端口状态触发倒换进行各种测试，测试结果均表明OLT设备能将路由倒换到下一跳为SV2（IP为192.168.2.54）的条目上。两种条件下的倒换都无需人工干预，实现对MSTP内部通信链路的保护。

　　4 结束语

　　本设计的特点在于将OSPF路由技术引入传统意义上的二层设备OLT，使得OLT在网络层不仅能提供对下游网络上行链路保护，还能在不改变上游设备配置的前提下提供对其下行链路的保护。另外由于VLAN的二层概念在EPON系统中得以广泛应用，三层接口的添加势必给系统带来较大改动。

　　本设计巧妙利用SUPER-VLAN技术，将OLT上的VLAN虚实结合应用，既保留原有业务VLAN的二层特性，又增加了三层虚接口配置IP的功能，保证了OLT软件的前向兼容性。目前，本设计的软件实现已经通过实验室场景测试，正在进行最后的优化和工程测试。