EPON系统三层路由及接口设计

　　2.1路由管理模块设计

路由可以分为静态路由和动态路由两大类。静态路由由网络管理者直接配置产生，动态路由由路由协议学习生成。为了实现软件路由表和交换芯片路由表的同步和路由择优等功能，需要进行路由信息收集、过滤、优选等操作，因此系统中需要路由管理模块维护不同的路由表项。路由管理模块(RTM)位于各软硬件平台驱动层之上，三层功能协议层及管理层之下，是三层功能实现的核心模块。根据设计，它在系统中需要完成的工作如下：

　　① 管理员配置添加三层接口，包括添加SUPER-VLAN、SUB-VLAN以及IP;

　　②接口管理模块向路由管理模块通告接口事件，如接口的UP/DOWN事件;

　　③ 协议模块学习到动态路由，进行动态路由的添加/删除;

　　④ 路由管理模块处理接口变化事件，并通知各三层功能协议模块;同时管理来自协议模块的动态路由的写入与删除;

　　⑤ OS IP协议栈ARP功能提供主机路由表的维护，并向路由管理模块提供路由条目中下一跳Gate-way相关的ARP功能;

　　⑥ 交换芯片驱动为路由管理模块提供硬件FIB表的删除与写入功能。

　　⑦ OS IP协议栈向路由管理模块提供硬件FIB表的删除与写入功能。

　　对应上述功能，设计将路由管理模块划分成更小的模块来分别实现。如图2所示，路由管理模块(RTM)由路由表控制模块(RTM_CTRL)、主机路由控制模块、管理与配置模块、动态路由消息处理模块、接口消息处理模块、操作系统适配层以及驱动适配层组成。

　　路由表(RIB table)由节点链表组成，每个节点表示到达一个目的网段的所有路由。如图3所示，每一个node中都记录3张RIB表，分别是RIB-active表、RIB-standby表和RIB-pend表，每一个表的子项都是到达该目的网段的路由信息，即RIB路由条目、RIB里面记录路由类型(RIP/OSPF/静态等)、下一跳网关、距离、metric和生成时间等。

　　RIB-active中的RIB路由表示当前激活的路由，该路由会被写入到硬件FIB和OS FIB中去，实现业务流的三层转发功能。通常一个目的网段只有一个active路由。

　　RIB-standby中的路由条目是可到达但不是最优路径的路由，当active路由不可用时，路由管理模块会在standby RIB找一个最优路由升级为active路由。

　　RIB-pend路由表中的路由是由于该路由的下一跳网关不可达(查ARP表)而暂时挂起的路由路径，当下一跳网关可达后，该路由会升级为standby路由或者是active路由。

　　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。