TDCS/CTC系 统内OSPF与EIGRP路由协议共存方案

周学兵 冷俊 费振豪

列车调度指挥系统（TDCS）/调度集中系统（CTC）早已在全路装备并运营，网络规模很大，站点已达数千个。由于TDCS/CTC系统开发较早，路由是采用EIGRP协议（增强内部网关路由协议），而国内厂商一直没有开发与EIGRP协议兼容或运行的网络设备；通用网络设备一般采用OSPF路由协议（开放式最短路径优先），具备规模应用前提条件。因此，在不影响TDCS/CTC系统正常、稳定工作的前提下，开展TDCS/CTC系统内EIGRP与OSPF路由协议共存方案的研究十分必要。

1 现网情况

1.1 网络协议

EIGRP是一种无类、高级距离矢量协议，兼备链路状态和距离矢量路由协议，使用弥散修正算法（DUAL）实现路由收敛，具有收敛速度快、无环路、端到端时延短等特点［1］。EIGRP使用触发式路由更新方法，占用带宽少，只有在发生路由变化时才会产生路由更新，其使用后继路由的特征决定了在网络发生异常情况下，对应用层数据的影响要 明 显 小 于OSPF［2］。2013年2月RFC7868（至2020年1月已更新至第6个版本）公布了EIGRP算法、设计架构、数据包格式和使用到的TVL字段含义。但EIGRP协议开发定位只适合中小型企业路由，属于平面网络架构，不适合大型网络。

OSPF是一种基于链路状态的网络协议，基于区域理念，使用Dijkstar算法实现路由收敛，具有路由变化收敛速度快、层次区域划分清晰等优点。OSPF使用周期性广播实现路由更新，占用带宽较EIGRP更高。OSPF基于区域实现路由收敛，完成路由信息扩散，各节点在本地进行路由计算，不依赖相邻路由信息。OSPF协议与BFD联动、Smart-Hello机 制、支 持iSPF和PRC等 特 性［3-4］，使OSPF在路由收敛和故障情况下的路由切换与EIGRP是一个量级。同时，OSPF开发初期就定位于中大型网络架构，具备丰富的区域特性，如Stub/Nssa/Totally Stub/Totally Nssa等，适合站点超过300～400个的中大型网络。层次架构及区域划分，使OSPF能更好实现分级管理、控制网络，缩小故障后的影响范围，以及限制各个区域内的LSDB数据库大小。

1.2 典型场景

TDCS/CTC系统典型网络架构见图1。

图1 TDCS/CTC系统典型网络架构

图1描述了以EIGRP自治系统为边界的连接关系。为了满足大型网络应用场景，对EIGRP进行人工层次化设计。EIGRP 125可类似为OSPF协议中的骨干传输区域，其他EIGRP区域模拟为OSPF子区域，形成一个逻辑树状拓扑结构。EIGRP 125承载调度中心路由及各个车站不同区域之间交互的传输域。底层车站路由条目通过重分发进入EIGRP 125骨干区域内，并通过EGIRP 125与其他EIGRP区域再次相互重分发，实现区域之间的交互。

2 共存方案

由于TDCS/CTC系统大规模建设已基本完成，在新建或改建车站时，如何使用通用网络设备就成为不可回避的问题。下面根据国内铁路建设经验，在新建/改造车站或者新建线路时，结合调度中心是否新设网络设备，将对2种场景分别进行分析和讨论。

场景1：假设新建或改造单一或几个车站时，车站使用国产化路由器，网络结构、中心网络设备不发生变化。

单站新建或改建时，将通用网络设备接入原EIGRP网络，见图2，将原运行EIGRP协议的路由器更换为通用路由器。

在网络结构不发生改变的情况下，更换后的通用路由器R3A只能运行OSPF协议，相邻车站及核心路由器仍然运行EIGRP协议。为了实现OSPF协议路由设备与EIGRP协议设备的互联互通，需要在R2/4A路由器控制层同时运行EIGRP协议和OSPF协议，EIGRP协议用于维持既有网络互通，OSPF协议用于通用路由器互联互通，并进行双向重分发，相互引入对方路由。如果是A/B网同时更换，将产生四点双向重分布的场景。由于该场景调度中心核心部分不做任何改变，但需要在车站R2A和R4A配置双点双向重分发，因此出现以下问题。

1）R2A和R4A与其他车站网络设备配置不一致，存在特殊性，对车站路由器配置、管理、维护有一定的困难。

2）双网平面下存在四点双向重分发问题，结合图1的中心重分发，整体路由管控困难，存在路由回灌、次优路径、路由环路等问题［5-6］。

3）CTC2.0或TDCS2.0是 双 网 交 叉 冗 余 运行，若单网数据承载平面出现路由问题，就会影响系统正常工作。

以上问题和风险较难规避，因此不建议使用通用路由器设备替代原有运行EIGRP协议设备。

图2 单站新建或改建时将通用网络设备接入原EIGRP网络

场景2：新建或改造单一或整线项目，车站使用通用路由器，中心增加通用路由器作为运行OSPF协议核心路由器，将计划改造车站剥离原环网，与新设通用核心路由组成新的通用网络设备。

既有部分车站改造使用国产化网络设备，见图3。本场景前提是在中心已完成新设2台通用核心路由器、2台协议转换路由器。EIGRP/OSPF区域之间通过协议转换路由器双点双向引入路由，实现2种不同路由协议之间的互联互通。

图3 既有部分车站改造使用国产化网络设备

新建或改造线路接入通用核心路由器，由通用核心路由器实现OSPF区域之间、车站与调度中心路由条目过滤、数据转发及OSPF区域内互联互通功能。该网络模型主要优点如下。

1）EIGRP/OSPF路由协议交互边界明确，设置2台路由协议转换路由器，即可实现后续新建或改建线路的接入与交互。

2）设置专用协议转换路由器设备，对既有EIGRP网络无影响，最大限度保证网络正常平稳工作，还避免了既有核心路由器存在多个EIGRP协议相互重分发带来的路由交互问题，使得运维简化［7］。

3）路由架构清晰，不涉及原有网络结构变动，底层车站网络按EIGRP区域，或者按线路切换至OSPF区域，均能满足要求。

4）成熟的路由交互理论支撑，确保路由重分发时发生的路由回灌、路由环路、次优路径等问题可控。

5）原运行EIGPR协议路由器切换为OSPF后，同样可以接入OSPF区域，规避了项目重复投资，降低了建设成本。

本场景通过新设协议转化路由器，解决了现有EIGRP网络接入通用网络设备较难处理的问题。协议转换路由器也在EIGRP和OSPF之间进行了网络隔离，使得任意一个区域的网络振荡不会影响到对方区域［8］。协议转换路由器通过路由过滤功能也可将必要的网络条目传送到对端，多了一道数据管控“闸口”。单个或几个车站改造会使得EIGRP改OSPF实施周期变长，频度变高。而新建线路或整线改造则使得EIGRP改OSPF进程加快。建议按新建线路或整线制推进EIGRP改OSPF进程。

3 实验室模拟

在实验室搭建场景2的模拟环境，测试时间2周（14天），经过协议统计信息对比，EIGPR协议的Update/Query/Reply/Ack数据包没有增加［9］。OSPF协议统计数据包中，计算次数也没有增加［10］。统计数据说明测试周期内，网络整体运行稳定，EIGPR网络与OSPF网络较好地实现了三层路由兼容。

4 结论

对TDCS/CTC系统单站或整线改扩建、新建时采用方案对比分析，总结如下。

1）单站改造时，不建议使用通用路由设备替代运行EIGRP协议路由设备。

2）整线制新建或改建时，建议使用场景2接入OSPF网络，设置路由协议转换路由器，实现EIGRP/OSPF区域交互。

3）整线中数个车站改建时，可将改建车站路由器更改为运行OSFP协议后，套用场景2接入OSPF网络。

车站改建场景可利用原有网络设备，为业主资产最大程度保值。