ISIS協(xié)議原理講解

1、IS-IS協(xié)議原理第第2章章 IS-IS協(xié)議工作原理協(xié)議工作原理第第3章章 IS-IS vs. OSPF第第1節(jié)節(jié) IS-IS協(xié)議發(fā)展史協(xié)議發(fā)展史 第第2節(jié)節(jié) IS-IS協(xié)議基本特點協(xié)議基本特點第第3節(jié)節(jié) IS-IS協(xié)議基本概念協(xié)議基本概念I(lǐng)S-IS協(xié)議的發(fā)展史IS-IS的產(chǎn)生 IS-IS最早是ISO為CLNP(Connectionless Network Protocol)而設(shè)計的動態(tài)路由協(xié)議 (ISO/IEC 10589或RFC 1142)IS-IS的發(fā)展 IETF在RFC1195中增加了IS-IS對于IP的支持，IS-IS發(fā)展成為Integrated IS-IS(或者稱為Dual IS-

2、IS)第第1節(jié)節(jié) IS-IS協(xié)議發(fā)展史協(xié)議發(fā)展史 第第2節(jié)節(jié) IS-IS協(xié)議基本特點協(xié)議基本特點第第3節(jié)節(jié) IS-IS協(xié)議基本概念協(xié)議基本概念I(lǐng)S-IS協(xié)議基本特點(一)IS-IS是ISO定義的OSI協(xié)議棧中無連接網(wǎng)絡(luò)服務(wù)CLNS (Connectionless Network Service)的一部分 CLNS由以下三個協(xié)議構(gòu)成:CLNP：類似于TCP/IP中的IP協(xié)議IS-IS：中間系統(tǒng)間的路由協(xié)議ES-IS：主機系統(tǒng)與中間系統(tǒng)間的協(xié)議，就象IP中的ARP，ICMP，IRDP等IS-IS協(xié)議基本特點(二)數(shù)據(jù)鏈路層頭(OSI Family oxFEFE)IS-IS固定報文頭(第一個字節(jié)是0

3、 x83)IS-IS TLVs (Type Length Value三元組集)直接運行于鏈路層之上與大多數(shù)路由協(xié)議不同，IS-IS 直接運行于鏈路層之上IS-IS協(xié)議基本特點(三)鏈路狀態(tài)路由協(xié)議與OSPF功能類似，但是各有特點支持IP，OSI兩種路由可以在IP和OSI雙重環(huán)境中工作支持靈活的TLV編址方式，協(xié)議擴展性好路由收斂速度快，結(jié)構(gòu)清晰，適合于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。近年來得到越來越廣泛的應(yīng)用IS-IS協(xié)議基本特點(四)TLV編碼方式TLV即type-length-value。TLV編碼方式一種高效率，擴展性好的協(xié)議報文編碼方式。也稱為CLV編碼(code-length-value)T-Type

4、：采用不同的值定義不同類型L-Length ：整個TLV三元組的長度V-Value ：本TLV的實際內(nèi)容，最重要的部分TLV編碼的優(yōu)點：可擴展性好，如果想增加對于新特性的支持，只需增加新的TLV類型第第1節(jié)節(jié) IS-IS協(xié)議發(fā)展史協(xié)議發(fā)展史 第第2節(jié)節(jié) IS-IS協(xié)議基本特點協(xié)議基本特點第第3節(jié)節(jié) IS-IS協(xié)議基本概念協(xié)議基本概念I(lǐng)S-IS協(xié)議相關(guān)術(shù)語(一)縮略語縮略語OSI中的概念中的概念I(lǐng)P中對應(yīng)的概念中對應(yīng)的概念I(lǐng)SIntermediate System 中間系統(tǒng)Router 路由器ESEnd System 端系統(tǒng)Host主機DISDesignated Intermediate Sys

5、tem 指派中間系統(tǒng)Designated Router (DR)OSPF中的選舉路由器SysIDSystem ID 系統(tǒng)IDOSPF中的Router IDPDUProtocol Data Unit 報文數(shù)據(jù)單元IP報文LSPLink state Protocol Data Unit鏈路狀態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)單元OSPF中的LSA用來描述鏈路狀態(tài)IS-IS協(xié)議相關(guān)術(shù)語(二)縮略語縮略語OSI中的概念中的概念I(lǐng)P中對應(yīng)的概念中對應(yīng)的概念NSAPNetwork Service Access Point網(wǎng)絡(luò)服務(wù)訪問點(網(wǎng)絡(luò)層地址)IP地址NETNetwork Entity Title 網(wǎng)絡(luò)實體標記-IIHIS

6、to IS Hello PDU IS到IS間HelloOSPF中的Hello報文PSNP部分序列號數(shù)據(jù)包OSPF的ACK報文或LSR報文CSNP完全序列號數(shù)據(jù)包OSPF的DD報文OSI網(wǎng)絡(luò)層地址編碼方式IDPIDIAFIHigh Order DspSystem IDNSELDSP變長的區(qū)域地址空間6字節(jié)1字節(jié)NSAP即Network Service Access Point，相當于OSI的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議CLNP的地址。一個NSAP由三個部分組成：區(qū)域地址，System ID和n-selectorNETNET即Network Entity Titles，是一個特殊的NSAP地址，其中n-select

7、or部分為0NET是OSI協(xié)議棧中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本身的標識作為特殊的NSAP，一個NET至少為8個字節(jié)，最多20個字節(jié)分層層次性：IS-IS有兩個級別，區(qū)分兩個層次Level-1：普通區(qū)域(Areas)叫Level-1(L1)Level-2 ：骨干區(qū)(Backbone)叫Level-2(L2)骨干區(qū)Backbone是連續(xù)的Level2路由器的集合；由所有的L2(含L1/L2)路由器組成，注意必須是連續(xù)(連通)的L1和L2運行相同的SPF算法一個路由器可能同時參與L1和L2IS-IS的分層路由域Area 49.0001BackboneL1L1L1L1L1L2L12Area 49.0002Area 49

8、.0003L12L12Level-1路由器只與本區(qū)域的路由器形成鄰居只參與本區(qū)域內(nèi)的路由，只保留本區(qū)域的數(shù)據(jù)庫信息通過與自己相連的L1/2路由器的ATT bit尋找與自己最近的L1/2路由器通過發(fā)布指向離自己最近的L1/2路由器的缺省路由，訪問其他區(qū)域Level-2路由器可以與其他區(qū)域的L2路由器形成鄰居參與骨干區(qū)的路由保存整個骨干區(qū)的路由信息L1/2路由器同時可以參與L1路由Level-1-2路由器可以和本區(qū)域的任何級別路由器形成鄰居關(guān)系；可以和其它區(qū)域相鄰的L2或L1/L2路由器形成鄰居關(guān)系可能有兩個級別的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫L1用來作為區(qū)域內(nèi)路由；L2用來作為區(qū)域間路由完成它所在的區(qū)域和骨干之

9、間的路由信息的交換，將L1 LSDB中的路由信息轉(zhuǎn)換到L2 LSDB中，以在骨干中傳播，既承擔(dān)L1的職責(zé)也承擔(dān)L2的職責(zé)通常位于區(qū)域邊界上骨干區(qū)的連續(xù)性Area 49.0001BackboneL1L1L1L1L1L1L1L2Area 49.0002Area 49.0003L12L12錯！該路由器必須是L2的，以保證骨干區(qū)的連續(xù)性!骨干區(qū)的連續(xù)性Area 49.0001BackboneL1L1L1L1L1L2L1L2Area 49.0002Area 49.0003L12L12正確，該路由器必須是L2的，保證了骨干區(qū)的連續(xù)性!區(qū)域IS-IS允許將整個路由域分為多個區(qū)域區(qū)域之間通過L2(L1/L2)

10、路由器相連接一個路由器目前最多有3個Area ID(IOS和VRP的實現(xiàn)) 一個路由器必須整個屬于某個區(qū)域，而不能象OSPF那樣是同一臺路由器上不同的接口可以屬于不同的區(qū)域?qū)τ贚evel-1路由器來說，只有屬于同一區(qū)域才可以建立鄰居，對于Level-2路由器則沒有此同一區(qū)域限制IS-IS協(xié)議適用的網(wǎng)絡(luò)類型P-2-P網(wǎng)絡(luò)PPP廣播網(wǎng)絡(luò)Ethernet，Token Ring等IS-IS協(xié)議不能真正支持NBMA網(wǎng)絡(luò)，可以將NBMA鏈路配置成子接口來支持。子接口類型為：P-2-P或者廣播網(wǎng)絡(luò)IS-IS協(xié)議的報文類型IS-IS Hello Packets (IIH) Level 1 LAN IS-IS

11、HelloLevel 2 LAN IS-IS HelloPoint-to-point Hello Link State Packets (LSP) Level 1 LSP和 Level 2 LSPComplete Sequence Number packets (CSNP) Level 1 CSNP和 Level 2 CSNPPartial Sequence Number Packets (PSNP) Level 1 PSNP和 Level 2 PSNP第第1章章 IS-IS協(xié)議概述協(xié)議概述第第3章章 IS-IS vs. OSPF第第1節(jié)節(jié) 鄰接關(guān)系的建立鄰接關(guān)系的建立 第第2節(jié)節(jié) 鏈路狀態(tài)數(shù)

12、據(jù)庫的泛洪鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的泛洪第第3節(jié)節(jié) 路由的計算路由的計算IS-IS鄰接關(guān)系建立兩臺運行IS-IS的路由器在交互協(xié)議報文實現(xiàn)路由功能之前必須首先建立鄰接關(guān)系。在不同類型的網(wǎng)絡(luò)上，IS-IS的鄰接建立方式并不相同。目前IS-IS支持如下兩類網(wǎng)絡(luò)：點到點網(wǎng)絡(luò)廣播網(wǎng)絡(luò)IS-IS鄰接關(guān)系建立需要遵循的基本原則只有同一層次的相鄰路由器才有可能成為鄰接體對于Level-1路由器來說要求區(qū)域號一致同一網(wǎng)段檢查點到點鄰接關(guān)系點到點鄰接關(guān)系建立特點IIHIIH (Circuit Type: L1, source id:0010.0000.0001, holding timer:30s, supported

13、protocol: IP )L1: 0010.0000.0002L1: 0010.0000.0001neighbor0010.0000.0002nullneighbor0010.0000.0002upIIHIIHIIH (Circuit Type: L1, source id:0010.0000.0002, holding timer:30s, supported protocol: IP )IIH廣播網(wǎng)絡(luò)上鄰接關(guān)系廣播網(wǎng)上鄰接關(guān)系建立特點IIH (sys id=1, neighbor=null)L1: sys id: 1IIHIIHmulticastmulticastL1: sys id:

14、2IIH (sys id=2, neighbor=null)Neighbor 2initializedneighbor2establishedIIH (sys id=2, neighbor=1)廣播網(wǎng)上的指定路由器：DISDIS：Designated IS 指定中間系統(tǒng)，相當于OSPF的DR功能：在廣播網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)建和更新偽結(jié)點偽節(jié)點的定義及優(yōu)點DIS偽節(jié)點DIS選舉規(guī)則DIS由LAN IIH報文選舉，具備最高優(yōu)先級的路由器會被當選。如果所有路由器優(yōu)先級相同，則最高MAC地址者當選Level-1和Level-2的DIS是分別選舉的，選舉結(jié)果可能不是同一個ISDIS發(fā)送Hello數(shù)據(jù)包的時間間隔 是

15、普通路由器的1/3，這樣可以保證DIS失效可以被快速檢測到與OSPF不同，它的選舉是搶占式，可預(yù)見的；IS-IS中不存在備份DIS，當一個DIS不能工作時，直接選舉另一個第第1節(jié)節(jié) 鄰接關(guān)系的建立鄰接關(guān)系的建立 第第2節(jié)節(jié) 鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的泛洪鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的泛洪第第3節(jié)節(jié) 路由的計算路由的計算鏈路狀態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)單元：LSP以下三個標志組合起來用來唯一標識一個LSPSourceID(產(chǎn)生該LSP的結(jié)點或偽結(jié)點的SysID)；Pseudonode ID：對普通LSP為0；對Pseudonode LSP非0，這是區(qū)分一個LSP是否是偽結(jié)點產(chǎn)生的標志；LSP number：分片號(產(chǎn)生的LSP大于LS

16、P MTU將分片)LSP id例子：00c0.0040.1234.01-00,其中：SourceID：00c0.0040.1234Pseudonode ID：01(表明為偽結(jié)點產(chǎn)生的)分片號：0LSP 序列號LSP Sequence Number：Sequence Number：每個LSP(含LSP分片)都有一個自己的序列號當路由器啟動IS-IS時候，自己產(chǎn)生的LSP的序列號為1當發(fā)生變化需要重新生成LSP的時候，產(chǎn)生序列號增加的新的LSP傳播出去較大的序列號意味著LSP較新LSP 生存時間LSP Remaining lifetime：每個LSP(含LSP分片)都有一個變化的生存時間相聯(lián)系，用

17、于老化舊的LSPs當生存時間超時，LSP將從網(wǎng)絡(luò)中清除完全時序協(xié)議數(shù)據(jù)單元：CSNPCSNP分為兩種：Level 1 CSNP和Level 2 CSNPCSNP用于在泛洪LSPDB時數(shù)據(jù)庫同步，以范圍來描述數(shù)據(jù)庫LSDB中的所有的LSPs部分協(xié)議數(shù)據(jù)單元PSNPPSNP分為兩種：Level 1 PSNP和Level 2 PSNPPSNP的主要功能： 在點到點(P2P)鏈路上路由器用來作為Ack應(yīng)答以確認收到某個LSP；用來請求接收最新的LSP，當路由器從鄰居接收到CSNP時，通過比較自己的LSPDB注意到缺少了部分數(shù)據(jù)(或自己的LSP比較舊)，路由器發(fā)送PSNP請求相應(yīng)的LSP，以保持同步。和

18、CSNP一樣，PSNP在頭中利用LSPid，Sequence Number，Remainning lifetime, LSP checksum來描述LSPIS-IS數(shù)據(jù)庫交換過程進行數(shù)據(jù)庫交換(flooding)的原因所有的路由器都產(chǎn)生一個LSP(可能分片)，放在自己的數(shù)據(jù)庫中所有的LSP都要復(fù)制并發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中的所有其他路由器，如果數(shù)據(jù)庫不同步的話，路由計算就可能錯誤，可能引起路由環(huán)路可靠的flooding是IS-IS SPF路由計算算法的重要基礎(chǔ)，而這兩者是IS-IS作為鏈路狀態(tài)路由協(xié)議最重要的兩個組成部分IS-IS數(shù)據(jù)庫交換過程產(chǎn)生新的LSP的時機：鄰接關(guān)系建立起來或down掉IS-IS相

19、關(guān)接口up/down引入的IP路由發(fā)生變化區(qū)域間的IP路由發(fā)生變化接口被賦了新的metric值周期性更新其他IS-IS數(shù)據(jù)庫交換過程收到鄰居新的LSP的處理過程：將新的LSP安裝到自己的LSPDB數(shù)據(jù)庫中標記為flooding發(fā)送新的LSP到所有鄰居鄰居再擴散到其它鄰居廣播網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫交換由DIS周期性的發(fā)送CSNP中間系統(tǒng)接收到報文，在數(shù)據(jù)庫中搜索對應(yīng)的記錄。若記錄不存在，則將其加入數(shù)據(jù)庫，并廣播新數(shù)據(jù)庫內(nèi)容。否則，若數(shù)據(jù)庫中的序列號小于報文中序列號，就替換為新報文，并廣播新數(shù)據(jù)庫內(nèi)容。否則，若數(shù)據(jù)庫中序列號較大，就向入端接口發(fā)送一個包含本地數(shù)據(jù)庫值的新報文。否則，若兩個序列號相等，則不做任何

20、事情。廣播網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫交換RTARTB(DIS)RTCCSNPRTA.00-00RTB.00-00RTB.01-00RTC.00-00PSNPRTA.00-00RTB.01-00RTB.00-00LSPRTA.00-00RTB.01-00RTB.00-00LSPRTC.00-00P-2-P鏈路數(shù)據(jù)庫交換如果收到的LSP比已有的序列號更大，則將這個新的LSP存入自己的LSDB中，再通過一個PSNP報文來確認收到此LSP，最后將這個新LSP再接著發(fā)到所有其他鄰居 如果收到的LSP和已有的具有相同的序列號，則直接通過一個PSNP報文確認收到此LSP。如果收到的LSP比已有的序列號更小，則通過一個PSN

21、P報文確認此LSP，再發(fā)送給對方我們版本的LSP，然后等待對方給我一個PSNP報文作為回答點到點網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫交換RTARTBPSNPRTA.00-00LSPRTA.00-00LSPRTA.00-00超時重傳PSNPRTA.00-00重新發(fā)送應(yīng)答發(fā)送應(yīng)答PPPATT位的功能Area 49.0001BackboneRTFRTDRTCRTEArea 2RTGRTARTB1010101030Area 49.0002第第1節(jié)節(jié) 鄰接關(guān)系的建立鄰接關(guān)系的建立 第第2節(jié)節(jié) 鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的泛洪鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的泛洪第第3節(jié)節(jié) 路由的計算路由的計算SPF算法Shortest Path First最短路徑優(yōu)先算法，也叫Dijkstra(荷蘭數(shù)學(xué)家)算法，在鏈路狀態(tài)路由協(xié)議中用來計算到網(wǎng)絡(luò)的最短路徑以路由器為根，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓撲生成一棵最短路徑樹(SPT)，計算出到網(wǎng)絡(luò)中所有目的地的最短路徑在IS-IS中，SPF算法分別獨立的在Level-1和Level-2數(shù)據(jù)庫中運行SPF算法舉例ABECDRTARTBRTCRTERTD1651211211IS-IS路由計算lspAlspBlspClspDlspElspAlspBlspClspDlspE通過可