ISIS协议原理讲解

1、IS-IS协议原理第第2章章 IS-IS协议工作原理协议工作原理第第3章章 IS-IS vs. OSPF第第1节节 IS-IS协议发展史协议发展史 第第2节节 IS-IS协议基本特点协议基本特点第第3节节 IS-IS协议基本概念协议基本概念IS-IS协议的发展史IS-IS的产生 IS-IS最早是ISO为CLNP(Connectionless Network Protocol)而设计的动态路由协议 (ISO/IEC 10589或RFC 1142)IS-IS的发展 IETF在RFC1195中增加了IS-IS对于IP的支持，IS-IS发展成为Integrated IS-IS(或者称为Dual IS-

2、IS)第第1节节 IS-IS协议发展史协议发展史 第第2节节 IS-IS协议基本特点协议基本特点第第3节节 IS-IS协议基本概念协议基本概念IS-IS协议基本特点(一)IS-IS是ISO定义的OSI协议栈中无连接网络服务CLNS (Connectionless Network Service)的一部分 CLNS由以下三个协议构成:CLNP：类似于TCP/IP中的IP协议IS-IS：中间系统间的路由协议ES-IS：主机系统与中间系统间的协议，就象IP中的ARP，ICMP，IRDP等IS-IS协议基本特点(二)数据链路层头(OSI Family oxFEFE)IS-IS固定报文头(第一个字节是0

3、 x83)IS-IS TLVs (Type Length Value三元组集)直接运行于链路层之上与大多数路由协议不同，IS-IS 直接运行于链路层之上IS-IS协议基本特点(三)链路状态路由协议与OSPF功能类似，但是各有特点支持IP，OSI两种路由可以在IP和OSI双重环境中工作支持灵活的TLV编址方式，协议扩展性好路由收敛速度快，结构清晰，适合于大规模网络。近年来得到越来越广泛的应用IS-IS协议基本特点(四)TLV编码方式TLV即type-length-value。TLV编码方式一种高效率，扩展性好的协议报文编码方式。也称为CLV编码(code-length-value)T-Type

4、：采用不同的值定义不同类型L-Length ：整个TLV三元组的长度V-Value ：本TLV的实际内容，最重要的部分TLV编码的优点：可扩展性好，如果想增加对于新特性的支持，只需增加新的TLV类型第第1节节 IS-IS协议发展史协议发展史 第第2节节 IS-IS协议基本特点协议基本特点第第3节节 IS-IS协议基本概念协议基本概念IS-IS协议相关术语(一)缩略语缩略语OSI中的概念中的概念IP中对应的概念中对应的概念ISIntermediate System 中间系统Router 路由器ESEnd System 端系统Host主机DISDesignated Intermediate Sys

5、tem 指派中间系统Designated Router (DR)OSPF中的选举路由器SysIDSystem ID 系统IDOSPF中的Router IDPDUProtocol Data Unit 报文数据单元IP报文LSPLink state Protocol Data Unit链路状态协议数据单元OSPF中的LSA用来描述链路状态IS-IS协议相关术语(二)缩略语缩略语OSI中的概念中的概念IP中对应的概念中对应的概念NSAPNetwork Service Access Point网络服务访问点(网络层地址)IP地址NETNetwork Entity Title 网络实体标记-IIHIS

6、to IS Hello PDU IS到IS间HelloOSPF中的Hello报文PSNP部分序列号数据包OSPF的ACK报文或LSR报文CSNP完全序列号数据包OSPF的DD报文OSI网络层地址编码方式IDPIDIAFIHigh Order DspSystem IDNSELDSP变长的区域地址空间6字节1字节NSAP即Network Service Access Point，相当于OSI的网络层协议CLNP的地址。一个NSAP由三个部分组成：区域地址，System ID和n-selectorNETNET即Network Entity Titles，是一个特殊的NSAP地址，其中n-select

7、or部分为0NET是OSI协议栈中网络设备本身的标识作为特殊的NSAP，一个NET至少为8个字节，最多20个字节分层层次性：IS-IS有两个级别，区分两个层次Level-1：普通区域(Areas)叫Level-1(L1)Level-2 ：骨干区(Backbone)叫Level-2(L2)骨干区Backbone是连续的Level2路由器的集合；由所有的L2(含L1/L2)路由器组成，注意必须是连续(连通)的L1和L2运行相同的SPF算法一个路由器可能同时参与L1和L2IS-IS的分层路由域Area 49.0001BackboneL1L1L1L1L1L2L12Area 49.0002Area 49

8、.0003L12L12Level-1路由器只与本区域的路由器形成邻居只参与本区域内的路由，只保留本区域的数据库信息通过与自己相连的L1/2路由器的ATT bit寻找与自己最近的L1/2路由器通过发布指向离自己最近的L1/2路由器的缺省路由，访问其他区域Level-2路由器可以与其他区域的L2路由器形成邻居参与骨干区的路由保存整个骨干区的路由信息L1/2路由器同时可以参与L1路由Level-1-2路由器可以和本区域的任何级别路由器形成邻居关系；可以和其它区域相邻的L2或L1/L2路由器形成邻居关系可能有两个级别的链路状态数据库L1用来作为区域内路由；L2用来作为区域间路由完成它所在的区域和骨干之

9、间的路由信息的交换，将L1 LSDB中的路由信息转换到L2 LSDB中，以在骨干中传播，既承担L1的职责也承担L2的职责通常位于区域边界上骨干区的连续性Area 49.0001BackboneL1L1L1L1L1L1L1L2Area 49.0002Area 49.0003L12L12错！该路由器必须是L2的，以保证骨干区的连续性!骨干区的连续性Area 49.0001BackboneL1L1L1L1L1L2L1L2Area 49.0002Area 49.0003L12L12正确，该路由器必须是L2的，保证了骨干区的连续性!区域IS-IS允许将整个路由域分为多个区域区域之间通过L2(L1/L2)

10、路由器相连接一个路由器目前最多有3个Area ID(IOS和VRP的实现) 一个路由器必须整个属于某个区域，而不能象OSPF那样是同一台路由器上不同的接口可以属于不同的区域对于Level-1路由器来说，只有属于同一区域才可以建立邻居，对于Level-2路由器则没有此同一区域限制IS-IS协议适用的网络类型P-2-P网络PPP广播网络Ethernet，Token Ring等IS-IS协议不能真正支持NBMA网络，可以将NBMA链路配置成子接口来支持。子接口类型为：P-2-P或者广播网络IS-IS协议的报文类型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协议概述协议概述第第3章章 IS-IS vs. OSPF第第1节节 邻接关系的建立邻接关系的建立 第第2节节 链路状态数

12、据库的泛洪链路状态数据库的泛洪第第3节节 路由的计算路由的计算IS-IS邻接关系建立两台运行IS-IS的路由器在交互协议报文实现路由功能之前必须首先建立邻接关系。在不同类型的网络上，IS-IS的邻接建立方式并不相同。目前IS-IS支持如下两类网络：点到点网络广播网络IS-IS邻接关系建立需要遵循的基本原则只有同一层次的相邻路由器才有可能成为邻接体对于Level-1路由器来说要求区域号一致同一网段检查点到点邻接关系点到点邻接关系建立特点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广播网络上邻接关系广播网上邻接关系建立特点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)广播网上的指定路由器：DISDIS：Designated IS 指定中间系统，相当于OSPF的DR功能：在广播网络中创建和更新伪结点伪节点的定义及优点DIS伪节点DIS选举规则DIS由LAN IIH报文选举，具备最高优先级的路由器会被当选。如果所有路由器优先级相同，则最高MAC地址者当选Level-1和Level-2的DIS是分别选举的，选举结果可能不是同一个ISDIS发送Hello数据包的时间间隔 是

15、普通路由器的1/3，这样可以保证DIS失效可以被快速检测到与OSPF不同，它的选举是抢占式，可预见的；IS-IS中不存在备份DIS，当一个DIS不能工作时，直接选举另一个第第1节节 邻接关系的建立邻接关系的建立 第第2节节 链路状态数据库的泛洪链路状态数据库的泛洪第第3节节 路由的计算路由的计算链路状态协议数据单元：LSP以下三个标志组合起来用来唯一标识一个LSPSourceID(产生该LSP的结点或伪结点的SysID)；Pseudonode ID：对普通LSP为0；对Pseudonode LSP非0，这是区分一个LSP是否是伪结点产生的标志；LSP number：分片号(产生的LSP大于LS

16、P MTU将分片)LSP id例子：00c0.0040.1234.01-00,其中：SourceID：00c0.0040.1234Pseudonode ID：01(表明为伪结点产生的)分片号：0LSP 序列号LSP Sequence Number：Sequence Number：每个LSP(含LSP分片)都有一个自己的序列号当路由器启动IS-IS时候，自己产生的LSP的序列号为1当发生变化需要重新生成LSP的时候，产生序列号增加的新的LSP传播出去较大的序列号意味着LSP较新LSP 生存时间LSP Remaining lifetime：每个LSP(含LSP分片)都有一个变化的生存时间相联系，用

17、于老化旧的LSPs当生存时间超时，LSP将从网络中清除完全时序协议数据单元：CSNPCSNP分为两种：Level 1 CSNP和Level 2 CSNPCSNP用于在泛洪LSPDB时数据库同步，以范围来描述数据库LSDB中的所有的LSPs部分协议数据单元PSNPPSNP分为两种：Level 1 PSNP和Level 2 PSNPPSNP的主要功能： 在点到点(P2P)链路上路由器用来作为Ack应答以确认收到某个LSP；用来请求接收最新的LSP，当路由器从邻居接收到CSNP时，通过比较自己的LSPDB注意到缺少了部分数据(或自己的LSP比较旧)，路由器发送PSNP请求相应的LSP，以保持同步。和

18、CSNP一样，PSNP在头中利用LSPid，Sequence Number，Remainning lifetime, LSP checksum来描述LSPIS-IS数据库交换过程进行数据库交换(flooding)的原因所有的路由器都产生一个LSP(可能分片)，放在自己的数据库中所有的LSP都要复制并发送到网络中的所有其他路由器，如果数据库不同步的话，路由计算就可能错误，可能引起路由环路可靠的flooding是IS-IS SPF路由计算算法的重要基础，而这两者是IS-IS作为链路状态路由协议最重要的两个组成部分IS-IS数据库交换过程产生新的LSP的时机：邻接关系建立起来或down掉IS-IS相

19、关接口up/down引入的IP路由发生变化区域间的IP路由发生变化接口被赋了新的metric值周期性更新其他IS-IS数据库交换过程收到邻居新的LSP的处理过程：将新的LSP安装到自己的LSPDB数据库中标记为flooding发送新的LSP到所有邻居邻居再扩散到其它邻居广播网络数据库交换由DIS周期性的发送CSNP中间系统接收到报文，在数据库中搜索对应的记录。若记录不存在，则将其加入数据库，并广播新数据库内容。否则，若数据库中的序列号小于报文中序列号，就替换为新报文，并广播新数据库内容。否则，若数据库中序列号较大，就向入端接口发送一个包含本地数据库值的新报文。否则，若两个序列号相等，则不做任何

20、事情。广播网络数据库交换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链路数据库交换如果收到的LSP比已有的序列号更大，则将这个新的LSP存入自己的LSDB中，再通过一个PSNP报文来确认收到此LSP，最后将这个新LSP再接着发到所有其他邻居 如果收到的LSP和已有的具有相同的序列号，则直接通过一个PSNP报文确认收到此LSP。如果收到的LSP比已有的序列号更小，则通过一个PSN

21、P报文确认此LSP，再发送给对方我们版本的LSP，然后等待对方给我一个PSNP报文作为回答点到点网络数据库交换RTARTBPSNPRTA.00-00LSPRTA.00-00LSPRTA.00-00超时重传PSNPRTA.00-00重新发送应答发送应答PPPATT位的功能Area 49.0001BackboneRTFRTDRTCRTEArea 2RTGRTARTB1010101030Area 49.0002第第1节节 邻接关系的建立邻接关系的建立 第第2节节 链路状态数据库的泛洪链路状态数据库的泛洪第第3节节 路由的计算路由的计算SPF算法Shortest Path First最短路径优先算法，也叫Dijkstra(荷兰数学家)算法，在链路状态路由协议中用来计算到网络的最短路径以路由器为根，依据网络拓扑生成一棵最短路径树(SPT)，计算出到网络中所有目的地的最短路径在IS-IS中，SPF算法分别独立的在Level-1和Level-2数据库中运行SPF算法举例ABECDRTARTBRTCRTERTD1651211211IS-IS路由计算lspAlspBlspClspDlspElspAlspBlspClspDlspE通过可