IS-IS路由協(xié)議的示例分析

小編給大家分享一下IS-IS路由協(xié)議的示例分析，相信大部分人都還不怎么了解，因此分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲，下面讓我們一起去了解一下吧！

IS-IS路由協(xié)議

（Intermediate System-to-Intermediate System，中間系統(tǒng)到中間系統(tǒng)）

第一章 is-is的協(xié)議概述
    1. 發(fā)展史
        Is-is最早是iso為osi模型中CLNP而設(shè)計的協(xié)議，后來根據(jù)發(fā)展需要，也支持了TCP/IP協(xié)議，因此，is-is叫做integrated is-is或者dual is-is
        CLNP（connection less network protocol）是一種ISO網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)報協(xié)議，工作在網(wǎng)絡(luò)層；主要提供無連接網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；使用NSAP地址和標題來識別網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；特性限制數(shù)據(jù)報停留在英特網(wǎng)中的時間。
    2. 基本特點
        Is-is是基于鏈路狀態(tài)算法的IGP協(xié)議，它同時支持TCP/IP及OSI雙重環(huán)境；
        a) Is-is屬于ISO協(xié)議族，是CLNS的一部分
            CLNS（無連接網(wǎng)絡(luò)服務(wù)）
            CLNS由三個協(xié)議構(gòu)成：
                1. CLNP類似tcp/ip中的ip協(xié)議
                2. IS-IS 中建系統(tǒng)間的路由協(xié)議
                3. ES-IS主機系統(tǒng)與中間系統(tǒng)間的協(xié)議（相當于ip中的arp、icmp等）
        b) 鏈路狀態(tài)路由協(xié)議：根據(jù)路由計算方法來分
        c) 支持OSI、IP雙層環(huán)境；
        d) 路由收斂速度快，結(jié)構(gòu)清晰，適合于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。得到廣泛應(yīng)用。
        e) 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：
                數(shù)據(jù)鏈路層由：FEFE標識
                報文由固定報文頭和變長字段組成：
                IS-IS固定報文頭：Ox83
                IS-IS變長字段：TLV表示
                    TLV（type-length-value）編碼方式：
                        1、 編碼方式高效率、擴展性好的報文編碼方式；也稱CLV（code-length-value）
                            T—type：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
                        2、 TLV編碼的有點：
                            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。
    3. 基本概念
        a) 協(xié)議相關(guān)術(shù)語（一）
            縮略語        OSI中的概念                            IP中對應(yīng)的概念
            IS         Intermediate system中間系統(tǒng)            Router路由器
            ES         End system端系統(tǒng)                  Host主機
            DIS            Designated intermediate system      Designated router（DR）
                        指派中間系統(tǒng)                     OSPF中的選舉路由器
            Sys ID     System ID 系統(tǒng)ID                 OSPF中的router ID
            PDU            Packet  data unit報文數(shù)據(jù)單元        IP報文
            LSP            Link state protocol data unit       OSPF中的LSA 用來描述鏈路狀態(tài)
                        鏈路狀態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)單元


        b) IS-IS協(xié)議相關(guān)術(shù)語（二）
            縮略語        OSI中的概念                            IP中對應(yīng)的概念
            NSAP       Network service access point        IP地址
                        網(wǎng)絡(luò)服務(wù)訪問點（網(wǎng)絡(luò)層地址）
            NET            Network entity title網(wǎng)絡(luò)實體標記
            IIH            IS to is hello pdu：is到is間hello  Ospf中的hello報文
            PSNP       部分序列號數(shù)據(jù)包7                   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

            Is-is的osi網(wǎng)絡(luò)層地址編碼方式：NSAP（相當于OSI的網(wǎng)絡(luò)層CLNP）
            一個NSAP由三個部分組成：區(qū)域地址、system ID和N-selector
                        Area ID 區(qū)域地址   System ID      NSEL
                        變長             6字節(jié)            1字節(jié)
            System id：推薦指定方法：
                192.168.1.1 轉(zhuǎn)換后1921.6800.1001
            網(wǎng)絡(luò)標識實體：NET
                NET是一個特殊的NSAP地址
                n-selector部分為0
                NET是OSI協(xié)議棧中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本身的標識
                一個NET至少8個字節(jié)，最多20個字節(jié)
        c) Is-is分層
            1. Level-1：普通區(qū)域
            2. Level-2：骨干區(qū)域（Backbone）
            骨干區(qū)域：是連續(xù)Level-2路由器的集合；由所有的L2（包含L1/L2）路由器組成，注意必須是連續(xù)（連通）的；也就是說骨干區(qū)域不能有L1；
            L1和L2運行相同的SPF算法；
            一個路由器可能同時參與L1和L2


        d) 區(qū)域
            1. IS-IS允許將整個路由域分為多個區(qū)域；
            2. 區(qū)域之間通過L2（L1/L2）路由器相連接；
            3. 一個路由器目前最多3個area id；
            4. 一個路由器只能屬于一個區(qū)域，而不能像OSPF一樣同一臺路由器不同的接口屬于不同的區(qū)域；
            5. 對于LEVEL-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；
        e) IS-IS的分層路由域

        f) Level-1路由器（Totally stub）
            1. 只與本區(qū)域路由器形成鄰居
            2. 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（LSDB）
            3. 利用本區(qū)域最近的L1/L2路由器作為區(qū)域外網(wǎng)絡(luò)出口
            （缺省路由）
            如何知道誰是L1/L2路由器？
                通過IS-IS報文中的att標志位，att位由L1/L2產(chǎn)生；
                當L1/L2與別的路由器有連接事，他會在報文中設(shè)置att bit來告訴區(qū)域中的L1路由器，它有一個區(qū)域出口；對于L1路由器來說如果有多個L1/L2，它會選擇離自己最近的，對于IP路由來說，具體表現(xiàn)L1安裝一條缺省路由在路由表中。
        g) Level-2路由器
            1. 可以與其他區(qū)域路由器（L2或L1/2）形成鄰居；
            2. 保存L2的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫LSDB，含有所有域間路由信息；
            3. 保存整個骨干區(qū)的路由信息。
        h) L1/L2路由器（ABR）
            1. 可以和本區(qū)域的任何路由器形成鄰居關(guān)系；可以和其他區(qū)域的L2或者L1/L2路由器形成鄰居；
            2. 維護兩個LSDB；
            3. L1的LSDB用于區(qū)域內(nèi)的路由，L2的LSDB用于區(qū)域間路由；
            4. 完成它所有區(qū)域和骨干區(qū)域之間的路由信息交換，將L1的LSDB中的路由信息轉(zhuǎn)換到L2的LSDB中，既承擔(dān)L1的職責(zé)也承擔(dān)L2的職責(zé)；
            5. 通常位于區(qū)域邊界上，類似OSPF中的ABR。
        i) IS-IS協(xié)議適用的網(wǎng)絡(luò)類型
            1. P-2-P網(wǎng)絡(luò)
                PPP
            2. 廣播網(wǎng)絡(luò)
                Ethernet、toekn ring等
            3. IS-IS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)。
        j) IS-IS協(xié)議的9種報文類型
            1. IIH（IS-IS HELLO packets）建立和維護鄰居關(guān)系
                a) Level-1    hello報文（廣播網(wǎng)絡(luò)中LEVEL-1）
                b) Level-2    hello報文（廣播網(wǎng)絡(luò)中LEVEL-2）
                c) Point-to-point hello報文（非廣播網(wǎng)絡(luò)中）
            2. LSP（Link state packets）鏈路狀態(tài)報文，交換鏈路狀態(tài)信息
                a) Level-1 LSP（level-1中的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫）
                b) Level-2 LSP（level-2中的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫）
            3. CSNP（complete sequence number packets）包括LSDB中所有LSP摘要信息，從而保持相鄰路由器之間的LSDB的同步；類似于OSPF中的DD；廣播網(wǎng)絡(luò)中每10s發(fā)送一次，p-2-p網(wǎng)絡(luò)中在剛開始建立鄰居的時候發(fā)送。
                a) Level-1 CSNP
                b) Level-2 CSNP
            4. PSNP（partial sequence number packets）列舉最近收到的一個或多個LSP序號，可以一次對多個LSP進行確認，發(fā)現(xiàn)LSDB不同步時，通過psnp請求鄰居發(fā)送新的LSP，作用類似OSPF中的LSR和Lsack。
                a) Level-1 PSNP
                b) Level-2 PSNP
        k) 總結(jié)問題：
            1. IS-IS協(xié)議有哪些基本特點，常用術(shù)語有哪些？
            2. 如何表示IS-IS網(wǎng)絡(luò)地址？
            3. IS-IS網(wǎng)絡(luò)如何分層？每種類型路由器有什么作用？
            4. IS-IS支持哪些網(wǎng)絡(luò)類型？
            5. IS-IS協(xié)議有哪些報文類型？
第二章    IS-IS的工作原理
    1. 鄰居關(guān)系的建立
        a) IS-IS鄰居關(guān)系建立
            1. 兩臺IS-IS路由器交互協(xié)議報文實現(xiàn)路由功能之前必須首先建立鄰居；
            2. 在不同類型的網(wǎng)絡(luò)上，IS-IS的鄰居建立方式并不相同；
            3. IS-IS鄰居關(guān)系建立遵循的規(guī)則：
                a) 只有同一層次的相鄰路由器才有可能成為鄰居；
                b) 對于level-1路由器來說要求區(qū)域號必須一致；
                c) 同一網(wǎng)段檢查（在VRP中，isis運行在ip層上，要對對方 ip信息進行檢查和收到isis報文的接口地址不在同一網(wǎng)斷，將不形成鄰居關(guān)系；可以避免ip的不可達性。）
        b) 廣播網(wǎng)上的指定路由器：DIS
            1. DIS：designated IS 指定中間系統(tǒng)，相當于ospf中的DR
            2. 功能：在廣播網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)建和更新偽節(jié)點，并負責(zé)生成偽節(jié)點的LSP，用來描述網(wǎng)絡(luò)上有哪些路由器。
            3. 偽節(jié)點用來描述廣播網(wǎng)絡(luò)中的一個虛擬節(jié)點，并非真實路由器。
        c) DIS選舉規(guī)則
            1. DIS由IIH（hello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地址當選；
            2. 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DIS；
            3. DIS發(fā)送Hello數(shù)據(jù)報的時間間隔是普通路由器的1/3，這樣可以保證DIS失效可以被快速檢測到；
            4. IS-IS優(yōu)先級為0的路由器也參加選舉；而ospf中為0的路由器不參加選舉；
            5. 與OSPF不同，它的選舉時搶占式，可預(yù)見的；（當一個新的路由器加入到路由域時，并符合成為DIS條件時，會被選舉為新的DIS）
            6. 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；
            7. 同一網(wǎng)段的所有路由器形成鄰接關(guān)系（OSPF中的DR和other之間是不形成鄰接關(guān)系的）

    2. 鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫范洪過程
        a) 鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)單元：LSP
            1. LSP ID：由三部分組成（system ID、偽節(jié)點ID（一字節(jié)）、LSP分片后的編號（一字節(jié)））
                Pseudo node ID：普通LSP為0；pseduo node id LSP為非0；
                LSP number：分片號（產(chǎn)生的LSP大于LSP  mtu將分片）
            2. LSP sequence number：LSP序列號
                a) 當路由器啟動is-is時候，自己產(chǎn)生的LSP的序列號為1；
                b) 當發(fā)生變化需要重新生成LSP的時候，新的LSP的序號將在前一個LSP序列號的基礎(chǔ)上加1，較大的序列號意味著LSP較新。
            3. LSP remaining life time：LSP的生存時間，用于老化舊的LSP
                a) Is-is的LSP的生存時間從1200秒倒計時到0（OSPF）
                b) 這個時間減為0之前，如果沒有接收到新的LSP來更新LSDB，則這個LSP會從LSDB中清除；
                c) 在舊的LSP被從LSDB中清除后，它還會再保留ZeroAgeLifetime，當這個時間也達到時，它將會被真正刪除。
            4. ATT位
                a) 由L1/L2路由器產(chǎn)生，用來指明始發(fā)路由器是否與其他路由器相連。
            5. OLV過載標志位
                a) 設(shè)置了過載標志位的LSP，雖然還在網(wǎng)絡(luò)中擴散，但是在計算通過超載路由器的路由時不會被采用，及對路由器設(shè)置過載位后，其他路由器在進行SPF計算時，不會考慮這臺路由器。當路由器內(nèi)存不足時，系統(tǒng)自動在發(fā)送的LSP報文中設(shè)置過載標志位。

        b) 完全時序協(xié)議數(shù)據(jù)單元：CSNP
            1. CSNP分為兩種：level-1 CSNP和level-2 CSNP
            2. CSNP包括LSDB中所有LSP的摘要信息，用于在泛紅LSPDB時數(shù)據(jù)庫同步，從而保持相鄰路由器之間的LSDB的同步；
            3. 在廣播網(wǎng)絡(luò)上，CSNP由DIS定期發(fā)送（缺省的發(fā)送周期為10秒）
            4. 在點到點鏈路上，CSNP只在第一次建立鄰接關(guān)系時發(fā)送。
        c) 部分協(xié)議數(shù)據(jù)單元：PSNP
            1. PSNP分為兩種：level 1 PSNP和level 2 PSNP
            2. PSNP的主要功能：
                a) 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LSDB如果沒有同步，路由器發(fā)送PSNP請求響應(yīng)的LSP，以保持同步。
                b) 在點到點（p-2-p）鏈路上路由器用來作為ack應(yīng)答以確認收到某個LSP
        d) Is-is數(shù)據(jù)庫交換過程
            1. LSP報文泛紅：
                指當一個路由器向相鄰路由器報告自己的LSP后，相鄰路由器再將同樣的LSP報文，傳送到除發(fā)送該LSP路由器以外的其他鄰居，并這樣逐級向LSP傳送到整個層次內(nèi)的一種方式，通過這種泛紅，整個層次內(nèi)的每一個路由器都可以擁有相同的LSP信息，并保持LSDB的同步。
                Is-is域內(nèi)所有路由器都會產(chǎn)生LSP
            2. 產(chǎn)生新的LSP的時機：
                a) 鄰接關(guān)系建立up或down
                b) IS-IS相關(guān)接口up/down
                c) 引入的IP路由發(fā)生變化
                d) 區(qū)域間的IP路由發(fā)生變化
                e) 接口被賦了新的metric值
                f) 周期性更新
        e) 廣播網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫交換


            1. 新加入的RTC首先發(fā)送hello報文，與該域路由器建立鄰居關(guān)系；
            2. 鄰居關(guān)系建立以后，RTC等待LSP超時，然后將自己LSP發(fā)送到組播地址，
                LEVEL-1：0180 C200 0014
                LEVEL-2：0180 C200 0015
                及網(wǎng)絡(luò)上所有的鄰居都將收到該LSP；
            3. 該域中的DIP會把收到的RTC的LSP加入到LSDB中，并等待CSNP定時器超時，并發(fā)送CSNP報文，進行該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的LSDB同步，CSNP發(fā)送時間間隔缺省10s；
            4. 路由器RTC受到發(fā)來的CSNP報文，對比自己的LSDB數(shù)據(jù)庫，發(fā)送PSNP報文，請求自己沒有的LSP。
            5. DIS收到該PSNP請求報文后，發(fā)送對應(yīng)的LSP，進行LSDB的同步，其中DIS的LSDB更新過程可以總結(jié)為以下四點：
                a) DIS接收到LSP，在數(shù)據(jù)庫中搜索對應(yīng)的記錄，若沒有該LSP，則將其加入數(shù)據(jù)庫，并廣播新數(shù)據(jù)庫內(nèi)容。
                b) 若數(shù)據(jù)庫中的序列號小于報文中的序列號，就替換為新報文，并廣播新數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容。
                c) 若數(shù)據(jù)庫中序列號較大，就向入端口發(fā)送一個本地數(shù)據(jù)庫的該LSP的新報文。
                d) 若兩個序列號相等，則不做任何事情。
        f) 點到點網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫交換（多確認機制）


            1. 鄰居關(guān)系建立，請參考點到點鄰居關(guān)系的建立。
            2. 第一次建立鄰居時，路由器會先發(fā)送CSNP給對端，如果對端的LSDB與CSNP沒有同步，則發(fā)送PSNP請求索取響應(yīng)的LSP，達到數(shù)據(jù)庫同步后，路由器會啟動點到點P2P接口上的LSP和PSNP定時器，等到LSP定時器超時后，發(fā)送所有的LSP報文。
            3. 如果在LSP定時超時后，還沒有收到對端的PSNP報文作為應(yīng)答，則重新發(fā)送該LSP，其中LSDB更新過程可以總結(jié)為以下三點：
                a) 如果收到的LSP序列號比已有的更大，則將這個新的LSP存入LSDB中，再通過一個PSNP報文確認收到這個LSP，最后將這個新LSP接著發(fā)送到其他鄰居。
                b) 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。
                c) 如果收到的LSP比已有的序列號更小，則直接給對方發(fā)送自己版本的LSP，然后等待對方給一個PSNP報文做回答。
第三章    IS-IS的路由計算
    1. IS-IS路由計算
        a) 鏈路狀態(tài)協(xié)議路由算法
            通過可靠的擴散算法各路由器將其它路由器擴散來的拓撲信息收集起來，組成一張一致的、完整的拓撲圖，依靠SPF算法來計算出自己的路由表。

    2. 路由***：Route Leaking
        a) 路由***
            1. Level-1區(qū)域只能和level-2區(qū)域相連
            2. 不同的level-1區(qū)域之間并沒有相連
            3. Level-1區(qū)域的路由信息通過L1/L2路由器通告給level-2，因此L1/L2和L2路由器知道整個路由域的路由信息。但是在缺省情況下，L2路由器并不將自己知道的其他LEVEL-1區(qū)域以及骨干路由的信息通告給level-1區(qū)域，這樣level-1區(qū)域?qū)⒉涣私獗緟^(qū)域以外的信息，可能導(dǎo)致對本區(qū)域以外的地址選擇最佳的路由；為解決上述問題，IS-IS提供了路由***功能，使L2路由器可將移植的其他L1區(qū)域以及L2區(qū)域的路由信息通告給指定的L1區(qū)域。
        b) 次優(yōu)路由
            如下圖所示：

            如果沒有路由***，RTA要到達RTF，由于RTA并不知道本區(qū)域外部的路由，所以發(fā)往非本區(qū)域的報文，都是通過最近的L1/L2路由器RTC產(chǎn)生的缺省路由發(fā)送出去，這樣RTA到RTF的花銷為10+30+10=50；
            而RTA到RTF的最佳路徑應(yīng)該是RTA-RTB-RTD-RTE-RTF,因為這條路徑的花銷為40，這就造成了次優(yōu)路由。
            為了解決這個問題，此時分別在RTC和RTD的L1/L2路由器上執(zhí)行inport route isis level-2 into level-1 命令，使用了路由***后，再重新tracert一下，發(fā)現(xiàn)走的是最有路徑。

第四章    isis與ospf的比較
    1. IS-IS和OSPF協(xié)議比較總結(jié)（一）
        比較點                IS-IS          OSPF
        最早為IP設(shè)計的       否              是
        鏈路狀態(tài)IGP            是              是
        直接運行在鏈路上   是              否
        有區(qū)域概念          是              是
        適合大型網(wǎng)絡(luò)     是              是
        有指定路由器     是              是
        DR選舉時可確定的  是              否
                            搶占式的        非搶占式
                            優(yōu)先級0         優(yōu)先級0
                            可以參加選舉 不參加選舉
        產(chǎn)生LSP描述網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)    是              是
        支持IP協(xié)議         是              是
        支持非IP協(xié)議        是              否
        劃分區(qū)域方式     Level劃分        接口劃分

    2. IS-IS和OSPF協(xié)議比較總結(jié)（二）
        比較點                IS-IS                      OSPF
        使用范圍           大型ISP中                 在企業(yè)網(wǎng)和isp中普遍使用
        復(fù)雜度                產(chǎn)生更少的LSPs              產(chǎn)生更多的LSAs
                            一般使用一個區(qū)域           一般配置多個區(qū)域
        可擴展性           可以支持相當大的單個區(qū)域   比較大的網(wǎng)絡(luò)一般劃分為多個區(qū)域
        對流量工作的支持   擴展支持                   擴展支持
        可調(diào)節(jié)性           非常好                        好

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