路由协议基本原理介绍-isis.ppt

ISIS路由协议原理 1 ISIS协议概述2 ISIS的工作原理3 ISIS的路由计算4 ISIS与OSPF的比较 目录 1 ISIS协议概述1 1 ISI协议的发展史1 2 ISIS协议的基本特点1 3 ISIS协议基本概念2 ISIS的工作原理3 ISIS的路由计算4 ISIS与OSPF的比较 目录 ISIS协议发展史 IS IS的产生IS IS最早是ISO为OSI模型中CLNP ConnectionlessNetworkProtocol 类似TCP IP的IP协议 而设计的动态路由协议 ISO IEC10589或RFC1142 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IntegratedIS IS 或者称为DualIS IS 集成IS IS是一种既可支持ISO无连接网络协议又可支持IP协议的域内网关路由选择协议 1 ISIS协议概述1 1 ISI协议的发展史1 2 ISIS协议的基本特点1 3 ISIS协议基本概念2 ISIS的工作原理3 ISIS的路由计算4 ISIS与OSPF的比较 目录 ISIS协议基本特点 1 属于ISO协议族ISIS是ISO定义的OSI协议栈中的无连接网络服务CLNS ConnectionlessNetworkService 的一部分CLNS由以下三个部分组成 CLNP 类似于TCP IP中的IP协议 ISIS 中间系统间的路由协议 ES IS 主机系统和中间系统间的路由协议 就像IP中的ARP ICMP等 CLNP ISIS ESIS都属于网络层协议 直接承载在数据链路层之上 IS IS不使用IP地址 ISIS协议基本特点 2 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 以MAC组播地址传播 PEER间通过传递协议数据包PDU来传递链路信息 完成链路数据库的同步 PDU的格式分为3部分 数据链路层头 OSIFamily固定为0XFEFE ISIS固定报文头 第1字节为OX83 ES IS 0X82 CLNP 0X81 ISISTLVs 具体描述IS的链路状态 ISIS协议基本特点 3 链路状态路由协议 ISIS和OSPF协议都属于链路状态算法的IGP路由协议 都是基于SPF算法 是目前流行最为广泛的两种IGP协议 ISIS比OSPF有更好的扩展性和区域性可以容纳更多的路由器 由于ISIS起源于OSI 逐步把ISIS引入到TCP IP协议簇中 这样ISIS既支持OSI 也支持IP 所以称IntergratedISIS为DualISIS ISIS直接承载在数据链路层 采用PDU封装 核心部分为TLV的编制方式 扩展性好 ISIS采用SPF算法 一旦链路发生变化 就会进行增量计算 SPF算法重新计算路由信息 收敛速度快 由于ISIS具有良好的扩展性 适合大规模的网络结构 得到越来越广泛的应用 ISIS协议基本特点 4 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 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 1 ISIS协议概述1 1 ISI协议的发展史1 2 ISIS协议的基本特点1 3 ISIS协议基本概念2 ISIS的工作原理3 ISIS的路由计算4 ISIS与OSPF的比较 目录 ISIS协议相关术语 1 ISIS协议相关术语 2 ISIS协议相关术语 3 6字节 1字节 变长的区域地址空间 基本概念 地址编码方式 网络层地址编码方式为NSAP 相当于OSI网络层协议CLNP的地址 一个NSAP由3部分组成 区域地址 通常把IDP和DSP的HODSP称为区域地址 Systemid和N selector AFI 机构和格式id 用来标识地址格式和地址分配机构 IDI 用来标识域 HODSP 用于分割区域 类似于ip地址的子网号 systemid用于区分主机 类似于ip地址的主机号 nsel用于指示选定的服务 相当于ip地址的端口号 NET即NetworkEntityTitles 是一个特殊的NSAP地址 其中n selector部分为0NET是OSI协议栈中网络设备本身的标识 其中Systemid保持唯一性 作为特殊的NSAP 一个NET至少为8个字节 最多20个字节 举例 net06 4998 0546 0102 4206 3188 00AFI为06 1字节 IDI为4998 HODSP为0546 Systemid使用MAC地址或IP地址转换 本例为10 242 63 188 不足3位添0 基本概念 网络实体标识NET 其它说明 同一个area的中间系统必须是相同的areaid 每个中间系统在一个area中必须有一个唯一的Systemid Systemid相当于OSPF中的routerid 保证全局唯一 一个中间系统 例如一台路由器 至少有一个NET 在一个中间系统中 所有的NET必须有相同的Systemid 一个路由域中的两个level 2中间系统不能有相同的Systemid 一个路由域中的Systemid必须有相同的长度 基本概念 网络实体标识NET 续 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 1中的路由器必须有相同的区域地址 形成level 1的邻居关系 只有level 1层次的链路数据库LSDB 类似于ospf的totalstubby区域 Level 2 骨干区 Backbone 叫Level 2 L2 由所有的L2路由器和L1 L2路由器组成 形成level 2的邻居关系 拥有L2层次的LSDB和L1层次的路由信息 必须是连续 连通 的 L1 L2路由器拥有L1的LSDB和L2的LSDB 在区域边界完成L1路由信息通告到L2骨干区域中 L1和L2运行相同的SPF算法 一个路由器可能同时参与L1和L2 基本概念 分层 Area49 0001 L1 L1 L1 Area49 0003 L12 L12 Backbone L1 L1 L1 Area49 0002 L1 L2 L1 L2 L1 L2 L1 对 错 基本概念 分层 续 RTA L1路由器 接收来自其他系统的报文 如果报文的目的地址在本区域内 就直接将报文转发到目的系统 如果报文的目的地址在本区域外 则将报文转交给离自己最近的一个L1 L2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 基本概念 分层 L1路由器 L2路由器 接收来自L2路由器的报文 并按照目的地址将报文转交给其他区域的L2路由器 接收来自其他区域的L2路由器的报文 并按照目的地址将报文转发 可能与其他区域中的路由器 L2路由器 形成邻居 保存整个骨干区域的路由信息 保存L2的链路状态数据库 含所有域间路由信息 骨干区L2必须是连续的 基本概念 分层 L2路由器 L1 L2 处于区域边缘的路由器 完成它所在的区域和骨干区域之间的路由信息的交换 既承担L1的职责也承担L2的职责 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间的路由信息的交换 将L1LSDB中的路由信息转换到L2LSDB中 以在骨干区域中传播 既承担L1的职责也承担L2的职责 基本概念 分层 L1 L2路由器 IS IS允许将整个路由域分为多个区域 使用NET中的areaid部分来标识区域号 本区域的所有L1路由器必须有相同的areaid L2路由器没有此限制 区域之间通过L2 L1 L2 路由器相连接L1 L2 把L1的LSDB转化为L2的LSDB传递到骨干区域中 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 即ISIS是以路由器来划分区域的 而OSPF是以端口来划分区域的 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 基本概念 区域 Area49 0001 L1 L1 L1 L12 L12 Backbone L1 L1 L1 Area49 0002 L1 L2 L1 L2 L1 L2 L2 基本概念 区域 RTA Area49 0003 ISIS协议支持点到点的网络类型和广播的网络类型两种 P 2 P网络 PPP 广播网络 Ethernet TokenRing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或者广播网络相对于OSPF来说 ISIS支持的网络类型较少 基本概念 网络类型 IS IS协议的9种报文类型 所有的协议报文都是根据层次划分为L1和L2报文 IS ISHelloPackets IIH Hello报文的作用为发现 建立和维持邻居关系 功能上类似于OSPF协议中的Hello报文 Level1LANIS ISHello Level2LANIS ISHello Point to pointHello LinkStatePackets LSP 描述了本路由器中所有的链路状态信息 功能上类似于OSPF协议中的LSA Level1LSP 只用于本地区域 Level2LSP 包含ISIS路由区域中所有可达到前缀的信息 基本概念 报文类型 CompleteSequenceNumberpackets CSNP 用于数据库同步 以范围来描述数据库LSDB中的所有LSPs 包含地址范围 各LSP简要信息等 功能上类似于OSPF的DD报文 在广播网络上 CSNP报文由DIS定期发送 缺省10s 在点到点网络上 只在第一次形成邻接时发送 Level1CSNP Level2CSNP PartialSequenceNumberPackets PSNP 用于数据库同步 在点到点链路上路由器用来相互交换作为Ack以确认收到某个LSP 类似于OSPF的LSAck报文 在广播网络中用来请求发送最新LSP 当路由器从近邻收到CSNP时 注意到某些LSP本地数据库中没有的 路由器发送PSNP请求新的LSP 类似于OSPF的LSRequest Level1PSNP Level2PSNP 基本概念 报文类型 续 ISIS协议常用术语有哪些 如何标识ISIS网络地址 ISIS网络是如何分层的 ISIS支持哪些网络类型 ISIS协议有哪些报文类型 问题 1 ISIS协议概述2 ISIS的工作原理2 1 邻接关系的建立2 2 链路状态数据库泛洪过程3 ISIS的路由计算4 ISIS与OSPF的比较 目录 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 只有在同一层次的相邻路由器才可以成为邻接体 在不同类型的网络上 IS IS的邻接建立方式并不相同 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 与OSPF协议的不同之处 为OSPF采用接口划分区域 一个路由器可以属于多个区域 和多个区域的路由器形成邻居关系 而IS IS协议规定路由器整体属于某个特定的区域 L1路由器只能建立Level 1的邻居关系 L2路由器只能建立Level 2的邻居关系 ISIS邻接关系的建立 点到点邻接关系 ISIS在点到点链路上 一方收到对方的hello包 经过合法性检查后 邻居就OK了 广播网络上邻接关系 ISIS在广播网络上采用组播地址发送hello报文 邻居双方都收到hello报文 邻居就建立了 从down init up三次握手验证 与OSPF协议的广播类型一致 广播网络上指定路由器DIS 在一个广播网络上 如果每个路由器都独立的和其他路由器进行LSP报文交换以及同步自己的LSDB 将导致巨大的流量增长 为了减少不必要的邻居关系和路由交换 因此在广播类型子网上选出一个指定路由器DIS DesignatedIS 并由此DIS产生一个伪节点 pseudonode 来和其他路由器进行交互 伪节点不是真实的路由器 但需要占用一个额外的LSP名额 不同层次有不同层次的DIS 即L1层选L1层的DIS 即L2层选L2层的DIS 没有备份DIS 当DIS不能工作时 直接选举另一个 伪节点 将多重访问链路模拟成伪节点 由DIS产生 伪节点和本网络中所有的路由器建立联系 并且不允许他们之间互相联系 ISIS中的DIS与OSPF中的DR的区别 广播网络上指定路由器 续 广播网络上指定路由器 选举原则 DIS选举是自动进行的 依据为同一网络中各接口的优先权 由LANIIH报文选举 具备最高优先级的路由器会被当选 如果路由器优先级相同 则最高MAC地址者当选只有广播网络类型上才会选举DIS 在点到点网络类型不需要 Level 1和Level 2的DIS是分别选举的 选举结果可能不是同一个DIS DIS发送Hello数据包的时间间隔是普通路由器的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 当新增路由器的DIS优先级高或当前的DIS不能工作时 直接选举另一个 1 ISIS协议概述2 ISIS的工作原理2 1 邻接关系的建立2 2 链路状态数据库泛洪过程3 ISIS的路由计算4 ISIS与OSPF的比较 目录 在ISIS路由协议中 LSP链路状态协议数据单元可以使用LSPID来唯一标识 由三部分组成 SourceID PseudonodeID 一字节 和LSPnumber 一字节 SourceID 产生这个LSP的路由器的系统ID SystemID PseudonodeID 对普通LSP为0 对PseudonodeLSP非0 这是区分一个LSP是否是伪结点产生的标志 LSPnumber 当一个LSPUDP需要分片时 当前这个子LSP的编号 LSPid例子 00c0 0040 1234 01 00 其中 SourceID 00c0 0040 1234PseudonodeID 01 表明为伪结点产生的 分片号 0 链路状态协议数据单元LSP LSPSequenceNumber 每个LSP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 新的LSP的序号将在前一个LSP序列号的基础加1 直到2 32 较大的序列号意味着LSP较新 当路由器接收到邻居发送来的LSP时 会比较该LSP报文的序列号 如果序列号比本地数据库中的序列号大 表明该LSP报文更新 需要接收到本地的链路状态数据库中 如果小 则说这个报文是一个就报文 不需要更新 并告诉对方这个报文是旧报文 LSP序列号 LSPRemaininglifetime LSP的生存时间 用于老化旧的LSP IS IS的LSP的生存时间从1200秒倒计时到0 OSPF的生存时间从0 3600秒 生存期超时 如果没有接收到新的LSP来更新LSDB 则这个LSP会从LSDB中清除 收到较新版本的LSP时 将重置生存时间 ISIS路由协议产生LSP的路由器会在15分钟内主动发起泛洪 进行LSP的更新 OSPF路由协议产生LSA的路由器会在30分钟内主动发起泛洪 更新LSA LSP生存时间 CSNP完全时序协议数据单元包含了本地数据库中所有LSP的完整列表 CSNP分为两种 Level1CSNP和Level2CSNP CSNP包括LSDB中所有LSP的摘要信息 用于在泛洪LSPDB时数据库同步 在广播网络上 CSNP由DIS定期发送 缺省的发送周期为10秒 在点到点链路上 CSNP只在第一次建立邻接关系时发送 如果路由器的LSDB非常大 将分为多个CSNP发出 完全时序协议数据单元CSNP PSNP部分时序协议数据单元PSNP分为两种 Level1PSNP和Level2PSNP PSNP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 在广播网络中用作LSRequest报文请求接收最新的LSP 当路由器从邻居接收到CSNP时 通过比较自己的LSDB 如果没有同步 路由器发送PSNP请求相应的LSP 以保持同步 部分协议数据单元CSNP 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 ISSPF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 ISIS数据库交换过程 ISIS数据库交换过程 续 产生新的LSP的时机 邻接关系建立起来或down掉 IS IS相关接口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 ISIS数据库交换过程 续 当路由器收到一个LSP报文时 会与自己LSDB中已有的LSP进行比较 如果收到的LSP比已有的序列号更大 则 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 如果收到的LSP和已有的相同 则直接通过PSNP报文确认此LSP 如果收到的LSP比已有的序列号小 则通过一个PSNP报文确认此LSP 再发送给对方我们版本的LSP 然后等对方给回复PSNP报文 ISIS数据库交换过程 广播网络 DIS用组播地址周期性的发送CSNP报文给区域内的所有邻居 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 则不做任何事情 RTA RTB DIS RTC CSNPRTA 00 00RTB 00 00RTB 01 00RTC 00 00 PSNPRTA 00 00RTB 00 00RTB 01 00 LSPRTA 00 00RTB 00 00RTB 01 00 LSPRTC 00 00 ISIS数据库交换过程 广播网络 续 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PSNP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 ISIS数据库交换过程 P2P网