ISIS协议原理

ISIS协议原理 安徽财经大学信息工程学院 Page1 讲解ISIS协议基本概念 工作原理 路由计算过程 增强特性 及其与OSPF协议异同之处 前言 Page2 参考资料 操作手册 命令手册 iso10589 rfc3786 rfc3373 rfc3358 rfc3784 rfc1195 rfc2763 draft ietf isis ipv6 te 00TCP IP协议卷一第10章集成ISIS Page3 学习完此课程 您将会 了解ISIS协议基本原理了解ISIS与OSPF的比较 目标 Page4 内容介绍 第1章ISIS协议概述第2章ISIS的工作原理第3章ISIS的路由计算第4章ISIS的增强特性第5章ISIS与OSPF的比较 Page5 IS IS协议概述 IS IS协议的发展史IS IS协议基本特点IS IS协议基本概念 Page6 IS IS协议的发展史 IS IS的产生IS IS最早是ISO为CLNP ConnectionlessNetworkProtocol 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 Page7 IS IS协议概述 IS IS协议的发展史IS IS协议基本特点IS IS协议基本概念 Page8 IS IS协议基本特点 一 属于ISO协议族IS IS是ISO定义的OSI协议栈中无连接网络服务CLNS ConnectionlessNetworkService 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 Page9 IS IS协议基本特点 二 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 Page10 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 Page11 IS IS协议概述 IS IS协议的发展史IS IS协议基本特点IS IS协议基本概念 Page12 IS IS协议相关术语 一 Page13 IS IS协议相关术语 二 Page14 ISIS协议地址编码方式 NSAP即NetworkServiceAccessPoint 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 SystemID和n selector OSI网络层地址编码方式 NSAP Page15 ISIS协议地址编码方式 续 网络标识实体 NETNET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作为特殊的NSAP 一个NET至少为8个字节 最多20个字节 Page16 ISIS协议地址编码方式举例 NET示例例子1 49 0001 aaaa bbbb cccc 00Area 49 0001SysID aaaa bbbb ccccNsel 00例子2 49 0001 0002 2222 4444 00Area 49 0001SysID 0002 2222 4444Nsel 00 Page17 ISIS地址编码说明 确定systemid如何在支持IP的IS上确定SystemID 便于管理的推荐 使用Loopbck接口IP地址 192 168 3 25路由器所在区域 Area 49 0001建立IP地址到SystemID的对应关系 注意 这只是一种推荐的对应方法 并不要求必须遵循 Page18 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L2 Page19 IS IS的分层路由域 Page20 Level 1路由器 Level 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ATTbit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 Page21 Level 2路由器 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 Page22 Level 1 2路由器 L1 L2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 Page23 骨干区的连续性 Page24 骨干区的连续性 Page25 区域 区域 Areas 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 路由器相连接一个路由器目前最多有3个AreaID 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 Page26 IS IS协议适用的网络类型 网络类型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 Page27 IS IS协议的报文类型 IS IS协议的9种报文类型IS ISHelloPackets IIH Level1LANIS ISHelloLevel2LANIS ISHelloPoint to pointHelloLinkStatePackets LSP Level1LSP和Level2LSPCompleteSequenceNumberpackets CSNP Level1CSNP和Level2CSNPPartialSequenceNumberPackets PSNP Level1PSNP和Level2PSNP Page28 问题 ISIS协议有哪些基本特点 常用术语又有哪些 如何标识ISIS网络地址 ISIS网络是如何分层的 每种类型的路由器各有什么作用 ISIS支持哪些网络类型 ISIS协议有哪些报文类型 Page29 内容介绍 第1章ISIS协议概述第2章ISIS的工作原理第3章ISIS的路由计算第4章ISIS的增强特性第5章ISIS与OSPF的比较 Page30 IS IS协议概述 邻接关系建立链路状态数据库泛洪过程 Page31 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 Page32 点到点邻接关系 点到点邻接关系建立特点 Page33 广播网络上邻接关系 广播网上邻接关系建立特点 Page34 广播网上的指定路由器 DIS DIS DesignatedIS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 Page35 DIS选举规则 DIS由LANIIH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 Page36 IS IS协议概述 邻接关系建立链路状态数据库泛洪过程 Page37 TLV编码 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 Page38 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 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 分片号 产生的LSP大于LSPMTU将分片 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 Page39 LSP序列号 LSPSequenceNumber SequenceNumber 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 Page40 LSP生存时间 LSPRemaininglifetime 每个LSP 含LSP分片 都有一个变化的生存时间相联系 用于老化旧的LSPs当生存时间超时 LSP将从网络中清除 Page41 完全时序协议数据单元 CSNP 全时序协议数据单元CSNP分为两种 Level1CSNP和Level2CSNPCSNP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 Page42 部分协议数据单元PSNP 部分时序协议数据单元PSNP分为两种 Level1PSNP和Level2PSNPPSNP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CSNP一样 PSNP在头中利用LSPid SequenceNumber Remainninglifetime LSPchecksum来描述LSP Page43 IS 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 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 Page44 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 Page45 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 Page46 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 则不做任何事情 Page47 广播网络数据库交换 Page48 P 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 Page49 点到点网络数据库交换 Page50 ATT位的功能 Attachbit位的产生 Page51 问题 ISIS是如何建立邻居关系的 简要描述ISIS数据库交换过程 ATT位有什么作用 Page52 内容介绍 第1章ISIS协议概述第2章ISIS的工作原理第3章ISIS的路由计算第4章ISIS的增强特性第5章ISIS与OSPF的比较 Page53 SPF算法 SPF算法ShortestPathFirst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 Page54 SPF算法举例 SPF算法举例 Page55 IS IS路由计算 链路状态协议路由算法通过可靠的扩散算法各路由器将其它路由器扩散来的拓扑信息收集起来 组成一张一致的 完整的拓扑图 依靠SPF算法来计算出自己的路由表 A的链路状态数据库 B的链路状态数据库 D的链路状态数据库 C的链路状态数据库 E的链路状态数据库 Page56 问题 简要描述SPF路由计算过程 Page57 内容介绍 第1章ISIS协议概述第2章ISIS的工作原理第3章ISIS的路由计算第4章ISIS的增强特性第5章ISIS与OSPF的比较 Page58 IS IS增强特性 RouteLeakingWideMetricTE支持IPv6其他 Page59 路由渗透 RouteLeaking RFC1195中规定的IntegratedIS IS只将Level1的Area当做类似OSPF的stub区域处理 L2中的路由不能发布到L1中去 L1路由器只能选择最近的一个L1 L2路由器作为出本区域的所有流量的出口 根据设置的ATTbit产生缺省路由 显然很容易造成次优路由 在RFC2966中定义了路由渗透 Page60 路由渗透 RouteLeaking 新的特性规定 可以将L2的IP路由引入到L1中去 这样可以允许L1路由器对某些或全部的L2路由选择出区域的最佳路径VRP命令 import routeisislevel 2intolevel 1 acl IOS命令 redistributeisisipLevel 2intolevel 1distribute listUp downbit位 预防路由循环的发生 Page61 路由渗透举例 路由渗透举例 Area49 0001 Backbone RTF RTD RTC RTE Area2 RTG RTA RTB 10 10 10 10 30 Area49 0002 黄色为最优路径Cost 30 次优路径Cost 40 Page62 IS IS增强特性 RouteLeakingWideMetricTE支持IPv6其他 Page63 WideMetric 传统的NarrowMetric接口metric可配置 范围为0 63对于某个网络 最大的路径metric为1023 否则认为不可达 WideMetric在大型网络设计中 较小的metric范围不能满足需求 为此 在draft ietf isis traffic 04中提出了wide metric Page64 IS IS增强特性 RouteLe