[信息与通信]ISIS协议研究及网络仿真

1、 xxxxxxxx 学学 院院 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 题 目： isis 协议研究及网络仿真 院 （系）： 通信与信息工程学院 专 业： 电子信息科学与技术 班 级： 电科 0702 班 学生姓名： xxxx 导师姓名： 职称： 讲师 起止时间： 2011 年 1 月 3 日至 2011 年 6 月 10 日 毕业设计毕业设计（ （论论文）文）诚诚信声明信声明书书 本人声明本人所提交的毕业论文isis 协议的研究与网络仿真是本 人在指导教师指导下独立研究、写作的成果，论文中所引用他人的文献、 数据、图件、资料均已明确标注；对本文的研究做出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以

2、明确方式注明并表示感谢。 本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 论文作者： （签字）时间：2011 年 6 月 8 日 指导教师已阅： （签字）时间：2011 年 6 月 10 日 xxxx 学学 院院 毕业设计毕业设计( (论文论文) )任务书任务书 学生姓名学生姓名xx指导教师指导教师xxxx职称职称讲师讲师 院院(系系) 通信与信息工程学院通信与信息工程学院专业专业电子信息科学与技术电子信息科学与技术 题目题目isis 协议研究及网络仿真协议研究及网络仿真 任务与要求任务与要求 1.研究计算机网络路由及路由协议原理。 2.研究 isis 协议原理。 3.学习网络仿真软件使用方法。

3、4.设计网络拓扑。 5.完成网络仿真。 6.分析网络性能参数。 开始日期开始日期2011 年年 1 月月 3 日日完成日期完成日期2011 年年 6 月月 10 日日 院院 长（签字）长（签字） 2011年年 1月 月 7 日日 xxx 学学 院院 毕毕 业业 设设 计计 ( (论文论文) ) 工工 作作 计计 划划 20112011 年年 1 1 月月 3 3 日日 学生姓名学生姓名_xxxxxx _ _指导教师指导教师_xxxx_xxxx_职称职称_讲师讲师_ 院（系）院（系）_ _通信与信息工程学院通信与信息工程学院_专业专业_ _电子信息科学与技术电子信息科学与技术 _ _ 题目题目_

4、 isisisis 协议研究及网络仿真协议研究及网络仿真_ _ _ 工作进程工作进程 1 月 3 日至 2 月 3 日 研究计算机网络路由及路由协议原理。 2 月 4 日至 2 月 28 日 研究 isis 协议原理， 3 月 1 日至 3 月 19 日 学习网络仿真软件使用方法。 3 月 20 日至 4 月 14 日 设计网络拓扑，完成网络仿真，并对网络仿真结果进 行分析。 4 月 15 日至 5 月 9 日 撰写论文，完成论文初稿。 5 月 10 日至 5 月 24 日 完善并修改毕业论文。 5 月 25 日至 6 月 10 日 准备答辩。 工 作 内 容起 止 时 间 主要参考书目(资料

5、) 1(美)jeff doyle.tcp/ip 路由技术m.北京：人民邮电出版社.2009.6. 2. (美)faraz shamim zaheer aziz johnson liu abe martey.ip 路由协议疑难解析m. 北京：人民邮电出版社.2008.8. 3冯昊.交换机/路由器的配置与管理m.北京：清华大学出版社.2008.11. 主要仪器设备及材料 1.计算机一台。 2.dynamips 网络仿真软件。 论文(设计)过程中教师的指导安排 每周指导一次，主要解答学生问题，指导研究进度，检查阅读资料笔记和仿真程序。 对计划的说明 本计划为开题之初所定，后续会根据具体情况随时调整，

6、最终一定按毕业设计规定结束日 期完成。 xxxxxxxxxxii 毕业设计(论文)开题报告 通信与信息工程学院 院(系) 电子信息科学与技术 专业 07 级 02 班 课题名称： isis 协议研究及网络仿真 学生姓名： xxxxxx 学号：xxxxx 指导教师： xxxxx 报告日期： 2011 年 2 月 28 日 1. 本课题所涉及的问题及应用现状综述 在目前的互联网中协议里，每当人们提到链路状态协议，大多人会想到 ospf， 只有少部分的会认真的考虑使用集成的 is-is 来代替 ospf。但是虽然在大多的企业 网中几乎见不到 is-is 的身影，但是在一些网络-主要是一些 isp 和

7、运营商网络运 行 is-is 协议进行 ip 路由选择。 is-is 的意思是表示中间系统到中间系统，并且是为 iso 无连接网络协议（iso connectionless network protocol，clnp）设计的路由协议。is-is 协议是由 iso10589 定义和解释的。最早是运用到美国军方和政府，后来随着发展主要广泛用 于运营商的核心网之中。随着 tcp/ip 协议栈的出现，为了实现 tcp/ip 向 osi 的转 换，又提出了了一个扩展的 is-is 协议，也就是本课题研究的集成 is-is 协议，集 成 is-is 是一个具有双重功能的协议，也就是可以同时为 clns 何

8、 ip 提供路由选择 的能力。 本课题主要是研究集成的 is-is 协议把它主要作为一个 ip 路由选择协议来研究， 把它和 ospf 来对比的学习研究。除了研究它的基本原理和配置仿真之外，还要进一 步研究探索 is-is 的良好的灵活性和扩展性。 2本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行 性分析： 本课题重点研究集成 is-is 协议的路由原理、数据的存储转发、is-is 协议 pdu 格式、is-is 协议扩展属性、集成 is-is 协议配置仿真，通过自己搭建的网络拓扑 结合模拟器下完成路由协议的仿真，观察分析协议数据包的传输和路由的更新等。 在研究该问题之前要在已有

9、的网络知识的基础上通过阅读大量路由协议书籍，对 is-is 协议的工作原理有一个清晰的认识，自己学习搭建模拟器环境并且对模拟器 所搭建的网络环境充分的理解。为了对 is-is 协议更好的认识，当然的要和 rip 或 者 arp 等简单协议一样，从原理、格式、配置、数据包等各个方面由浅及深学习探 讨。在最终在和其他的协议对比加强对其认识和更深入剖析。 本课题看似很简单，只是一个协议的学习研究，但是对于我们以前所掌握的知 识还是有些许的困难，以前学习的协议是很粗糙的，只是大略的学习网络的基本架 构和路由交换的基本原理，然而本课题我们必须要详细研究路由的产生、更新以及 其各种数据包的格式等，最为困难

10、的是必须要自己搭建这个运行模拟环境，在此基 础上掌握基本的命令和配置方法并完成仿真。对于以上的所述我个人的计划和可行 性分析如下： 一、研究计算机网络路由及路由协议原理，对网络知识要较好的储备； 二、研究 isis 协议原理，弄清这个协议的作用、原理、特殊性等； （1） isis 协议概述 （2） isis 的工作原理、功能结构 （3） isis 的路由计算、pdu 格式 （4） isis 的扩展属性 （5） isis 与 ospf 的比较 三、学习网络仿真软件使用方法、试着搭建简单的路由网络拓扑； 四、设计网络拓扑完成网络仿真，熟练地敲实验命令，掌握配置方法； 五、分析网络性能参数、分析结果

11、。 3.完成本课题的工作方案 完成本课题要认真学习网络通信的基本知识，掌握基本的数据传输、路由交换 的基本原理，进一步理解网络协议在通信中的意义所在，对基本的 tcp/ip 协议簇彻 底搞明白，学习网络 7 层结构中的各种数据格式和传输原理，以及各个层的主要协 议，分析数据如何在网络中传输、路由、交换，深入学习数据包如何依据 is-is 协 议来进行路径选择。最后用软件搭建一个路由的平台，熟练掌握路由器协议的配置 常用命令，并进行仿真模拟协议运行的过程中对各种数据的分析。为此制定完成本 课题的工作方案如下： 第一周:充分理解本课题所需的基本知识，认真复习计算机网络； 第二周:根据 tcp/ip

12、c 参考书学习基于 ip 的基本网络协议 rip、ospf、bgp 等 的基本原理，对网络协议有一个根本的认识； 第三周:学习 is-is 协议的基本知识，对这个协议知识分块掌握理解，形成一 个基于 is-is 协议整体的知识架构； 第四周：根据对 is-is 协议的学习程度掌握制定出开题报告，制定自己的完 成的要求和计划； 第五周:对自己的掌握 is-is 协议的知识整理规划列出纲要； 第六周:学会使用软件搭建自己理想的模拟平台； 第七周:开始配置路由器，配置 is-is 协议； 第八周:熟练的掌握 is-is 协议的配置命令，把它和 rip、ospf 协议进行比较； 第九周；使用路由配置命

13、令观察分析各种数据包； 第十周: 提供仿真结果，完善 is-is 协议仿真的不足之处； 第十一周:撰写论文初稿行程基本框架，核实仿真结果； 第十二周:撰写修改毕业设计论文； 第十三周:完成毕业设计论文； 第十四周:完成毕业设计答辩。 4指导教师审阅意见 xxxx 同学通过收集和阅读文献资料，了解了 isis 协议研究及网络仿真课题的任 务要求与研究现状，认识到了课题中的关键技术问题，提出了解决思路，方案可行， 计划合理。 指导教师指导教师(签字)： 2011 年 3 月 4 日 说明： 本报告必须由承担毕业论文(设计)课题任务的学生在毕业论文(设计) 正式开 始的第 1 周周五之前独立撰写完成

14、，并交指导教师审阅。 x xx xx xx xx xx xx xx xx xx xi ii i 毕毕业业设设计计 ( (论论文文) )成成绩绩评评定定表表 学生姓名xxxxx性别男学号04072038 专 业 班 级 电科 0702 班 课题名称isis 协议研究及网络仿真 课题 类型 软件开 发类 难 度 较 难 毕业设计（论文） 时间 2011 年年1 月月3 日日6 月月10 日日 指导教师 xxxx (职称 讲师 ) 课题任务 完成情况 论文 (千字)； 设计、计算说明书 (千字)； 图纸 (张)； 其它(含附件)： 指导教师意 见 分项得分：开题调研论证 分； 课题质量（论文内容）

15、分； 创新 分； 论文撰写（规范） 分； 学习态度 分； 外文翻译 分 指导教师审阅成绩：指导教师(签字)： 2011年 月 日 评 阅 教 师 意见 分项得分：选题 分； 开题调研论证 分； 课题质量（论文内容） 分； 创新 分； 论文撰写（规范） 分； 外文翻译 分 评阅成绩： 评阅教师(签字)： 2011 年 月 日 验 收 小 组 意 见 分项得分：准备情况 分； 毕业设计（论文）质量 分； （操作）回答问题 分 验收成绩：验收教师(组长)(签字)： 2011 年 月 日 答 辩 小 组 意 见 分项得分：准备情况 分； 陈述情况 分； 回答问题 分； 仪表 分 答辩成绩： 答辩小组组

16、长(签字)： 2011 年 月 日 成绩计算方法 (填写本系实用比例) 指导教师成绩指导教师成绩 20 () 评阅成绩评阅成绩 30 () 验收成绩验收成绩 30 () 答辩成绩答辩成绩 20 () 学生实得成绩(百分制) 指导教师成绩指导教师成绩 评阅成绩评阅成绩 验收成绩验收成绩 答辩成绩答辩成绩 总评总评 答 辩 委 员 会 意 见 毕业论文(设计)总评成绩(等级)： 院(系)答辩委员会主任(签字)： 院(系) (签章) 2011 年 月 日 备 注 xxxxxxxxxxii 毕业论文(设计)成绩评定表(续表) 目录目录 摘要摘要 -i abstract-ii 引言引言-1 1is-is

17、 协议概述协议概述-2 1.1is-is 协议简介-2 1.2is-is 的基本特征-2 1.3is-is 支持的网络类型和伪节点-4 1.4is-is 协议 ospf 协议对比-4 1.4.1区域划分的差异-4 1.4.2is-is和ospf各自优势-5 1.4.3is-is和ospf比较小结-5 2is-is 工作原理工作原理-7 2.1nsap 编码方式 -7 2.2路由原理-8 2.3is-is 协议 pdu-9 2.3.1数据包类型-9 2.3.2数据包格式-9 2.4链路状态更新 -10 3网络仿真环境简介网络仿真环境简介-11 3.1路由模拟器简介 -11 3.2建立网络仿真环境

18、 -11 4is-is 协议仿真分析协议仿真分析 -14 4.1路由器基本配置和 is-is 协议的开启 -14 4.1.1路由器基本配置简述-14 4.1.2is-is协议基本配置-14 4.2is-is 基本特性和接口特性分析 -19 4.3链路状态分析 -24 4.3.1邻居关系建立分析-24 4.3.2lsp和路由更新分析-27 4.4网络模型分析 -29 4.4.1点到点和广播的区别-29 4.4.2lan网中dis选举分析-31 5is-is 协议的扩展特性和前景协议的扩展特性和前景 -34 5.1is-is 协议汇总和认证 -34 5.2is-is 协议在 ipv6 的应用-34

19、 5.3is-is 协议的路由泄露功能 -34 5.4应用前景 -35 6结论结论-36 致谢致谢 -37 参考文献参考文献 -38 i 摘要摘要 本论文旨在研究集成 is-is 协议的基本原理和特点，并通过实验进行了集成 is- is 协议在 ip 网中验证仿真。基于 ip 的数据传输是目前最为成熟、使用最为广泛的 网络技术。在 ip 网中路由协议控制着 ip 数据包的转发路径，也是转发速率最根本 的制约因素之一，集成 is-is 协议是目前被广泛使用的几大协议之一，主要用在运营 商和大型的 isp 中。文章的开头部分通过参考相关的资料和协议标准，对集成 is-is 协议的基本概念、特点、原

20、理做了比较详细的论述，如集成 is-is 协议支持双栈、采 用分层结构、虚拟区域划分、nasp 的编码、协议 pdu 格式、路由逻辑原理、与 ospf 的比较等。紧接着描述了通过 dynamips 仿真软件搭建的一个由 cisco 路由 器组成的网络拓扑，dynamips 是一个非常灵活的网络拓扑搭建工具，它可以设计出 实际中的各种网络拓扑模型。文中着重对集成 is-is 协议实验仿真过程进行描述，通 过多区域、多类型的网络拓扑环境，使用 scrt 登录软件，操作实际配置命令，按 照步骤详细的就 is-is 协议的基本配置、邻居的建立、链路状态的更新、dis 的选举 等做了验证、观察、数据分析

21、。这样就使得 is-is 的特性、协议运行的过程更加清晰 的展现了出来。 本论文对 is-is 协议进行了较完整的论述和仿真，基本上完成了 is-is 特性的研 究和验证。充分证明了集成 is-is 协议良好的灵活性和扩展性，当然也反映出了 is- is 协议在路由策略、metric 参考值等方面具有很大局限性。由于集成 is-is 协议报 文中 tlv 字段的扩展十分灵活，使得集成 is-is 协议在最新技术 （ipv6、vpn、mpls 等）的结合使用上具有非常好的应用前景。 关键字:集成 is-is;level-1;level-2;lsp;区域;路由;邻居 ii abstract the

22、 objective of the article is to present fundamental principle of integrated is-is protocol and discuss the basic feature, and were verified by simulation experiments. thesis mainly focus on integrated is-is the application in the ip protocol. ip-based data transmission is the most mature and most wi

23、dely used network technology. routing protocol in the ip network controls the ip data packet forwarding path, the forwarding rate is the most fundamental constraints, integrated is-is protocol is widely used one of several major agreements, mainly used in large-scale operators and isp. at the beginn

24、ing of article the reference relevant data and protocol standards, the integrated is-is the basic concept, the characteristic principle , principle of comparatively detailed elaboration, such as integration is-is supported by double stack, virtual area, nasp coding , pdu format, routing logical prin

25、ciple, and comparing with ospf etc. then describes named dynamips simulation software built with cisco routers to a network composed of topology, dynamips is a very flexible tool of network topological structures, it can design a practical in various network topology model. this article uses the lar

26、ge space of integrated is-is protocol described the process of simulation experiment, in a multifarious areas, multi- type the topology of the network environment, use scrt login software, operating actual configuration command. it is in accordance with the details on the basic configuration is agre

27、ement - neighbors, the establishment of link, the update, the state has dis election observation, analysis of data validation, so that makes is the characteristics, principle the process of operation more clearly. this article makes a more complete discussion and simulation of integrated is-is proto

28、col, and basically completes the is-is features the research and verification, fully demonstrated integration is-is of good flexibility and expansibility agreement, of course also reflects is-is in the routing strategies, metric agreement has great reference limitations. because of integration is-is

29、 agreement in the expansion tlv field message is very flexible and allows integrated isis in the latest technology (ipv6, vpn, mpls etc) on using a combination and will be a very good application prospects. keywords:integrated is-is;level-1;level-2;lsp;region;route;neighbors isis 协议研究及网络仿真 1 引言引言 近年

30、来，社会经济的飞速发展推动着信息技术快速更新，人们对数据通信的要 求更高，对网络的要求也越来越高。截止目前基于 ip 的传输技术依旧是最成熟最可 靠的技术，路由和交换是数据传输最为基础的部分。然而路由协议就好比是在一个 城市交通运输中的调度机制，管理着整个城市的交通运输。在整个大的互联网里， 由于网络结构庞杂、网络节点数很多，那么就必须划分更小的管理域来协调整个大 的环境中大量数据的流通。所以我们把路由分为域内和域间路由。 在目前的常用的域内路由协议中，主要有 rip、ospf、is-is。由于一些根本特 性的区别 rip 用的很少，它的扩展性不好，适合微型小的网络中。ospf 具有较好 的通

31、用性和实用性，被广泛使用在各种网络域内环境中。对于 is-is 好像很少见到在 周围的企业网中，is-is 似乎被人们遗弃了。但是在另一些通信网络中，主要是一些 isp 和运营商，他们会选择 is-is 协议进行 ip 路由传输，会倾向于 is-is 协议的稳定、 灵活的特点。is-is 协议的标准是由 iso10589 定义和解释的。最早是运用到美国军 方和政府，后来随着发展主要广泛用于运营商的核心网之中。随着 tcp/ip 协议栈的 出现，为了实现能够好的兼容 tcp/ip，就提出了一个扩展的 is-is 协议，也就是所 谓的集成的 is-is 协议，这种集成 is-is 就具有支持双栈的

32、特点。20 世纪 90 年代许 多新的 isp 采纳了这种协议。目前在我国，越来越多的企业和 isp 也采用 is-is 协议 作为网络中的 igp 协议。 本课题主要是研究集成 is-is 协议，在文中会对协议进行详细的介绍，同时会与 ospf 做一定的比较，还会通过一定的实验仿真验证它的基本原理和基本特点。另 外要进一步研究探索 is-is 的良好的灵活性、扩展性和发展前景。is-is 协议在大 型的 isp 中广泛的应用，在较小的企业网中也可以运用到。目前 tcp/ip 协议栈占据 主流，那么本文对 is-is 协议探索就更为难得。最为重要的是对这种协议的掌握会 更加好，对路由，对整个网

33、络的架构的认识理解会更加深刻的。 isis 协议研究及网络仿真 2 1is-is 协议概述协议概述 1.1is-is 协议简介协议简介 is-is 顾名思义是指中间系统到中间系统的协议，是一种域内协议，就是运行在 一个大路由域内的 igp（interior gateway protocol 内部网关协议）协议。这里的中 间系统，是指网络中的节点，在本篇论文中只是指路由器设备。它是一种链路状态 路由协议，它是由 iso 定义和发展，is-is 最早是 iso 的 clns 服务(connectionless network service)的三层协议 clnp 协议(connectionless

34、 network protocol,无连接的网 络协议)，是一种被广泛使用在 isp 的 igp 协议。由于 tcp 协议栈的出现，为了能 够兼容支持 ip，将 is-is 扩展为可以同时支持 osi 和 tcp/ip 的集成 is-is(integrated is-is)协议。在 is-is 中，路由器就是一个中间系统(intermediate system)，终端主机 被描述为端系统(end system es:最终用户)。因此提供主机和路由器之间的通信的协 议即为 es-is，而路由器之间的通信即为 is-is，如下图 1-1 所示，本文中不会研究 es-is 协议，只对 is-is 进

35、行讨论分析。 图 1-1is-is 系统结构图 从图中可以看出，这种协议的本质还是运行在路由器之间，其实和 rip、ospf 一样的，运行在路由器上，只是在 iso 栈中，给予一个特殊的定义罢了。 1.2is-is 的基本特征的基本特征 is-is 是一种链路状态域内网关协议，有良好的稳定性和扩展性，采用 tlv 编 码，后面会简单介绍 tlv 想构，如果想增加对于新特性的支持，只需增加新支持新 特性功能的 tlv 类型。支持 vlsm(variable-length subnet masks 可变长子网掩码）、 无类长掩码和路由汇总，使用 hello 包来建立维持邻居关系，使用 dijkst

36、ra spf 算法 isis 协议研究及网络仿真 3 能够迅速收敛，通过 lsp（链路状态通告）交换链路状态信息。最为重要的特点就 是层次性和区域性，区域性会和在后面和 ospf 比较介绍，在此介绍层次概念。层 次性：is-is 协议分为有两个级别：level-1 和 level-2。level-1：普通区域，相当于 ospf 中的末节路由器，只作自身之所在域内的路由，即就是 level-1 路由；level- 2：骨干区(backbone)，骨干区是必须连续的 leve-2 路由器的集合，主要是负责区域 间的路由，由所有的 l2(含 l1/l2)路由器组成；level-1 和 level-2

37、 运行相同的 spf 算法；如果一个路由器同时参与 level-1 和 level-2 的 spf 算法收敛，这种就是 level-1-2 路由器，相当于 ospf 中边界路由器 abr，如下图 1-2 描述了层次的结构。 图 1-2 is-is 层次结构图 集成的 is-is 协议是支持 tcp 协议栈的三层 ip 的，所以在一个路由器上 ip 和 clnp 地址必须同时存在；在配置时也必须同时配置。is-is 协议看似具备有 ospf 相同的功能，且有更加精简低耗，但是也有很多的局限和弊端。 图 1-3 is-is 接口度量值图 isis 协议研究及网络仿真 4 如上图 1-3 示，is-

38、is 的 metric 值是根据一条链路上各个接口的值相加得出的， 而 is-is 协议中接口的 metric 值是一个比较小的比较固定的值一般在 0 到 64 之间。 图中的 cisco 的路由器的接口 metric 就是一个固定的值 10，不受带宽、延时等因 素的影响。is-is 协议早期的设计的目的是为了 isp 的，而 isp 对接口的带宽并不是 很敏感。所以它就在作策略时不是很灵活，这是 is-is 一个较大的弊端所在。 1.3is-is 支持的网络类型支持的网络类型和伪节点和伪节点 is-is 协议支持两种网络类型，广播型和点到点型。广播网络：支持多路访问的 网络类型如 lan。像

39、在 ospf 中的 nbma 网络-帧中继也在 is-is 中会被认为是广 播型的，但必须开启点到点的子接口，atm 网络也必须 mesh 结构的虚链路并且也 需开启点到点的子接口。至于点到点的网络的定义，在 is-is 环境中除了广播之外的 就是了。 在 ospf 的广播型网络中，为了减少广播更新的信息，采取了选取 dr 和 bdr。选取了指派的路由器后，然后他们来管理转发整个域内的 lsp 信息。那么同 样在 is-is 协议一个的广播区域中，路由器同样会将新的 lsp 报文从其它接口广播 出去，在一个广播网中进行发送，is-is 协议在广播网中也采取了类似的一种方式， 根据一定的规则在广

40、播网内的所有路由器中选举一个 dis(指定路由器)。然后由 dis 负责来整个广播域内获取和发送 lsp，dis 会产生一个伪节点，伪节点会每隔一定 时间发送一个 csnp，这个也就是相当于每台路由器 lsp 的摘要，这个时间默认是 10s，而伪节点的 hello 包的时间间隔要更短，一般是 3.3s，因为他要十分迅速的在 广播域内收敛。广播网中的路由器收到这个 csnp 后，会比较自己的 lsdb，看是 否一致，若有不一致，便会发出请求。自己进行更新，最终达到同步所有的 lsdb 达到一致。 伪节点的根本的作用是控制广播网中的 lsp 扩散和数据库同步。伪节点 dis 选 举依据：首先是接口

41、的优先级，接口的优先级是通过接口的 hello 包通告的，level- 1 和 level-2 独立地分开来建立选举。结果可能不是同一个 is；当优先级一样的时候， 在进行 mac 的比较，选择出最高的 mac 地址的路由器。在这里可以手工设置优先 级大小，和 ospf 不同的是当设置为 0 时，依旧会参与选举，但是优先级最低。并 且 dis 选举是可以随着优先级变化而发生抢占的。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。 dis 是 is-is 协议广播型网中特有的，在点到点网络中 lsp 是单播更新的，网络

42、选 举 dis 没有任何的意义。 isis 协议研究及网络仿真 5 1.4is-is 协议协议 ospf 协议对比协议对比 1.4.1区域划分的差异区域划分的差异 图 1-4-1 区域划分比较图 如上图 1-4-1 所示 ospf 是根据路由器来划分的，路由器可以跨越不同的区域， 不同的接口所属区域不同，其他路由必须和骨干路由器相连。而在集成的 is-is 协议 网络中是根据每条链路来划分的，每台路由器仅只能属于一个区域。在域内和域间 的路由信息也是有所差异，is-is 是会受 level 层次的限制，但是显得更加规范。相 比之下 is-is 是在骨干区域的扩展性上更具有优势。 1.4.2is

43、-is 和和 ospf 各自优势各自优势 集成的 is-is 是一个双栈的协议，具有更加强大的灵活性，与 ospf 的 lsa 相 比具有简单的 lsp，只有两种的简单的层次类型 level-1 和 level-2，那么路由信息 自然而然也是两种。在 lsp 中使用 tlv 字段极大的增加了扩展性。如在需要 ipv6 时只需更改 tlv 值，不需要像 ospf 一样使用另一个 ospfv3 版本。ospf 协议具 有各种不同的区域类型 normal、stub、 nssa，metric 值的多样性，计算时要考虑 更多的因素，那么 osfp 有更广泛的实用性和通用性。另外在实际中由于很多的设 备商

44、都只是支持 ospf 并不支持 is-is 协议，这也是我们周边环境中很少见到 is-is 协议的一个原因。 isis 协议研究及网络仿真 6 1.4.3is-is 和和 ospf 比较小结比较小结 is-is 与 ospf 都是 igp 协议，也是目前网络中主流的两大协议，以下就二者异 同点做一个详细的比较： a.相似之处 （1）都是基于链路状态的协议，要维护一个链路状态数据库，都使用了 spf 算法； （2）都具有网络层次； （3）都通过发送 hello 包建立和维持邻居关系，在广播型的网络中要选择指定路由 器； （4）都支持可变长子网掩码、支持路由汇总和认证。 b.不同之处 （1）区域划

45、分方式不同，上述的图可以明显看出，ospf 是通过 area 来划分的是实 实在在的区域，但是在 is-is 上是通过 level 来划分的，is-is 中的骨干区域是更具 路由器的作用，虚拟出来的一个区域，二者有本质的区别。 （2）网络型不同，ospf 支持的网络类型较多，is-is 仅支持广播和点到点链路。 （3）链路更新也不一样，is-is 相对更简单 lsp 类型较少，而 ospf 中有很多的 lsa 类型，is-is 报文通过 tlv 来加载要传送的信息，而 ospf 通过不同的 lsa 来 更新不同数据类型。 （4）在广播型网络中，选举的过程不同，ospf 是抢占式的选举，有备用的

46、指定路 由器，而在 is-is 中是不用备用的，直接重新的选举，且在 is-is 中这个路由器是虚 拟的，不是真实存在的。 isis 协议研究及网络仿真 7 2is-is 工作原理工作原理 2.1nsap 编码方式编码方式 由于最早的 is-is 协议服务于 osi 的协议栈模型的，那么它也需要一个三层编 址 clnp，也就是 osi 的网络地址 nsap（network service access ports）。一个 nasp 地址用来标示一个完整的节点也就是一个设备整体，并非某一个设备节点接 口地址，在本文中一个 nsap 就表示一个路由器，当然一个路由器也可以配置 多个 nsap 地址

47、，就是多宿主区域的路由器。虽然我们主要是研究基于 ip 的集成的 is-is 协议，但是也必须配置 nsap 地址。以下简要的介绍 nsap 编码方式。 图 2-1 nasp 编码结构图 如图 2-1 所示 nsap 分为两个部分：idp 和 dsp 两部分，idp（initial domain part：初始域部分）相当于 ip 中的主网，idp 由 afi（authority format id）和 idi(initial domain id)两部分构成。dsp（domain specific part）是由 high order dsp、system id 和 nsel 组成，相当于具体

48、主机。afi（authority format id）是由 分配定义的，49 是私有使用的。在应用中可以进行一般的简化，由三个部分组成： 区域 id、系统 id 和 nsel。area id 一般为 6 个字节，system id ：cisco 中默认 要求为 6 字节；nsel（表示上层的服务的，一般为 00）。当 nsel 等于 00 时，简 化的地址叫 net(network entity title：网络实体标识)长度一般在 8 至 20 个字节， cisco 默认为 16 字节，后续试验中可以看出。 isis 协议研究及网络仿真 8 snpa（sub network point of

49、 attachment :子网接入点）：是 iso 的二层的概念， 也类似于 ip 中的二层概念，在以太网中我们常常使用 mac 地址表示，fr(帧中继) 用 dlci(数据链路标识符)，点到点网络用 ppp 封装方式来表示，也就是一个链路层 的地址，一个路由器在二层链路上可能要连接多个链路，那么就有多个 snpa。circuit id：表示在 iso 协议栈中的电路接口单元，相当于一个路由器的接 口的描述。 2.2路由原理路由原理 由于 is-is 协议的层次性，那么就有 level-1 和 level-2 两种路由（在后续仿真 中验证）。level-1 是在域内的路由，而 level-2

50、是在域间的路由。area id 是用来 标注不同的域，主要用在域间的路由更新上。当在域内路由是主要用 system id，level-1 只保存 system id,level-2 只保存 area id。 level-1 路由：当收到一个 clns 包，根据目标地址，把它的 area id 和自身的 相比，若不同，根据自动生成的默认路由把它发送到离自己最近的 level-1-2；若相 同则说明在一个域内，根据自己的路由表进行转发到达下一跳。 level-1-2 路由：当收到一个 clns 包，根据目标地址，把它的 area id 和自身 的相比，若不同，则根据 level-2 的数据库来转发

51、。若 id 号相同则说明在一个域内， 根据 level-1 路由表进行转发。根据下图 2-2 为例说明： 图 2-2 路由原理图 isis 协议研究及网络仿真 9 如果 r6 要给 r9 发送数据，会先看 r9 的 area id,发现 id 不一样，那么就会把 数据发到离自己最近的 r5 上，r5 拿到数据后会比较 area id 和自己一致不一致， 发现不一致，就会根据 level-2 转发带下一跳，以此类推，直到 r8 上，r8 会先比 较 area id，发现一致的，那么 r8 会根据 level-1 路由发到 r9 上。也是根据还整个 转发原理，那么会出现发去的和收回来的数据包路径不

52、同，这种情况 is-is 协议有自 己的特殊的机制来解决。 2.3is-is 协议协议 pdu 2.3.1数据包类型数据包类型 pdu(protocol data unit)报文数据元，在 osi 参考模型中，每一层都有一个各 自的 pdu 报文。is-is 协议的 pdu 主要有三种：hello 包、lsp 更新包、序列号数据 包，以下依次介绍三种数据包。 hello 包：与 ospf 协议一样 hello 数据包是用来建立和维持邻居关系的。由于 is-is 的层次性，那么 hello 包自然也有两种数据包：level-1 和 level-2 两种，并 且在建立邻居时，二者是分开进行的。he

53、llo 包是定期更新的，时间可以在路由器 上设置的，在 cisco 的设备上默认是 10s 发一次，而抑止时间一般是更新时间的 3 倍 30s。也就是在一段时间内没有收到 hello 包，最多会把这个邻居关系保存 30s， 若是要在路由器上更改时间，更新和抑止时间不需要遵循 3 倍的关系。 lsp 数据包：它和 ospf 中的 lsa 一样，用于更新路由器之间的路由链路信息的， 最终建立一个域内链路状态数据库，再运行 spf 算法，最终形成最佳的路由表。同 样是有 level-1 和 level-2 两种，而且也是相互独立触发更新的。level-1 的 lsp 只在自身的域内更新，level-

54、2 的 lsp 在域间骨干区域传播，每一个 lsp 都包含一 个老化时间（is-is 最大的时间是 1200s），当这个时间快接近 0 时，会进行周期性 的刷新防止老化，当网络较大且稳定性很合时可把这个老化时间设置很大，这样可 以减少刷新的泛洪负载；lsp 中还包含一个序列号，这个序列号可以标志每一条 lsp，用来防止 lspa 的重复；lsp 中还包含校验和来验证这个 lsp 的正确性。 序列号数据包，主要是用来控制、管理、辅助维护链路状态数据包更新同步的。 分为 psnp 包(partial sequence number pdu)部分序列号报文和 csnp (complete seque

55、nce number pdu)完全序列号报文两种。同样有 level-1 和 level-2 两种，且 二者是独立分开的。在点到点网络 psnp 用来确认 lsp 是否收到，相当于 ack 值，在 广播型网络中，psnp 回来请求重发，就是当发现有 lsp 自己没有，那么就会向 dis 发送 pnsp 请求；csnp 包 (complete sequence number pdu)相当于一个 lsp 的摘要 csnp 分为两种：在广播型网络中 csnp 用定期地发送所有 lsp 的摘要，用来同步数 isis 协议研究及网络仿真 10 据库 lsdb 中的所有的 lsp，一般情况指定的路由器会以

56、组播形式来发送 csnp。 2.3.2数据包格式数据包格式 上述几种数据包的各自格式稍有差异，在各自的 pdu 报头上有自己的特殊部分， 但是他们的通用格式就是 pdu 报头加上可变长字段，也就是 tlv 字段。在报头中 包含了域内路由选择协议的鉴别符、长度标示符、id 长度等。在此就不详细介绍。 tlv 是紧跟在 pdu 报头下面可变长的字段，tlv：三个字段组成， type、length、value。tlv 就好比是火车头后面挂在的车厢，可以灵活的添加。我 们要是需要新增 is-is 特性，只需增加新的 tlv 字段就可以了，由于技术更新很快， 目前 tlv 字段已经定义了很多的标准了。

57、2.4链路状态更新链路状态更新 在路由协议中，分为静态路由和动态路由，动态的路由协议上路由信息随着链 路更改而动态的更新，目前常用的有基于距离矢量的 rip 和基于链路状态的更新两 种，rip 中的链路信息是周期性的更新，收敛时间是一定时间而且较慢，而链路状 态一般是触发更新和定时长老化泛红。看起来非常的灵活，但是会更加的占用设备 的 cpu 和内存。在 is-is 协议上的链路状态数据库是基于 spf 算法的，反应较快， 使用灵活，但是由于 is-is 弊端 metric 值比较的死板，所以其链路控制功能并不理 想。下面将详细介绍更新过程。 在上一节介绍中已经阐明了 hello 的建立过程，

58、is-is 协议的建立邻居并不严格， hello 的时间都可以不一样，只要接口的 pdu 信息能够达成一致，就可以建立邻居 关系，在建立了邻居以后，会向邻居更新自己的 lsp，最终达到一致，一个路由器 收到 lsp 后会和自己的 lsdb 的比较，看那个更新一些。若一样则不变，若更新一 些，就添加到自己的数据库中，最终所有的 lsdb 同步。 当一台路由器的链路发生变化后，会立即产生新的 lsp，让其在路由器出口迅 速泛洪，让整个网络迅速收敛达到 lsdb 同步。在点到点网络中，如果是邻居建立 后第一次的话，点对点的所有的 csnp 一次性的交换快速的匹配同步。之后再收到 更新时有三种情形，第

59、一种路由器收到的 lsp 是比自己 lsdb 中的新，那么就会将 这个新的 lsp 存入自己的 lsdb 中，然后发送 psnp 报文来进行回复确认，并且再 把这个新的 lsp 从其它的非接收端口发送给自己的邻居；第二种情形是收到的 lsp 和自己的 lsdb 中的一致，那么也要发送 psnp 进行回复确认，但不会再从其他口 发送到邻居；第三种是收到的 lsp 没有自己 lsdp 中的新，那么除了会通过 psnp 进行确认，还要将自己 lsdb 中的更新的 lsp 报文发送给对方，让对方来处理一条 新的 lsp。在广播型网络中，原理是一样的，还是与自己的 lsdb 进行比较，最终 isis 协

60、议研究及网络仿真 11 同步，但是不需要每一台路由器都发送广播，不需要收到 lsp 后给予 psnp 回复， 当自己收到组播的 csnp 摘要后，和自己的数据状态链路库比较，自己若是没有那 一条 lsp 的话，会直接请求 psnp 重发，然后等待自己收到那条缺失的 lsp。而是 通过指定的路由器以组播来同步 csnp。并且 csnp 是定期更新的默认是 10s。 3网络仿真环境简介网络仿真环境简介 3.1路由模拟器简介路由模拟器简介 dynamips 是 cisco 路由模拟器，可以运行在多种操作系统的基础上，可以模 拟出 cisco2600/2691、3620/3640/3660、3725