IS-IS路由协议学习总结

2019-11-04 12:08:09

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供稿：网友

　　一．背景介绍
　　1． CLNP是什么？
　　CLNP：
　　是OSI模型中网络层中的一种不面向连接的网络协议，和ip有相同的特质。但是它是纯粹的OSI模型的一个，而IP现在是我们熟悉的TCP/IP协议栈中的网络层协议。他们两个在OSI模型中是属于同一层的东西，但是在应用中，是两种不同的应用。
　　2． Intergrate IS-IS有什么用？
　　由于历史原因，OSI曾经是要比TCP/IP协议栈普及，当现在的TCP/IP流行的时候，以前的采用OSI模型中CLNS（由ISO制定的规范）的应用要和现在的TCP/IP（由IETF进行兼容，可以使网络层为CLNP和为IP的路由信息可以互通，所以需要要有个路由协议来作为这两种情况的兼容点。
　　
　　二．和OSPF的相同点
　　1．都维护一个链路状态数据库，并使用SPF算法来得出最佳路径。
　　2．都是用Hello报文来查找和维护邻居关系。
　　3．使用区域来维护一个阶级的概念。
　　4．在区域之间都可以使用路由汇总来减少路由器的负担。
　　5．都是无类的路由协议。
　　6．在广播网络里，都通过选举一个DR来减少报文数量。
　　7．都有认证功能。
　　三．名词解释
　　1． ES-IS和IS-IS
　　在ISO规范中，一个路由器就是一个IS（中间系统），一个主机就是一个ES（末端系统）。提供IS和ES（路由器和主机）之间通信的协议，就是ES-IS；提供IS和IS（路由器和路由器）之间通信的协议也就是路由协议，叫IS-IS。
　　2． SNPA
　　（Subnetwork Point of Attachment，子网连接点），是一个连接着子网的接口，它是一个概念上的接口，不一定是物理接口。
　　3． PDU
　　（PRotocol Data Unit，协议数据单元），是在OSI模型中各层之间所传送的数据单元。
　　数据帧就是Data Link PDU；报文就是Packet PDU；相当于OSPF中的LSA就是Link State PDU，但不象LSA，前面还要有OSPF头，IP头，LSP本身就是一个报文，不需要额外的封装。
　　4． Level 1和 Level 2路由器
　　首先要明白和OSPF的一个区别，OSPF路由协议的区域边界是以路由器为准，而IS-IS路由协议的区域边界是在链路上的。Level 1路由器是没有直接连接到其他区域的路由器；Level 2路由器是连接不同区域的路由器；
　　Level 1路由器相当于OSPF中的非骨干区域中的路由器；
　　Level 2路由器相当于OSPF中的骨干区域路由器；
　　Level 1/Level 2路由器相当于OSPF中的ABR，他必须维护两个不同区域的链路状态表。但是他又不像ABR，他不会把Level 2的路由信息传到Level 1的区域中去。而Level 1区域就相当于OSPF中的完全存根区域，需要把L1/L2路由器作为一个网关，去请求一个去往外区域的路由，L1/L2路由器通过发送LSP报文到L1区域，设置ATT bit让L1区域的路由器知道，发送这个LSP的路由器知道如何去往外区域的路由。
　　和OSPF的又一个不同：OSPF在区域内采用SPF算法，而区域间路由采用Distance Vector算法来实现；而IS-IS都采用SPF算法来计算路由，因为作为L1/L2路由器他同时维护了两张链路状态表。可以进行SPF计算。
　　Area ID：
　　由于IS-IS路由区域里，一个路由器必须只能属于一个区域，不会象OSPF中一个路由器同时属于多个区域，所以一个Area ID只会和一台路由器产生关系。
　　System ID：
　　相当于OSPF路由协议中的Router ID；
　　Network Entity Titles：
　　Area ID＋System ID,System ID是不变的，在一个区域中，所有的IS都必须只能有一个System ID，而且System ID的长度必须一直，为6个Octet。一般都是接口的MAC地址。而所有处在相同Area 的路由器都必须有一致的Area ID
　　四． IS-IS的网络层
　　1．分层
　　IS-IS协议属于OSI模型，在网络层中，分为两个子层：
　　Subnetwork Dependent Layer：
　　它在Subnetwork Independent Layer上把链路状态屏蔽掉了，提供上层一个透明的工作环境。
　　功能：
　　完成了PDU从连接网络上的接受和发送；
　　负责Hello PDU的发送接受，完成邻居的发现和链接关系的建立，维护；
　　负责把IP和IS-IS的PDU交给各自的Process进行处理
　　特性：
　　由于它是负责和地下链路打交道的，所以它决定了IS-IS路由协议支持什么网络类型。
　　广播和点对点两种类型。
　　使用show clns is-neighbors命令可以查看邻居表：
　　Circuit ID：
　　是一个只有8位bit长度的ID用来确定IS的接口，假如这个接口是连接着一个广播网络，那么它的Circuit ID变成了连接多播网络的DR的System ID＋Circuit ID。
　　LAN ID：
　　System ID＋Circuit ID，也就是由DR产生分发的一个ID，来表示路由器邻居的特性。
　　在IS-IS中，DR路由器的选择：
　　通过接口的优先级，只不过这些优先级分成L1和L2，假如优先级为零，那么这个路由器无权进行DR选举。假如优先级相同，根据System ID来进行选择，最高的成为System ID。
　　和OSPF不同的是，在广播网络中，IS-IS路由器和所有的邻居都会形成adjancency,而不只和DR形成；没有BDR的概念，假如一个Dr fail了，会在区域中重新选一个出来；而且IS-IS路由协议的DR不是恒定的，假如有一个优先级更高或System ID更高的路由器加入，会导致整个区域重新进行DR的选择，并重新泛洪LSP报文通知DR的信息。
　　一个路由器可以同时是L1和L2区域的DR，取决于不同接口的优先级设置。
　　
　　Subnetwork Independent Layer：
　　负责如何在CLNP网络中传送报文到目的地，并同时提供哪些服务对上层协议。而路由功能分为以下四个步骤：
　　1． Update
　　这个步骤负责构建L1和L2的链路数据库。
　　IS-IS对LSP处理的方式和OSPF对LSA处理的方式有一些不同：
　　IS-IS和OSPF使用MaxAge参数来控制LSP的更新度，但是IS-IS的MaxAge是从大到小计算，OSPF是通过从小到大来计算，一个到零就算过起了，一个到最大就算过期。而当LSP的MaxAge到零了的时候，IS-IS不会马上采取行动，而是会把它在数据库中再保留60秒（ZeroAgeLifetime）。
　　IS-IS中，假如接收路由器发现LSP的校验和不对，可以删掉LSP，并要求重发。而OSPF中只有LSA的发送者可以清楚LSA。但是这样也等于增加了IS-IS区域中的通信流量，可以使用“ignore-lsp-errors”命令，来去掉接受者进行校验和检查的功能。但也可以使发送者知道LSP有问题，通过使用SNPs（相当于一个Ack）。
　　
　　在点对点网络上，IS使用单播来发送LSP；在广播网络上，IS使用组播来发送LSP。L1的LSP的目的地址是0180.c200.0014,L2的LSP的目的地址是0180.c200.0015。
　　
　　IS-IS使用SNPs来进行报文收到确认和维护链路状态同步。SNPs分为两种，Partial SNPs，Complete SNPs：
　　PSNP是使用在点对点网络上；而CSNP是使用在广播网络上，通过使用组播来达到传送LSP确认的方式，但是它不是明确认，而是在隔了一段时间，收到一定数量的LSP后，它会发送CSNP其中包含了所收到的所有LSP的List，由它的邻接的路由器来判定是否对端路由器接收到了它的LSP。同时，假如CSNP中包含了一个LSP是自己没有的，它会发出组播的PSNP来列出自己没有的LSP，虽然是组播，但是只有DR会进行回复这种报文。类似于OSPF中的LSR和LSU的功能。
　　
　　
　　IS-IS有一种检测网络负担和路由器负担的特性，假如他发现路由器的内存不够了，或路由区域中的路由太多了，它会设置LSP的Overload bit。一旦设了，不会影响到目的地是它的报文，但是其他路由器不会通过它来转发报文。
　　
　　
　　2． Decision
　　IS-IS路由决定也是使用SPF算法，它把路由分为两种，Internal和External；假如有多条路由到达相同目的地时，IS-IS支持负载均衡，最多同时可以支持6条路径。
　　负责进行路由汇总
　　支持VLSM
　　负责计算最近的L2路由器作为到外区域的网关
　　3． Forwarding
　　4． Receive
　　
　　2．PDU的功能描述
　　由8个Octet的报头加上CLV结构构成了PDU的基本结构，不同用途的PDU，会由不同的CLV结构构成。CLV结构目前有如下分类：
　　Area address：
　　通告源路由器所在地Area地址，并且同时有多个可以存在。
　　IS Neighbors（LSPs）
　　列出源路由器的邻居和链路信息
　　ES Neighbors
　　Partition Designated Level 2 IS
　　Prefix Neighbors
　　IS Neighbors（Hellos）：
　　列出上次Holdtime后，源路由器地的邻居的System ID列表。而且这类报文只用在LAN LSP中（发给DR路由器），在点对点网络中没有。Level 1的路由器只发送Level 1邻居，Level 2路由器只发送Level 2邻居。
　　Padding：
　　用来填充PDU，达到最小的报文尺寸。
　　LSP Entries
　　Authentication Information
　　IP Internal Reachability Information
　　列出路由区域中直接连接到源路由器的网络IP地址
　　Protocols Supported：
　　通告源路由器是否支持CLNP或IP。
　　IP External Reachability Information
　　列出路由区域外直接连接到源路由器的网络IP地址
　　Inter-Domain Routing Protocol Information
　　在路由重分发中使用，可以使IS路由器知道外路由域的路由信息。
　　IP Interface Address
　　通告源路由器发送PDU的接口的IP地址
　　
　　
　　Hello PDU：
　　起到邻居发现和维护邻居关系,根据网络类型可以分为点到点和局域网两种类型。PDU的大小收到源路由器的缓存和MTU的制约。在Hello PDU传送时，答应把PDU填充到最大容量，可以使邻居之间可以隐含的得知各自邻居的MTU。这种策略可以帮助减少链路的符合，避免在低链路上负载大的交通量。
　　
　　LSP PDU：
　　相当于OSPF的LSA的作用，其中包含了几个IS-IS特性的字节位：
　　P：类似于OSPF的Virtual Link的作用，支持Level 2区域被分开后打补丁用的。但Cisco不支持这种功能。
　　ATT：列出路由器的连接区域个数，通常上在L2 路由器使用这位来标识。
　　OL：是Overload功能的标识位，当路由器的负载过重，不想再接受LSP时，标识OL位来通知邻居，不要再发送LSP了
　　
　　SNP（Sequence Number PDU）：
　　用来维持IS-IS的链路数据库，分为两种，PSNP和CSNP。PSNP用在点对点网络来进行LSP的确认，用在广播网络上来进行丢失LSP或最新LSP的请求。CSNP是在广播网络中DR用来组播给邻居自己所有的LSP。
　　五．配置要点
　　在全局模式下启用clns routing；
　　在每个需要被通告路由的接口上启用ip router isis；
　　启用router isis进程，配置NET实体；
　　解决Level 1路由器上要有通往Level 2或外区域路由的问题，有两种方法：
　　1．在接口上配置clns router isis，使接口上的IP进程能够理解ATT位的作用，自动建立一条指向外区域的默认路由
　　2．在L1/L2路由器上，配置default-information originate

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