IS-IS路由協議學習總結

2019-11-04 12:08:09

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　　一．背景介紹
　　1． CLNP是什么？
　　CLNP：
　　是OSI模型中網絡層中的一種不面向連接的網絡協議，和ip有相同的特質。但是它是純粹的OSI模型的一個，而IP現在是我們熟悉的TCP/IP協議棧中的網絡層協議。他們兩個在OSI模型中是屬于同一層的東西，但是在應用中，是兩種不同的應用。
　　2． Intergrate IS-IS有什么用？
　　由于歷史原因，OSI曾經是要比TCP/IP協議棧普及，當現在的TCP/IP流行的時候，以前的采用OSI模型中CLNS（由ISO制定的規范）的應用要和現在的TCP/IP（由IETF進行兼容，可以使網絡層為CLNP和為IP的路由信息可以互通，所以需要要有個路由協議來作為這兩種情況的兼容點。
　　
　　二．和OSPF的相同點
　　1．都維護一個鏈路狀態數據庫，并使用SPF算法來得出最佳路徑。
　　2．都是用Hello報文來查找和維護鄰居關系。
　　3．使用區域來維護一個階級的概念。
　　4．在區域之間都可以使用路由匯總來減少路由器的負擔。
　　5．都是無類的路由協議。
　　6．在廣播網絡里，都通過選舉一個DR來減少報文數量。
　　7．都有認證功能。
　　三．名詞解釋
　　1． ES-IS和IS-IS
　　在ISO規范中，一個路由器就是一個IS（中間系統），一個主機就是一個ES（末端系統）。提供IS和ES（路由器和主機）之間通信的協議，就是ES-IS；提供IS和IS（路由器和路由器）之間通信的協議也就是路由協議，叫IS-IS。
　　2． SNPA
　　（Subnetwork Point of Attachment，子網連接點），是一個連接著子網的接口，它是一個概念上的接口，不一定是物理接口。
　　3． PDU
　　（PRotocol Data Unit，協議數據單元），是在OSI模型中各層之間所傳送的數據單元。
　　數據幀就是Data Link PDU；報文就是Packet PDU；相當于OSPF中的LSA就是Link State PDU，但不象LSA，前面還要有OSPF頭，IP頭，LSP本身就是一個報文，不需要額外的封裝。
　　4． Level 1和 Level 2路由器
　　首先要明白和OSPF的一個區別，OSPF路由協議的區域邊界是以路由器為準，而IS-IS路由協議的區域邊界是在鏈路上的。Level 1路由器是沒有直接連接到其他區域的路由器；Level 2路由器是連接不同區域的路由器；
　　Level 1路由器相當于OSPF中的非骨干區域中的路由器；
　　Level 2路由器相當于OSPF中的骨干區域路由器；
　　Level 1/Level 2路由器相當于OSPF中的ABR，他必須維護兩個不同區域的鏈路狀態表。但是他又不像ABR，他不會把Level 2的路由信息傳到Level 1的區域中去。而Level 1區域就相當于OSPF中的完全存根區域，需要把L1/L2路由器作為一個網關，去請求一個去往外區域的路由，L1/L2路由器通過發送LSP報文到L1區域，設置ATT bit讓L1區域的路由器知道，發送這個LSP的路由器知道如何去往外區域的路由。
　　和OSPF的又一個不同：OSPF在區域內采用SPF算法，而區域間路由采用Distance Vector算法來實現；而IS-IS都采用SPF算法來計算路由，因為作為L1/L2路由器他同時維護了兩張鏈路狀態表。可以進行SPF計算。
　　Area ID：
　　由于IS-IS路由區域里，一個路由器必須只能屬于一個區域，不會象OSPF中一個路由器同時屬于多個區域，所以一個Area ID只會和一臺路由器產生關系。
　　System ID：
　　相當于OSPF路由協議中的Router ID；
　　Network Entity Titles：
　　Area ID＋System ID,System ID是不變的，在一個區域中，所有的IS都必須只能有一個System ID，而且System ID的長度必須一直，為6個Octet。一般都是接口的MAC地址。而所有處在相同Area 的路由器都必須有一致的Area ID
　　四． IS-IS的網絡層
　　1．分層
　　IS-IS協議屬于OSI模型，在網絡層中，分為兩個子層：
　　Subnetwork Dependent Layer：
　　它在Subnetwork Independent Layer上把鏈路狀態屏蔽掉了，提供上層一個透明的工作環境。
　　功能：
　　完成了PDU從連接網絡上的接受和發送；
　　負責Hello PDU的發送接受，完成鄰居的發現和鏈接關系的建立，維護；
　　負責把IP和IS-IS的PDU交給各自的Process進行處理
　　特性：
　　由于它是負責和地下鏈路打交道的，所以它決定了IS-IS路由協議支持什么網絡類型。
　　廣播和點對點兩種類型。
　　使用show clns is-neighbors命令可以查看鄰居表：
　　Circuit ID：
　　是一個只有8位bit長度的ID用來確定IS的接口，假如這個接口是連接著一個廣播網絡，那么它的Circuit ID變成了連接多播網絡的DR的System ID＋Circuit ID。
　　LAN ID：
　　System ID＋Circuit ID，也就是由DR產生分發的一個ID，來表示路由器鄰居的特性。
　　在IS-IS中，DR路由器的選擇：
　　通過接口的優先級，只不過這些優先級分成L1和L2，假如優先級為零，那么這個路由器無權進行DR選舉。假如優先級相同，根據System ID來進行選擇，最高的成為System ID。
　　和OSPF不同的是，在廣播網絡中，IS-IS路由器和所有的鄰居都會形成adjancency,而不只和DR形成；沒有BDR的概念，假如一個Dr fail了，會在區域中重新選一個出來；而且IS-IS路由協議的DR不是恒定的，假如有一個優先級更高或System ID更高的路由器加入，會導致整個區域重新進行DR的選擇，并重新泛洪LSP報文通知DR的信息。
　　一個路由器可以同時是L1和L2區域的DR，取決于不同接口的優先級設置。
　　
　　Subnetwork Independent Layer：
　　負責如何在CLNP網絡中傳送報文到目的地，并同時提供哪些服務對上層協議。而路由功能分為以下四個步驟：
　　1． Update
　　這個步驟負責構建L1和L2的鏈路數據庫。
　　IS-IS對LSP處理的方式和OSPF對LSA處理的方式有一些不同：
　　IS-IS和OSPF使用MaxAge參數來控制LSP的更新度，但是IS-IS的MaxAge是從大到小計算，OSPF是通過從小到大來計算，一個到零就算過起了，一個到最大就算過期。而當LSP的MaxAge到零了的時候，IS-IS不會馬上采取行動，而是會把它在數據庫中再保留60秒（ZeroAgeLifetime）。
　　IS-IS中，假如接收路由器發現LSP的校驗和不對，可以刪掉LSP，并要求重發。而OSPF中只有LSA的發送者可以清楚LSA。但是這樣也等于增加了IS-IS區域中的通信流量，可以使用“ignore-lsp-errors”命令，來去掉接受者進行校驗和檢查的功能。但也可以使發送者知道LSP有問題，通過使用SNPs（相當于一個Ack）。
　　
　　在點對點網絡上，IS使用單播來發送LSP；在廣播網絡上，IS使用組播來發送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來進行報文收到確認和維護鏈路狀態同步。SNPs分為兩種，Partial SNPs，Complete SNPs：
　　PSNP是使用在點對點網絡上；而CSNP是使用在廣播網絡上，通過使用組播來達到傳送LSP確認的方式，但是它不是明確認，而是在隔了一段時間，收到一定數量的LSP后，它會發送CSNP其中包含了所收到的所有LSP的List，由它的鄰接的路由器來判定是否對端路由器接收到了它的LSP。同時，假如CSNP中包含了一個LSP是自己沒有的，它會發出組播的PSNP來列出自己沒有的LSP，雖然是組播，但是只有DR會進行回復這種報文。類似于OSPF中的LSR和LSU的功能。
　　
　　
　　IS-IS有一種檢測網絡負擔和路由器負擔的特性，假如他發現路由器的內存不夠了，或路由區域中的路由太多了，它會設置LSP的Overload bit。一旦設了，不會影響到目的地是它的報文，但是其他路由器不會通過它來轉發報文。
　　
　　
　　2． Decision
　　IS-IS路由決定也是使用SPF算法，它把路由分為兩種，Internal和External；假如有多條路由到達相同目的地時，IS-IS支持負載均衡，最多同時可以支持6條路徑。
　　負責進行路由匯總
　　支持VLSM
　　負責計算最近的L2路由器作為到外區域的網關
　　3． Forwarding
　　4． Receive
　　
　　2．PDU的功能描述
　　由8個Octet的報頭加上CLV結構構成了PDU的基本結構，不同用途的PDU，會由不同的CLV結構構成。CLV結構目前有如下分類：
　　Area address：
　　通告源路由器所在地Area地址，并且同時有多個可以存在。
　　IS Neighbors（LSPs）
　　列出源路由器的鄰居和鏈路信息
　　ES Neighbors
　　Partition Designated Level 2 IS
　　Prefix Neighbors
　　IS Neighbors（Hellos）：
　　列出上次Holdtime后，源路由器地的鄰居的System ID列表。而且這類報文只用在LAN LSP中（發給DR路由器），在點對點網絡中沒有。Level 1的路由器只發送Level 1鄰居，Level 2路由器只發送Level 2鄰居。
　　Padding：
　　用來填充PDU，達到最小的報文尺寸。
　　LSP Entries
　　Authentication Information
　　IP Internal Reachability Information
　　列出路由區域中直接連接到源路由器的網絡IP地址
　　Protocols Supported：
　　通告源路由器是否支持CLNP或IP。
　　IP External Reachability Information
　　列出路由區域外直接連接到源路由器的網絡IP地址
　　Inter-Domain Routing Protocol Information
　　在路由重分發中使用，可以使IS路由器知道外路由域的路由信息。
　　IP Interface Address
　　通告源路由器發送PDU的接口的IP地址
　　
　　
　　Hello PDU：
　　起到鄰居發現和維護鄰居關系,根據網絡類型可以分為點到點和局域網兩種類型。PDU的大小收到源路由器的緩存和MTU的制約。在Hello PDU傳送時，答應把PDU填充到最大容量，可以使鄰居之間可以隱含的得知各自鄰居的MTU。這種策略可以幫助減少鏈路的符合，避免在低鏈路上負載大的交通量。
　　
　　LSP PDU：
　　相當于OSPF的LSA的作用，其中包含了幾個IS-IS特性的字節位：
　　P：類似于OSPF的Virtual Link的作用，支持Level 2區域被分開后打補丁用的。但Cisco不支持這種功能。
　　ATT：列出路由器的連接區域個數，通常上在L2 路由器使用這位來標識。
　　OL：是Overload功能的標識位，當路由器的負載過重，不想再接受LSP時，標識OL位來通知鄰居，不要再發送LSP了
　　
　　SNP（Sequence Number PDU）：
　　用來維持IS-IS的鏈路數據庫，分為兩種，PSNP和CSNP。PSNP用在點對點網絡來進行LSP的確認，用在廣播網絡上來進行丟失LSP或最新LSP的請求。CSNP是在廣播網絡中DR用來組播給鄰居自己所有的LSP。
　　五．配置要點
　　在全局模式下啟用clns routing；
　　在每個需要被通告路由的接口上啟用ip router isis；
　　啟用router isis進程，配置NET實體；
　　解決Level 1路由器上要有通往Level 2或外區域路由的問題，有兩種方法：
　　1．在接口上配置clns router isis，使接口上的IP進程能夠理解ATT位的作用，自動建立一條指向外區域的默認路由
　　2．在L1/L2路由器上，配置default-information originate

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