大型網(wǎng)絡(luò)中內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議（IGP）的選擇

2019-11-04 12:08:36

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供稿：網(wǎng)友

　　眾多Internet服務(wù)提供商在自治域系統(tǒng)（Autonomous System）間普遍使用外部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議—BGP（Border Gateway PRotocol） Version 4，然而在自治域系統(tǒng)內(nèi)部使用的路由協(xié)議都不盡相同，但都屬于內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議—IGP（Internal Gateway Protocol）。
　　
　　本文將結(jié)合目前國內(nèi)大型網(wǎng)絡(luò)中正在使用著的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議進(jìn)行分析對(duì)比，并提出自己的見解和看法。
　　
　　首先，讓我們來看兩個(gè)早期的比較簡(jiǎn)單的路由協(xié)議：
　　
　　Rip Version1 (--Routing Information Protocol）和IGRP（--Interior Gateway Routing Protocol）
　　
　　這兩個(gè)路由協(xié)議都是非常輕易設(shè)計(jì)、配置和維護(hù)的路由協(xié)議，屬于距離矢量路由協(xié)議，僅適用于小型網(wǎng)絡(luò)，而且并不需要結(jié)構(gòu)化的地址方案，只是用平面的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。
　　
　　它們的缺點(diǎn)主要有：
　　
　　· RIP使用路由器跳數(shù)（Hop Count）作為路徑的開銷，并作為最佳路徑的選擇依據(jù)，所以有時(shí)會(huì)導(dǎo)致選擇出來的路徑并不是真正的最佳路徑，并且使網(wǎng)絡(luò)直徑只能限制在15跳之內(nèi)，超過15跳的路由將被RIP認(rèn)為是不可到達(dá)。而IGRP并不使用路由器跳數(shù)計(jì)算路徑開銷，所以對(duì)于網(wǎng)絡(luò)直徑的限制非常小（最大答應(yīng)255跳路由器）。IGRP使用復(fù)合的開銷算法，利用這些參數(shù)：帶寬（Bandwidth）;延時(shí)（Delay）;可信度（Reliability）;負(fù)載（Load）;最大傳輸單元（MTU）。所以選擇最佳路徑將會(huì)更準(zhǔn)確。
　　
　　· RIP（每30秒）和IGRP（每90秒）定期就要將整個(gè)路由表作為路由更新從各個(gè)端口廣播出去，這樣雖然需要的計(jì)算不多，占用的CPU和內(nèi)存并不多，但是消耗的網(wǎng)絡(luò)帶寬很多。而且因?yàn)楸仨毷堑鹊礁轮芷诘讲拍芡ㄖ渌酚善髀酚傻淖兓跃W(wǎng)絡(luò)收斂速度非常慢，在大型網(wǎng)絡(luò)中有可能導(dǎo)致路由表不一致。
　　
　　· 需要使用例如Split Horizon; Count to Infinity; Poison Reverse; Hold-Down timer 等等技術(shù)以保證不出現(xiàn)路由循環(huán)。(這些技術(shù)中，有些在一定條件下反而有負(fù)面影響）
　　
　　即使RIP現(xiàn)在已經(jīng)有了Version 2，相對(duì)于第一個(gè)版本已經(jīng)有了很多改進(jìn)，例如RIP v2已經(jīng)支持VLSM，并且使用組播發(fā)送路由更新，但是RIP v2在很多特性仍然是繼續(xù)了第一個(gè)版本，所以仍然屬于距離矢量路由協(xié)議，仍然不適用于大型網(wǎng)絡(luò)。
　　
　　IGRP是Cisco特有的距離矢量路由協(xié)議，是Cisco于80年代中期為了解決RIP路由協(xié)議所具有的問題的開發(fā)的。IGRP較RIP已經(jīng)有了很多改進(jìn)，包括使用更豐富的開銷算法參數(shù)、消除了RIP對(duì)于網(wǎng)絡(luò)直徑的15跳數(shù)限制、可以在開銷不等的路徑上進(jìn)行負(fù)載均衡等等。但是IGRP仍然沒有解決RIP version1的例如擴(kuò)展性方面的問題。
　　
　　這兩種路由協(xié)議都是較早期推出的距離矢量路由協(xié)議，所以都有一定的缺點(diǎn)，使它們非常不適于在大型網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用。
　　
　　根據(jù)該路由協(xié)議的名稱就可以知道，OSPF是一個(gè)開放標(biāo)準(zhǔn)，并不被某個(gè)設(shè)備廠商所獨(dú)自擁有，也就是說各個(gè)廠商生產(chǎn)的路由設(shè)備可以互操作（只要支持該路由協(xié)議），這也就正是OSPF被廣泛使用的原因之一。OSPF是由IETF在RFC 1583中定義的。
　　
　　OSPF使用鏈路帶寬作為路徑開銷，并沒有使用路由器跳數(shù)，所以對(duì)網(wǎng)絡(luò)直徑?jīng)]有限制。
　　
　　作為鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，OSPF維護(hù)鄰居表和拓?fù)?a href="http://m.survivalescaperooms.com/sql.asp">數(shù)據(jù)庫（相同區(qū)域中的每個(gè)OSPF路由器都維持一個(gè)整個(gè)區(qū)域的拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫，并且都是相同的），并且根據(jù)拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫通過Dijkstra或SPF（Shortest Path First）算法以自己作為根節(jié)點(diǎn)計(jì)算出最短路徑樹。因?yàn)橐坏┠硞€(gè)鏈路狀態(tài)有變化，區(qū)域中所有OSPF路由器必須再次同步拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫，并重新計(jì)算最短路徑樹，所以會(huì)使用大量CPU和內(nèi)存資源。然而OSPF不像RIP操作那樣使用廣播發(fā)送路由更新，而是使用組播技術(shù)發(fā)布路由更新，并且也只是發(fā)送有變化的鏈路狀態(tài)更新（路由器會(huì)在每30分鐘發(fā)送鏈路狀態(tài)的概要信息，不論是否已經(jīng)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)有拓?fù)渥兓l(fā)送了更新），所以O(shè)SPF會(huì)更加節(jié)省網(wǎng)絡(luò)鏈路帶寬。
　　
　　在大型的網(wǎng)絡(luò)中，通常會(huì)將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)分成多個(gè)區(qū)域進(jìn)行治理。
　　
　　作為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的骨干區(qū)域—區(qū)域零必須存在，其必須唯一存在其他非骨干區(qū)域必須和骨干區(qū)域相連（通過物理連接或通過Cisco的技術(shù)—Virtual Link均可以），非骨干區(qū)域之間只能通過骨干區(qū)域相互通信。
　　
　　將網(wǎng)絡(luò)劃分成多個(gè)區(qū)域有很多益處：
　　
　　· 可以按照不同的地域或行政上的策略創(chuàng)建區(qū)域，從而限制區(qū)域之間路由信息的共享。
　　
　　· 創(chuàng)建區(qū)域可以增加安全性。
　　
　　· 有助于增加整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。
　　
　　考慮到OSPF網(wǎng)絡(luò)中劃分區(qū)域?qū)?huì)使配置和故障排除的難度增大，也許有人會(huì)提出，可以將所有的路由器放在同一個(gè)區(qū)域中，也就是說整個(gè)網(wǎng)絡(luò)只有骨干區(qū)域--區(qū)域零，那么有沒有考慮過這個(gè)問題呢：
　　
　　因?yàn)楦鶕?jù)OSPF路由協(xié)議的特點(diǎn)，每個(gè)OSPF路由器都需要維持一份整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)洌坏┯心硹l鏈路狀態(tài)改變，這將促使區(qū)域內(nèi)部的所有路由器都需要重新計(jì)算自己的最短路徑樹，這將消耗大量的路由器CPU和內(nèi)存資源。
　　
　　所以對(duì)于ChinaNet這樣的大型骨干網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)需要運(yùn)行近百臺(tái)路由器，假如網(wǎng)絡(luò)上只建立區(qū)域零，所有路由器都在這一個(gè)區(qū)域中，那么網(wǎng)絡(luò)將會(huì)變得非常的不穩(wěn)定，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)受到的波動(dòng)非常大，假如分成區(qū)域后，假如有鏈路狀態(tài)改變，則只有該區(qū)域內(nèi)的路由器需要更新拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫，并重新計(jì)算最短路徑樹，而該區(qū)域之外的路由器卻不受到影響，這樣就隱藏了鏈路狀態(tài)變化帶來的影響，而且減少了需要傳送的鏈路狀態(tài)發(fā)布信息，大大節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)帶寬。
　　
　　況且，假如整個(gè)網(wǎng)絡(luò)只有一個(gè)區(qū)域，所有路由器都只存在于區(qū)域零中，則每個(gè)路由器中存放的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫將會(huì)非常大，不但占用大量路由器的內(nèi)存，而且在計(jì)算該路由器的最短路徑樹時(shí)也將會(huì)占用大量的CPU資源。所以Cisco推薦的是區(qū)域所包含的路由器最大不應(yīng)該超過200個(gè)。
　　OSPF中規(guī)定區(qū)域的類型有以下幾種：
　　
　　· Backbone Area：也就是區(qū)域零。所有的非骨干區(qū)域必須通過骨干區(qū)域才能互相通信，這也是OSPF的一個(gè)缺點(diǎn)，它導(dǎo)致了骨干區(qū)域的壓力非常大，從而限制了OSPF的擴(kuò)展性。
　　
　　· Stub Area：并不接收外部的鏈路狀態(tài)發(fā)布信息（是由ABSR產(chǎn)生的，用于出此自治域的路由），但是仍然接收ABR發(fā)送的匯總的鏈路狀態(tài)發(fā)布信息。
　　
　　· Totally Stubby：不接收匯總的和外部的鏈路狀態(tài)發(fā)布信息。注重，這種類型的區(qū)域是Cisco特有的. 該有更多類型的區(qū)域在此不作更深的介紹，假如有愛好可以查閱相關(guān)資料。
　　
　　根據(jù)以上區(qū)域的劃分情況，可以將路由器按作用不同進(jìn)行分類：
　　
　　· 內(nèi)部路由器（Internal Router）：所有端口都在同一個(gè)區(qū)域中的路由器。
　　
　　· 骨干路由器（Backbone Router）：有端口和所有端口都在區(qū)域零中（可以是內(nèi)部路由器或區(qū)域邊界路由器）
　　
　　· 區(qū)域邊界路由器（ABR）：用于連接不同區(qū)域，也就是端口在不同的區(qū)域中。（區(qū)域邊界路由器將為它所連接的每個(gè)區(qū)域維持分開的不同的拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫）
　　
　　· 自治系統(tǒng)邊界路由器（ASBR）：用于連接運(yùn)行其它路由協(xié)議的區(qū)域。注重，ASBR的位置很重要，建議應(yīng)該位于區(qū)域零中。
　　
　　為了更好地理解各種類型的路由器在網(wǎng)絡(luò)中的位置，可以參見下圖：
　　
　　　

　　
　　圖一
　　
　　OSPF非常靈活支持的網(wǎng)絡(luò)類型多達(dá)四種：
　　
　　· 廣播多路訪問（Broadcast Multi access）：例如以太網(wǎng)、令牌環(huán)、FDDI。
　　
　　· 點(diǎn)到點(diǎn)（Point-to-Point）：例如串行鏈路
　　
　　· 點(diǎn)到多點(diǎn)（Point-to-MultiPoint）
　　
　　· 非廣播多路訪問（NBMA—Non-BroadCast MultiAccess）：例如X。 25和幀中繼。
　　OSPF在這些類型的網(wǎng)絡(luò)上操作大都不同，例如在廣播多路訪問的介質(zhì)中，為了減少每對(duì)路由器之間都需要建立鄰居關(guān)系而帶來的路由器資源和帶寬資源的耗費(fèi)，需要選定指定路由器（DR—Designated Router）和備份的指定路由器（BDR—Backup Designated Router），其他的所有路由器只需要和這些DR和BDR建立鄰居關(guān)系就可以了（注重，這一點(diǎn)和IS-IS中是不同的，注重下文），從而大大減少了需要建立的鄰居關(guān)系。
　　
　　因?yàn)镺SPF屬于無類別路由協(xié)議，所以支持VLSM和CIDR，并且能夠進(jìn)行路由匯總，但是有一定的局限性，就是路由匯總（可以是自動(dòng)匯總也可以是手動(dòng)匯總）只能夠在區(qū)域的邊界路由器（ABR—Area Border Router）上和自治系統(tǒng)的邊界路由器（Autonomous System Boundary Router）上進(jìn)行，并不能像EIGRP那樣在網(wǎng)絡(luò)任何地方進(jìn)行路由匯總。這樣就引出了OSPF的另一個(gè)缺點(diǎn)，就是對(duì)于網(wǎng)絡(luò)初始設(shè)計(jì)時(shí)的要求非常高，網(wǎng)絡(luò)必須是結(jié)構(gòu)化良好的， IP地址規(guī)劃非常良好才能夠正確地在區(qū)域邊界或自治系統(tǒng)邊界進(jìn)行匯總。所以O(shè)SPF相對(duì)于其他路由協(xié)議而言要更難設(shè)計(jì)和配置。
　　
　　因?yàn)樗械膮^(qū)域都必須和骨干區(qū)域相連，所以必然存在一定的設(shè)計(jì)限制，但使用這種體系結(jié)構(gòu)時(shí)，必須有一個(gè)良好的并且一致的IP地址結(jié)構(gòu)以能夠在進(jìn)入骨干區(qū)域時(shí)進(jìn)行匯總，從而減少區(qū)域中鏈路狀態(tài)變化給其他區(qū)域和骨干區(qū)域帶來波動(dòng)。
　　
　　OSPF還支持對(duì)路由更新的認(rèn)證，通過使用md5算法，只有經(jīng)過認(rèn)證的路由器之間才能共享路由信息，提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。出于安全性的考慮，建議在大型網(wǎng)絡(luò)中使用這個(gè)特性。
　　
　　隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，需要一些運(yùn)行更加高效的路由協(xié)議，它們包括：
　　
　　EIGRP----Enhanced IGRP
　　
　　從該路由協(xié)議的名稱就可以看出，EIGRP是Cisco開發(fā)的增強(qiáng)型版本的IGRP路由協(xié)議，所以仍然是Cisco特有的。
　　
　　開發(fā)EIGRP的目的就是解決IGRP所面臨的可擴(kuò)展性問題。因?yàn)镋IGRP仍然屬于距離矢量路由協(xié)議，但是它卻又具有鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的一些特性，所以Cisco將EIGRP定性為高級(jí)距離矢量路由協(xié)議。
　　
　　EIGRP使用DUAL算法，將最佳路由的計(jì)算分布到了多個(gè)路由器上，每個(gè)路由器僅僅負(fù)責(zé)自己的一小部分計(jì)算，所以這就比OSPF進(jìn)行的SPF算法根據(jù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)溆?jì)算最短路徑樹時(shí)占用的CPU資源要少得多了。
　　
　　和IGRP一樣，使用復(fù)合型路徑開銷算法，參數(shù)仍然是：帶寬（Bandwidth）;延時(shí)（Delay）;可信度（Reliability）;負(fù)載（Load）;最大傳輸單元（MTU）。所以計(jì)算最佳路由非常準(zhǔn)確，并且會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)直徑有任何限制。
　　
　　EIGRP具有鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的許多特性，所以它也維護(hù)鄰居表、拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫，并且在它的拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫中維護(hù)著多條可選最佳路徑（Feasible SUCcessor），假如最佳路徑失效了，不用經(jīng)過任何復(fù)雜的算法，EIGRP僅需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的比較之后就可以將冗余路徑提升為當(dāng)前最佳路徑，并裝載到路由表中，這個(gè)特性使得EIGRP收斂速度非常快，所以，也可以說是因?yàn)榫哂墟溌窢顟B(tài)路由協(xié)議的部分屬性，才使得EIGRP收斂速度如此之快。并且支持在等開銷和非等開銷的路徑上進(jìn)行負(fù)載均衡。
　　
　　EIGRP并不是定期發(fā)送路由更新，它只有在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有變化時(shí)才發(fā)送路由更新，并且也不是發(fā)送整個(gè)路由表，而是只發(fā)送有變化的鏈路的狀態(tài);并且EIGRP并不是使用廣播發(fā)送路由信息，而是使用組播，從而減少了帶寬的的消耗。
　　
　　EIGRP是無類路由協(xié)議，所以支持VLAM，CIDR等等技術(shù)。EIGRP并沒有像OSPF那樣必須在區(qū)域邊界或自治系統(tǒng)邊界才能進(jìn)行匯總， EIGRP可以在網(wǎng)絡(luò)任何地方進(jìn)行匯總，并且還支持自動(dòng)和手動(dòng)匯總。
　　
　　EIGRP支持非常多的被路由協(xié)議（Routed Protocol），包括IP，IPX，AppleTalk。
　　
　　EIGRP也支持多種類型的廣域網(wǎng)鏈路：點(diǎn)到點(diǎn); 非廣播多路訪問（NBMA），多點(diǎn)。因?yàn)镋IGRP路由協(xié)議本身消耗的帶寬非常小，所以也可以在廣域網(wǎng)鏈路上運(yùn)行，并且該路由協(xié)議占用的帶寬是可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)的。
　　
　　EIGRP比OSPF配置要簡(jiǎn)單得多，并且并不需要必須是結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡(luò)（當(dāng)然，假如是結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)會(huì)使路由協(xié)議運(yùn)行效率更高，并且使路由匯總非常輕易）。 EIGRP一開始就是為了在非常大型網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。而OSPF則是對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)非常敏感的。
　　
　　我個(gè)人認(rèn)為，EIGRP的局限性就在于它是Cisco公司特有的路由協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)上必須都是Cisco的路由器，其他廠商生產(chǎn)的路由設(shè)備并不能在運(yùn)行EIGRP的網(wǎng)絡(luò)上正常工作。
　　
　　所以在像網(wǎng)通集團(tuán)骨干網(wǎng)絡(luò)、中國電信ChinaNet、及各個(gè)省的省網(wǎng)這種城域網(wǎng)甚至是國家級(jí)的大型網(wǎng)絡(luò)上，并不適于運(yùn)行該路由協(xié)議，既不便于把握路由協(xié)議的核心技術(shù)，又不便于將來網(wǎng)絡(luò)升級(jí)或擴(kuò)容改造。
　　
　　但是EIGRP的確是有很多開放的、標(biāo)準(zhǔn)化了的路由協(xié)議所沒有的特性，非常適于在大型網(wǎng)絡(luò)上使用。所以研究該路由協(xié)議的確實(shí)有利于提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率的。
　　
　　OSPF----Open Shortest Path First
　　
　　OSPF的確是在很多省網(wǎng)上（例如北京省網(wǎng)）正在運(yùn)行著的路由協(xié)議，運(yùn)行效率很高，網(wǎng)絡(luò)非常穩(wěn)定。所以我們著重對(duì)該路由協(xié)議進(jìn)行研究。
　　
　　IS-IS ----Intermediate System-to-Intermediate System
　　
　　在網(wǎng)通骨干網(wǎng)和中國電信ChinaNet骨干網(wǎng)中使用的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議就是IS-IS，是用于在骨干網(wǎng)內(nèi)部起連通骨干、選徑、負(fù)載均衡和自動(dòng)迂回的作用，并不承載外部路由，但是通過對(duì)BGP路由協(xié)議中路由的下一跳屬性的選徑來控制外部進(jìn)入骨干網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流。同樣我們要對(duì)該路由協(xié)議進(jìn)行細(xì)致的研究和分析。
　　
　　IS-IS是在ISO 10589中定義的，僅支持對(duì)CLNP（ConnectionLess Network Protocol， CLNP是OSI網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，用于在無連接的鏈路上攜帶上層數(shù)據(jù)）路由
　　
　　集成化的IS-IS是擴(kuò)展版本的IS-IS協(xié)議，用于ISO CLNS和IP混合的環(huán)境中。既可用于單純?yōu)镮P路由，又可用于單純?yōu)镮SO CLNP路由，還可用于為兩者混合路由。在鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)包LSP（Link State Packet）中使用TLV參數(shù)攜帶信息。是TLV（Type Length Value）使的IS-IS可以擴(kuò)展，使的IS-IS可以在LSP中攜帶不同類型的信息。
　　
　　在IETF RFC 1195中定義的集成化IS-IS，因?yàn)镮S-IS屬于無類路由協(xié)議，所以具有現(xiàn)代路由協(xié)議的所有特性，包括：
　　
　　· 可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼VLSM—Variable-Length Subnet Mask
　　
　　· 路由重分布
　　
　　· 路由匯總
　　
　　正是這些原因致使集成化的IS-IS成為了IP網(wǎng)絡(luò)中除了OSPF路由協(xié)議外的另一個(gè)可選項(xiàng)。所以現(xiàn)在提到IS-IS基本上都是指集成化的IS-IS。
　　
　　在OSI的術(shù)語中，路由器被稱為IS（Intermediate System），a Workstation(或任何非路由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn))被稱為ES（End System）
　　
　　注重，記住這些術(shù)語很重要，有很多資料中就直接使用他們了，我們?cè)诤竺嬉彩沁@樣使用的。
　　
　　OSI協(xié)議族中指定了兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)層的路由協(xié)議:
　　
　　·ES-IS(End System-to-Intermediate System)發(fā)現(xiàn)協(xié)議：是當(dāng)終端系統(tǒng)向需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)用于定位網(wǎng)關(guān)路由器（IS）的協(xié)議。也就是說是用于ES和IS之間的協(xié)議，并不屬于路由協(xié)議非常類似于IP中的ARP協(xié)議（Address Resolution Protocol）
　　
　　·IS-IS(Intermediate System-to-Intermediate System)路由協(xié)議: 是用于中間系統(tǒng)到中間系統(tǒng)間的路由協(xié)議。
　　
　　和OSPF一樣，IS-IS也是使用組播發(fā)布路由更新，并且也是只有當(dāng)鏈路狀態(tài)有變化時(shí)才會(huì)發(fā)路由更新，而不是定時(shí)地發(fā)送。
　　
　　OSPF和IS-IS的收斂速度上是相近的，因?yàn)樗麄兪褂妙愃频乃惴āＴ谑褂媚J(rèn)的計(jì)時(shí)器的情況下（況且IS-IS中有更多的計(jì)時(shí)器可以調(diào)整，通過調(diào)整這些計(jì)時(shí)器也可以明顯地減少收斂時(shí)間，但是這是在降低穩(wěn)定性的前提下得到的），IS-IS能比OSPF更快地檢測(cè)到故障，所以收斂要更迅速一些。當(dāng)然，假如有很多鄰居，收斂時(shí)間仍然要看路由器的處理能力。在CPU的利用方面和路由更新的處理方面，IS-IS更有效些。不僅需要處理的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)包要少一些，而且IS-IS安裝和收回網(wǎng)絡(luò)路由的機(jī)制要占用更少的資源。
　　
　　不像是OSPF中那樣，IS-IS在網(wǎng)絡(luò)層使用NSAP（Network Service Access Point）地址標(biāo)識(shí)路由器，建立拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫，計(jì)算最短路徑樹。
　　
　　為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和操作，OSI將路由區(qū)分成三種：
　　
　　· Level-1路由：在同一個(gè)區(qū)域中的中間系統(tǒng)（路由器）間通信
　　
　　· Level-2路由：在區(qū)域之間進(jìn)行路由
　　
　　· Level-3路由：在不同Domain之間進(jìn)行路由（在純IP環(huán)境中，用于此目的的路由協(xié)議通常是BGP）
　　區(qū)域的設(shè)計(jì)：
　　
　　IS-IS中使用到Domain術(shù)語，和自治域（Autonomous System）的概念是相同的，同OSPF一樣，Domain是個(gè)雙層分級(jí)結(jié)構(gòu)拓?fù)洌蓛杉?jí)體系結(jié)構(gòu)組成的，被劃分成多個(gè)區(qū)域
　　
　　在OSPF中：網(wǎng)絡(luò)中必須有一個(gè)骨干區(qū)域，其他的所有區(qū)域都必須和骨干區(qū)域相連
　　
　　--區(qū)域的邊界是在路由器中（ABR），即區(qū)域邊界路由器的不同端口可以屬于不同的區(qū)域。
　　
　　--每條鏈路肯定是只屬于一個(gè)區(qū)域
　　
　　而對(duì)于IS-IS：
　　
　　--區(qū)域的邊界是位于鏈路上的，也就是說每個(gè)中間系統(tǒng)（IS）只能夠?qū)儆谝粋€(gè)區(qū)域。
　　
　　所以中間系統(tǒng)（IS）可以分成三種類型：
　　
　　· 區(qū)域內(nèi)部路由器：OSPF叫內(nèi)部路由器（Internal Router），ISIS叫L1（Level 1）
　　
　　· 執(zhí)行區(qū)域間的路由（主要是骨干區(qū)域和其他非骨干區(qū)域之間）：而在OSPF中成為區(qū)域邊界路由器（ABR），在ISIS中叫做L1/L2
　　
　　· 還有一類是骨干區(qū)域中的路由：在OSPF中叫做骨干路由器（Backbone Router），在IS-IS中叫做L2(Level-2）
　　
　　所以Level 1區(qū)域（非骨干區(qū)域）是由L1和L1/L2路由器組成的。Level 2區(qū)域（骨干區(qū)域）是由L2和L1/L2路由器組成的。
　　
　　注重，IS-IS并不是必須使用OSPF中區(qū)域0作為網(wǎng)絡(luò)骨干區(qū)域，可以使用一鏈Level 2路由器將一系列不同的區(qū)域連接起來。這樣就使IS-IS比OSPF有更好的可擴(kuò)展性（Scalable）。 IS-IS可以使用更靈活的方法來擴(kuò)展骨干，只需加入更多的Level-2 路由器就可以，這比OSPF就要簡(jiǎn)單多了。
　　
　　為了更好地理解IS-IS的分級(jí)體系結(jié)構(gòu)拓?fù)洌梢詤⒖枷聢D:
　　
　　

　　
　　圖二
　　
　　注重，雖然在解釋IS-IS中中間系統(tǒng)分類時(shí)是和OSPF中路由器類型比較的，但是因?yàn)镮S-IS和OSPF劃分區(qū)域的邊界就不同，所以他們的術(shù)語含義也是稍稍不同的。
　　默認(rèn)時(shí)，Cisco IOS將在IS-IS路由器上同時(shí)開啟Level 1和Level 2。
　　
　　對(duì)于只運(yùn)行在骨干區(qū)域中的路由器，只需要使用命令”is-type level-2-only”
　　
　　同OSPF一樣，IS-IS也是用Hello協(xié)議發(fā)現(xiàn)并維持鄰居關(guān)系，因?yàn)镮S-IS使用兩個(gè)級(jí)別的體系結(jié)構(gòu)，所以L1路由器僅僅和L1路由器及L1/L2路由器形成鄰居關(guān)系， L2路由器僅僅和L2及L1/L2路由器形成鄰居關(guān)系，而L1/L2路由器和L1及L2路由器都形成鄰居關(guān)系。并且兩個(gè)級(jí)別的鏈路狀態(tài)信息是分開存在的(和OSPF一樣，也是建立鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫)，分別使用Level 1鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)包和Level 2鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)包進(jìn)行維護(hù)。
　　
　　這樣，L1/L2路由器工作起來就像是兩個(gè)路由器分別運(yùn)行著Level 1路由進(jìn)程和Level 2路由進(jìn)程。 L1/L2路由器就會(huì)維護(hù)兩個(gè)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，而與OSPF中的區(qū)域邊界路由器不同的是，L1/L2路由器不通告L2的路由給L1，因此所有的L1路由器永遠(yuǎn)不會(huì)知道區(qū)域外的路由，這種情況和OSPF的Totally Stubby Area是非常像的，假如L1內(nèi)的路由目的地是在自已的區(qū)域以外，這個(gè)L1路由將被轉(zhuǎn)發(fā)到一個(gè)L1/L2路由器上。當(dāng)區(qū)域之內(nèi)的拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫同步后，SPF算法(或DECnet PhaseV 路由算法)就根據(jù)拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫計(jì)算最短路徑樹（對(duì)于L1/L2路由器需要計(jì)算兩次，對(duì)于每個(gè)級(jí)別計(jì)算一次，并且每個(gè)級(jí)別有單獨(dú)的最短路徑樹）。原則是：到達(dá)目的地的最短路徑是各個(gè)路徑中開銷最小的。計(jì)算出來的最佳路徑放在CLNS路由表（OSI L1和L2轉(zhuǎn)發(fā)表）中。
　　
　　IS-IS計(jì)算某條路徑的開銷時(shí)
　　
　　必須使用的參數(shù)是： Default： Cisco路由器僅支持這種開銷
　　
　　可選的的參數(shù)還有 Delay、 EXPense、 Error（類似于IGRP中的Reliability）但是這些參數(shù)都不被Cisco路由器所支持.
　　
　　注重，IS-IS并不考慮鏈路速率或帶寬作為其鏈路開銷。
　　
　　骨干網(wǎng)上通過手動(dòng)指定鏈路的開銷實(shí)現(xiàn)了對(duì)骨干網(wǎng)絡(luò)的流量分層。是通過在端口狀態(tài)下使用 “isis metric 開銷值 level-1 level-2” 可以在同一個(gè)端口上對(duì)于不同級(jí)別有不同的開銷值。
　　
　　在網(wǎng)通集團(tuán)骨干網(wǎng)絡(luò)和中國電信ChinaNet骨干網(wǎng)絡(luò)中，就是通過手動(dòng)設(shè)置鏈路的開銷值，從而將骨干網(wǎng)絡(luò)在邏輯上分成兩個(gè)層次，每個(gè)層次完成不同的功能，很好地控制了數(shù)據(jù)流向。
　　
　　IS-IS僅支持兩種類型的物理鏈路：
　　
　　· Broadcast for LANs：是帶有廣播特性的多路訪問（MultiAccess）的介質(zhì)類型
　　
　　· Point-to-Point for all other topologies：
　　
　　注重，并不像OSPF那樣，IS-IS中沒有NBMA（Non-Broadcast MultiAccess）網(wǎng)絡(luò)的概念。建議是在NBMA網(wǎng)絡(luò)上使用Point-to-Point類型的鏈路。(NBMA是指例如Frame Relay， X.25或Native ATM—不是ATM LANE）
　　
　　這樣IS-IS支持的網(wǎng)絡(luò)類型就比OSPF要少，使得IS-IS沒有那么靈活，但是配置上要輕易得多。
　　
　　就像OSPF廣播類型的網(wǎng)絡(luò)中需要使用指定路由器(DR—Designated Router)一樣，IS-IS中也需要選擇一個(gè)虛擬路由器（pseudonode)– DIS（Designated Intermediate System）. 網(wǎng)絡(luò)中的所有其他路由器并不是僅僅和DIS建立鄰居關(guān)系，還和所有其他路由器建立鄰居關(guān)系，這一點(diǎn)和OSPF中不太一樣。ISIS的DIS選擇非常簡(jiǎn)單，比OSPF中指定路由器的選擇要簡(jiǎn)單得多，并且沒有備份的DIS。
　　
　　在純IP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，運(yùn)行集成化IS-IS時(shí)，IP信息是包含在鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)包中的，在IS-IS中，IP可達(dá)性被當(dāng)作是ES信息處理。
　　
　　IP信息并不參加SPF樹的計(jì)算過程，因?yàn)樗麄冎皇怯嘘P(guān)樹的枝葉連接的信息。
　　
　　所以IP路由是由PRC（部分路由計(jì)算--Partial Route Calculation，是用于計(jì)算ES可達(dá)性的。）產(chǎn)生的，并通過路由表比較規(guī)則決定是否進(jìn)入到路由表中。
　　
　　IP可達(dá)性和核心IS-IS網(wǎng)絡(luò)體系的分開使集成化IS-IS比OSPF要具有更好的可擴(kuò)展性。
　　
　　· OSPF為每個(gè)單獨(dú)的IP子網(wǎng)發(fā)送鏈路狀態(tài)發(fā)布信息，假如某個(gè)IP子網(wǎng)故障，就使區(qū)域中所有路由器重新進(jìn)行SPF計(jì)算。
　　
　　· 而在集成化IS-IS中，最短路徑樹是根據(jù)CLNS信息建立的，假如某個(gè)IP子網(wǎng)故障，同樣會(huì)有鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)包發(fā)送出去。但是假如這是一個(gè)枝葉IP子網(wǎng)（也就是說這個(gè)子網(wǎng)丟失對(duì)于底層CLNS體系沒有什么影響。），那么，最短路徑樹是不受影響的，只需要進(jìn)行PRC就可以了。相比于OSPF，IS-IS明顯地使用更少的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)包，因此可以有更多的路由器存在于一個(gè)區(qū)域中：至少1000個(gè)。
　　即使在純IP網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境中，也需要CLNS數(shù)據(jù)，例如，IS-IS的鄰居關(guān)系就是建立在OSI上，而不是IP上的。所以CLNS鄰居關(guān)系的兩端實(shí)際上可以擁有不同子網(wǎng)的IP地址，對(duì)于IS-IS的操作并沒有任何影響（只不過IP 下一跳解析可能是個(gè)問題）。
　　
　　和OSPF相比，IS-IS還有一些有用的特性，即假如它的內(nèi)存不足或者不能繼續(xù)記錄完全的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，它會(huì)發(fā)出信號(hào)通知?jiǎng)e的路由器，，告訴它們自己可能無法做出正確的路由決定，因?yàn)殒溌窢顟B(tài)數(shù)據(jù)庫還沒有完成。這種內(nèi)存超載的情況也許是因?yàn)閰^(qū)域過大的結(jié)果。
　　
　　IS-IS的缺點(diǎn)：
　　
　　1. 即使在為純IP路由的環(huán)境中，仍然需要配置CLNS參數(shù)（每個(gè)IS-IS路由器需要有ISO地址，SPF算法需要使用所配置的NET地址來標(biāo)識(shí)路由器），路由器仍然需要建立CLNS鄰居關(guān)系（即需要使用OSI協(xié)議才能在路由器之間建立鄰居關(guān)系）并使用CLNS數(shù)據(jù)包。
　　
　　2. ISIS使用一個(gè)僅僅有6比特的度量值，嚴(yán)重限制了能與它進(jìn)行轉(zhuǎn)換的信息；而且鏈接狀態(tài)也只有8 比特長(zhǎng)，路由器能通告的記錄只有256個(gè)。但現(xiàn)在的Wide-metric使這個(gè)范圍變成24位的擴(kuò)展解決了這個(gè)問題。
　　
　　3. 一個(gè)非技術(shù)問題是ISIS受OSI約束，使得以前與OSPF相比它的發(fā)展比較緩慢。但現(xiàn)在的ISIS在非OSI即IETF RFC方面（集成化的ISIS）有了很多的擴(kuò)展使得他的發(fā)展比OSPF更輕易實(shí)現(xiàn)對(duì)新的要求的支持如IPV6或者流量工程而且更簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)。
　　
　　IS-IS路由協(xié)議在網(wǎng)通骨干網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用
　　
　　作為骨干網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議，IS-IS并不是為了承載外部路由，而是為了在骨干網(wǎng)內(nèi)部進(jìn)行路徑選擇、負(fù)載均衡等等。
　　
　　骨干網(wǎng)內(nèi)部所有路由器都配置成L2，也就是說整個(gè)骨干網(wǎng)形成唯一的一個(gè)骨干區(qū)域，并不設(shè)置其他區(qū)域。這是通過全局配置命令”is-type level-2-only”指明本路由器只作為骨干區(qū)域中內(nèi)部路由器(L2)，和端口配置命令: ”isis circuit-type level-2-only” 指明了近建立L2鄰居關(guān)系，不建立L1鄰居關(guān)系。
　　
　　能否正確高效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流控制策略在骨干網(wǎng)上非常重要。在網(wǎng)通骨干網(wǎng)絡(luò)中是通過對(duì)IS-IS的鏈路開銷進(jìn)行手動(dòng)配置(在端口配置狀態(tài)下使用命令” isis metric 開銷值 level-2”)實(shí)現(xiàn)的控制數(shù)據(jù)流，使得網(wǎng)絡(luò)上不同類型的流量按照流量分擔(dān)的原則和地理位置等因素更有效的在網(wǎng)絡(luò)上傳送。加上一些新的技術(shù)的應(yīng)用(例如: 部分路由計(jì)算PRC、最短路徑樹Incremental SPF等等) 使得IS－IS整個(gè)網(wǎng)絡(luò)在一兩秒鐘內(nèi)就可以完成收斂。
　　
　　骨干網(wǎng)對(duì)于IS-IS的收斂速度也提出了很高的要求，實(shí)際應(yīng)用中，可以通過調(diào)整各種計(jì)數(shù)器達(dá)到加快網(wǎng)絡(luò)收斂速度的目的。但是收斂時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定兩個(gè)方面又有一個(gè)取舍關(guān)系，不能一味地追求快速收斂，因?yàn)楫?dāng)各種計(jì)數(shù)器值很小時(shí)，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性肯定受到影響，況且消耗的網(wǎng)絡(luò)帶寬會(huì)加大。所以應(yīng)該根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。
　　
　　因?yàn)楣歉删W(wǎng)絡(luò)上路由設(shè)備非常多，由都位于同一個(gè)區(qū)域中，這就對(duì)IS-IS路由協(xié)議提出了嚴(yán)重的考驗(yàn)，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的試驗(yàn)及網(wǎng)絡(luò)實(shí)際運(yùn)行，可以看出網(wǎng)絡(luò)還是非常穩(wěn)定高效的，IS-IS路由協(xié)議是非常適用于在大型網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用的。
　　
　　總之,作為新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)，下一步網(wǎng)通網(wǎng)絡(luò)中必然會(huì)部署MPLS VPN，然而MPLS中，標(biāo)記交換路由器（LSR—Label Switching Router）的路由表需要由內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議來計(jì)算，則假如要部署MPLS流量工程，必須使用鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，例如OSPF或IS-IS。因此，研究這兩個(gè)路由協(xié)議非常有利于下一步順利地開展業(yè)務(wù)。
　　
　　大型網(wǎng)絡(luò)對(duì)于由協(xié)議的要求非常高，在選擇內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議時(shí)，需要考慮的因素包括，網(wǎng)絡(luò)收斂速度是否足夠快，網(wǎng)絡(luò)是否穩(wěn)定等等諸多方面的因素。
　　經(jīng)過以上對(duì)各個(gè)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議的分析和比較，其實(shí)并不能夠簡(jiǎn)單地說哪個(gè)路由協(xié)議比哪個(gè)路由協(xié)議好，因?yàn)樵趯?shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，情況不同，路由協(xié)議運(yùn)行的效率也是不同的，網(wǎng)絡(luò)收斂快慢不僅取決于網(wǎng)絡(luò)的大小(包括鏈路數(shù)目、節(jié)點(diǎn)數(shù)目、路由數(shù)目)，還取決于內(nèi)部網(wǎng)關(guān)路由協(xié)議的選擇和配置。而且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃設(shè)計(jì)及配置對(duì)路由協(xié)議運(yùn)行的效率影響也是非常大的，所以深入理解各個(gè)路由協(xié)議的原理，操作及它們之間的區(qū)別是非常有用的。

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