ISIS协议原理培训胶片.ppt

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1、Isis协议基础培训东部片区-孙学勇 IS-IS是基于链路状态算法的IGP协议，它同时支持TCP/IP及OSI双重环境。经过近年的发展，IS-IS作为运用广泛的IGP路由协议，特别是在大的运营商。2021/9/26Page 2l学习完此课程，您将会：掌握ISIS协议基本原理了解ISIS与OSPF的比较2021/9/26Page 3IS-IS协议相关术语(一)缩略语OSI中的概念IP中对应的概念ISIntermediate System 中间系统Router 路由器ESEnd System 端系统Host主机DISDesignatedIntermediateSystem 指派中间系统Design

2、ated Router(DR)OSPF中的选举路由器SysIDSystem ID 系统IDOSPF中的Router IDPDUPacket Data Unit 报文数据单元IP报文LSPLink state Protocol Data Unit链路状态协议数据单元OSPF中的LSA用来描述链路状态2021/9/26Page 4IS-IS协议相关术语(二)缩略语OSI中的概念IP中对应的概念NSAPNetwork Service Access Point网络服务访问点(网络层地址)IP地址NETNetwork Entity Title 网络实体标记-IIHIS to IS Hello PDU I

3、S到IS间HelloOSPF中的Hello报文PSNP部分序列号数据包OSPF的ACK报文或LSR报文CSNP完全序列号数据包OSPF的DD报文2021/9/26Page 5IS-IS协议的发展史lIS-IS的产生IS-IS最早是ISO为OSI模型中CLNP(Connectionless Network Protocol)（类似TCP/IP的IP协议）而设计的动态路由协议(ISO/IEC 10589或RFC 1142)lIS-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Integrated IS-IS(或者称为Dual IS-IS)2021/9/26

4、Page 6IS-IS协议基本特点l属于ISO协议族l链路状态路由协议l支持IP，OSI两种路由l管理距离：115l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l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数据链路层头(OSI Family oxFEFE)IS-IS固定报文头(第一个字节是Ox83)IS-IS TL(Type Length Value三元组集)2021/9/26Page 7IS-IS 基本特点直接运行于链路层之上链路状态路由协议支持OSI和IP两种路由扩展性好（灵活的TLV编址）路由收敛速度快、结构清晰，适用于大规模网络

5、2021/9/26Page 8IS-IS协议基本特点lTLV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lTLV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2021/9/26Page 9ISIS协议地址编码方式lNSAP即Network Service Access Point，相当于OSI的网络层协议CLNP的地址。l一个

6、NSAP由三个部分组成：区域地址，System ID和n-selectorOSIOSI网络层地址编码方式网络层地址编码方式网络层地址编码方式网络层地址编码方式:NSAP NSAPSystem IDNSEL6字节1字节Area ID 区域地址变长2021/9/26Page 10ISIS地址编码说明l确定system id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建立IP地址到System ID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！192.168.003.0251921.6800.3025:Syst

7、em ID192.168.3.252021/9/26Page 11ISIS协议地址编码方式(续)网络标识实体网络标识实体:NETlNET即Network Entity Titles，是一个特殊的NSAP地址，其中n-selector部分为0lNET是OSI协议栈中网络设备本身的标识l作为特殊的NSAP，一个NET至少为8个字节，最多20个字节2021/9/26Page 12A:86.4512.1921.6800.3025.00Area ID.system ID.NSELABCDAS:645122021/9/26Page 13分层l层次性：IS-IS有两个级别，区分两个层次Level-1：普通区

8、域(Areas)叫Level-1(L1)Level-2：骨干区(Backbone)叫Level-2(L2)l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；lL1和L2运行相同的SPF算法；l一个路由器可能同时参与L1和L22021/9/26Page 14骨干区的连续性Area 49.0001BackboneL1L1L1L1L1L1L1L2Area 49.0002Area 49.0003L12L12错！该路由器必须是L2的，以保证骨干区的连续性!2021/9/26Page 15骨干区的连续性Area 49.0001Bac

9、kboneL1L1L1L1L1L2L1L2Area 49.0002Area 49.0003L12L12正确，该路由器必须是L2的，保证了骨干区的连续性!2021/9/26Page 16区域区域（区域（Areas）lIS-IS允许将整个路由域分为多个区域l区域之间通过L2(L1/L2)路由器相连接l一个路由器目前最多有3个Area ID(IOS和VRP的实现)l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l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2021/9/26Page 17看

10、下图可以形成何种邻居关系（L1orL2）2021/9/26Page 18Level-1路由器利用System ID进行区域内的路由，如果发现报文的Area ID不属于自己所在的区域，就将报文转发给最近的Level-1/2路由器。Level-2路由器根据Area ID进行区域间的路由。说明：属于不同区域的Level-1路由器不能形成邻居关系。Level-2路由器之间可以直接形成邻居，与所在区域无关。ISIS分层路由域拓扑2021/9/26Page 19Level-1路由器Level-1路由器（路由器（Totally stub）l只与本区域的路由器形成邻居l只参与本区域内的路由，只保留本区域的数据

11、库信息l利用本区域最近的L1/2路由器作为区域外网络出口（缺省路由）如何知道哪个路由器L1/L2路由器？2021/9/26Page 20Level-2路由器Level-2路由器路由器l可以与其他区域的路由器（L2或L1/2路由器）形成邻居；l保存L2的链路状态数据库，含所有域间路由信息；l保存整个骨干区的路由信息；2021/9/26Page 21Level-1-2路由器L1/L2 路由器（路由器（ABR）l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l可能有两个级别的链路状态数据库lL1用来作为区域内路由；L2用来作为区域间路由l完成它所在的

12、区域和骨干之间的路由信息的交换，将L1 LSDB中的路由信息转换到L2 LSDB中，以在骨干中传播，既承担L1的职责也承担L2的职责l通常位于区域边界上2021/9/26Page 22Isis路由访问：R7访问R92021/9/26Page 23Isis路由访问:X访问Y2021/9/26Page 24IS-IS协议适用的网络类型网络类型网络类型lP-2-P网络PPPl广播网络Ethernet，Token Ring等lIS-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2021/9/26Page 25IS-IS协议的报文类型IS-I

13、S协议的协议的9种报文类型种报文类型lIS-IS Hello Packets(IIH)Level 1 LAN IS-IS HelloLevel 2 LAN IS-IS HelloPoint-to-point Hello lLink State Packets(LSP)Level 1 LSP和 Level 2 LSPlComplete Sequence Number packets(CSNP)Level 1 CSNP和 Level 2 CSNPlPartial Sequence Number Packets(PSNP)Level 1 PSNP和 Level 2 PSNP2021/9/26Page

14、 26IS-IS的PDU IS-IS的PDU（Protocol Data Unit 协议数据单元）有以下类型：Hello报文、LSP、CSNP、PSNP。Hello报文用于建立和维持邻居关系，也称为IIH（IS-to-IS Hello PDUs）。广播网中的Level-1路由器使用Level-1 LAN IIH；广播网中的Level-2路由器使用Level-2 LAN IIH；非广播网络中则使用P2P IIH。链路状态报文LSP（Link State PDUs）用于交换链路状态信息。LSP分为两种：L1 LSP和L2 LSP。L2 LSP由Level-2路由器传送，L1 LSP由Level-1

15、路由器传送，Level-1-2路由器则可传送以上两种LSP。CSNP（Complete Sequence Number PDUs，全时序报文）包括LSDB中所有LSP的摘要信息，从而可以在相邻路由器间保持LSDB的同步。在广播网络上，CSNP由DIS定期发送；在点到点链路上，CSNP只在第一次建立邻接关系时发送。PSNP（Partial Sequence Number PDUs，部分时序报文）只列举最近收到的一个或多个LSP的序号，它能够一次对多个LSP进行确认，当发现LSDB不同步时，也用PSNP来请求邻居发送新的LSP。2021/9/26Page 27IS-IS邻接关系建立l两台运行IS-

16、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。l在不同类型的网络上，IS-IS的邻接建立方式并不相同。lIS-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2021/9/26Page 28广播网上的指定路由器：DISlDIS：Designated IS 指定中间系统，相当于OSPF的DRl功能：在广播网络中创建和更新伪结点DIS2021/9/26Page 29DIS选举规则lDIS由LAN IIH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lLevel-1和L

17、evel-2的DIS是分别选举的，选举结果可能不是同一个DISlDIS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l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l同一网段的所有路由器形成邻接关系（OSPF中DR-other之间是不形成邻接关系的）2021/9/26Page 30链路状态协议数据单元：LSPlLSP ID：由三部分组成，System ID、伪节点ID（一字节）和LSP分片后的编号（一字节）。Pseudonode ID：对普通LSP为0；对Pseudonode LSP

18、非0，这是区分一个LSP是否是伪结点产生的标志；LSP number：分片号(产生的LSP大于LSP MTU将分片)2021/9/26Page 31链路状态协议数据单元：LSPlLSP Sequence Number：LSP 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，新的LSP的序号将在前一个LSP序列号的基础加1，较大的序列号意味着LSP较新。lLSP Remaining lifetime：LSP的生存时间，用于老化旧的LSP。IS-IS的LSP的生存时间从1200秒倒计时到0（OSPF呢？）这个时间减为0 之前，如果没有接收到新的LS

19、P 来更新LSDB，则这个LSP 会从LSDB 中清除。在旧的LSP 被从LSDB 中清除后，它还会再保留ZeroAgeLifetime，当这个时间也达到时它将会被真正删除。2021/9/26Page 32完全时序协议数据单元：CSNP（DBD）全时序协议数据单元全时序协议数据单元lCSNP分为两种：Level 1 CSNP和Level 2 CSNPlCSNP包括LSDB中所有LSP的摘要信息，用于在泛洪LSPDB时数据库同步，在广播网络上，CSNP 由DIS 定期发送（缺省的发送周期为10 秒）；在点到点链路上，CSNP 只在第一次建立邻接关系时发送。CSNP类似于OSPF协议中的DBD20

20、21/9/26Page 33部分协议数据单元PSNP部分时序协议数据单元部分时序协议数据单元lPSNP分为两种：Level 1 PSNP和Level 2 PSNPlPSNP的主要功能：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LSDB如果没有同步，路由器发送PSNP请求相应的LSP，以保持同步。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；PSNP类似于OSPF协议中的LSR2021/9/26Page 34广播网络数据库交换RTARTB(DIS)RTCCSNPRTA.00-00RTB.00-00RTB.01-00RTC.00-00PSNPR

21、TA.00-00RTB.00-00RTB.01-00LSPRTA.00-00RTB.00-00RTB.01-00LSPRTC.00-002021/9/26Page 35第第1章章 ISIS协议概述协议概述第第2章章 ISIS的工作原理的工作原理第第第第3 3章章章章 ISISISIS的路由计算的路由计算的路由计算的路由计算第第4章章 ISIS与与OSPF的比较的比较2021/9/26Page 36IS-IS路由计算链路状态协议路由算法链路状态协议路由算法l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

22、态数据库的链路状态数据库B的链路状态数据库的链路状态数据库D的链路状态数据库的链路状态数据库C的链路状态数据库的链路状态数据库E的链路状态数据库的链路状态数据库2021/9/26Page 37计算路由过程RTCRTBRTARTD1235ACBD1235(一一)网络拓扑结构网络拓扑结构(二二)每台路由器的链路每台路由器的链路状态数据库状态数据库(三三)由链路状态数据库得到的由链路状态数据库得到的带权有向图带权有向图ACD121BACD21BACD21BACD21B(四四)每台路由器分别以自己为根节点计算最小生成树每台路由器分别以自己为根节点计算最小生成树33332021/9/26Page 38路

23、由渗透：Route Leakingl次优路由 RFC1195中规定的Integrated IS-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ATT bit产生缺省路由），显然很容易造成次优路由。Area 49.0001BackboneRTFRTDRTCRTEArea 2RTGRTARTB1010101030Area 49.00022021/9/26Page 39第第1章章 ISIS协议概述协议概述第第2章章 ISIS的工作原理的工作原理第第3章章 ISIS的

24、路由计算的路由计算第第第第4 4章章章章 ISISISIS与与与与OSPFOSPF的比较的比较的比较的比较2021/9/26Page 40IS-IS和OSPF协议比较总结(一)比较点IS-ISOSPF是否最早为IP设计的否是是否是链路状态的IGP是是是否直接运行在链路层上是否是否有区域概念是是是否适合层次性大型网络是是是否有指定路由器是是DR的选举是否是可确定的是否是否产生LSP来描述网络结构是是是否支持IP 是是是否支持非IP协议是否2021/9/26Page 41IS-IS和OSPF协议总结(二)比较点IS-ISOSPF适用范围一般用在大型ISP中在企业网和ISP中普遍使用复杂度产生更少的LSPs，而且一般使用一个区域产生更多的LSAs，一般配置多个区域可扩展性可以支持相当大的单个区域比较大的网络一般划分为多个区域对流量工作的支持扩展支持扩展支持可调节性非常好好2021/9/26Page 42小结lISIS协议基本概念、工作原理lISIS的增强特性lISIS与OSPF的异同之处小结小结小结小结2021/9/26Page 43Thank you