夏晶

（黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 黃岡 438002）

1 引言

內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IS-IS（Intermediate System to Intermediate System），即中間系統(tǒng)到中間系統(tǒng)，是內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議的一種，它與OSPF 協(xié)議都是鏈路狀態(tài)協(xié)議。由于運(yùn)用環(huán)境的不同，人們往往對OSPF 協(xié)議非常熟悉，但對IS-IS 研究較少，特別是對于鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫（LSDB）同步與路由計(jì)算研究的就更少了，因此，在運(yùn)用IS-IS 協(xié)議的時(shí)候，弄清楚鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫同步和路由計(jì)算的原理與過程是非常有必要的。

IS-IS路由協(xié)議基于數(shù)據(jù)鏈路層，它的擴(kuò)展性非常強(qiáng)，可以擴(kuò)展到任意網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，比如IPv4、Ipv6、CLNP、IPX等，因?yàn)镮S-IS 是基于TLV 的架構(gòu)，支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。IS-IS的路由器類型有三種，分別是L1 level路由器，只能與L1或L1/L2路由器建立L1的鄰居關(guān)系，維護(hù)L1的LSDB；L2 level，只能與L2 或L1/L2 路由器建立L2 的鄰居關(guān)系，維護(hù)L2 的LSDB；L1/2，既屬于L1，也屬于L2，配置IS-IS 路由協(xié)議的路由器類型默認(rèn)為L1/2，L1/2維護(hù)L1和L2的LSDB，非常類似于OSPF的ABR[1]。

2 鄰居關(guān)系的建立

在研究鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫同步之前，先要對鄰居關(guān)系的建立有所了解，IS-IS 協(xié)議的鄰居關(guān)系建立與OSPF 區(qū)別較大，建立過程中關(guān)鍵點(diǎn)如下：

（1）三次握手建立鄰居關(guān)系（3-way），路由器要求收到的IIH 中有自身的鄰居關(guān)系標(biāo)記，所以需要得到對端的協(xié)商確認(rèn)，這樣更加穩(wěn)定、可靠。廣播多路訪問和點(diǎn)對點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中默認(rèn)的建立鄰居的方式都是三次握手。主要狀態(tài)是先DOWN，再到INIT，再到UP，當(dāng)收到了鄰居的IIH 則進(jìn)入INIT 狀態(tài)，當(dāng)收到鄰居的IIH 中有自身的標(biāo)記（MAC 地址或是System-ID）就會(huì)進(jìn)入U(xiǎn)P 狀態(tài)，其中在廣播多路訪問網(wǎng)絡(luò)中使用MAC 地址來標(biāo)識(shí)鄰居關(guān)系，在點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中使用System-ID標(biāo)識(shí)鄰居[2]。

（2）兩次握手建立鄰居關(guān)系（2-way），路由器如果只要收到了IIH就單方面認(rèn)為鄰居關(guān)系建立，但這樣可能形成單身的鄰居，所以只能將點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)配置為2-way，但點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的3-way默認(rèn)向下兼容2-way。這樣就使3-way可以和2-way建立鄰居關(guān)系。如果要在點(diǎn)對點(diǎn)上建立穩(wěn)定可靠的鄰居，可以在路由器上配置3-way only命令。

（3）影響鄰居關(guān)系建立的因素主要有：兩個(gè)路由器的System-ID 必須不一致、如果要建立L1 的鄰居關(guān)系，必須在同一個(gè)區(qū)域、只在廣播多路訪問網(wǎng)絡(luò)中要比較是否在同一網(wǎng)段、網(wǎng)絡(luò)的類型要一致、路由器級別要一致（考慮接口級別）、接口認(rèn)證的類型和密鑰要一致。

3 鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫同步

IS-IS的物理區(qū)域劃分是基于配置NET地址中的area-id實(shí)現(xiàn)，其劃分區(qū)域的邊界在鏈路上，以路由器為單位劃分區(qū)域，其作用為標(biāo)識(shí)路由器所在位置信息；骨干區(qū)域的劃分，即路由域的劃分是基于路由器類型實(shí)現(xiàn)，L2 的鄰居關(guān)系組成L2的區(qū)域?yàn)楣歉蓞^(qū)域，L1的鄰居組成L1的區(qū)域?yàn)榉枪歉蓞^(qū)域，所以L1路由器必須通過L1/2路由器和L2路由器互通[3]。

IS-IS 的中路由器生成的每個(gè)LSP 都有一個(gè)LSP 標(biāo)識(shí)符，即LSP-ID，格式為0000.0000.0002.00-00，其中前三段是指System-ID，即發(fā)送該LSP 的路由器的System-ID，類似于OSPF 中的ADV router。第一個(gè)00 表示偽節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符，如果該值為0，表示為實(shí)節(jié)點(diǎn)LSP；如果不為0，表示為偽節(jié)點(diǎn)LSP。最后一個(gè)00 表示分片標(biāo)識(shí)符，它對LSP 進(jìn)行分片，一個(gè)路由器可以將一條LSP分256個(gè)分片，一臺(tái)路由器可以配置最多50個(gè)虛擬系統(tǒng)，以及一個(gè)路由器本身的初始系統(tǒng)，每一系統(tǒng)可以配置256 個(gè)分片，最多就可以得到51*256 的分片，所以IS-IS具有非常強(qiáng)的路由承載能力。

3.1 點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的同步

（1）點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)鏈路的兩端設(shè)備在進(jìn)入U(xiǎn)P之后會(huì)互相發(fā)送CSNP 報(bào)文，該報(bào)文描述LSDB 的全部摘要信息（LSPID，序列號，校驗(yàn)和，剩余存活時(shí)間），并且只在開啟后發(fā)送一次。在CSNP 報(bào)文中攜帶起始LSP-ID 和終結(jié)LSP-ID，為了保證鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的摘要信息如果不能在一個(gè)CSNP中描述則以多個(gè)發(fā)送出去，對端通過起始和終結(jié)的LSP-ID 信息得知LSP-ID信息得知CSNP報(bào)文的發(fā)送方式。

（2）對端通過CSNP報(bào)文可以得到自身的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫的摘要信息，從而確定缺少哪些LSP，通過發(fā)送PSNP報(bào)文請求自身缺少的LSP，仍然攜帶LSP的摘要信息。

（3）當(dāng)收到PSNP 之后會(huì)響應(yīng)LSP 進(jìn)行LSP 的更新，一個(gè)LSP 報(bào)文攜帶一條LSP 信息，對于收到的LSP 會(huì)發(fā)送PSNP進(jìn)行確認(rèn)，如果沒有收到PSNP確認(rèn)，則重傳LSP，直到收到確認(rèn)為止。

3.2 廣播多路訪問網(wǎng)絡(luò)的同步

（1）選舉DIS，廣播多路訪問網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)段的路由器會(huì)將自身所有的LSP發(fā)送出來，每臺(tái)路由器可以根據(jù)收到LSP自行同步，DIS也會(huì)得到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中所有的LSP，便會(huì)周期10S發(fā)送CSNP 報(bào)文用于向網(wǎng)段內(nèi)所有的路由器通行整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的LSDB的摘要信息。

（2）當(dāng)有路由器沒有同步，就可以根據(jù)CSNP 報(bào)文中描述的LSDB摘要信息通過PSNP請求自身缺少的LSP。

（3）當(dāng)有路由器是新加入路由器，會(huì)直接將自身的LSP發(fā)送出來，此時(shí)其他路由器包括DIS可以根據(jù)新的LSP進(jìn)行同步，該路由器會(huì)根據(jù)周期的CSNP發(fā)送PSNP請求LSP。

（4）DIS收到PSNP之后就響應(yīng)相應(yīng)的LSP，如果路由器沒有收到LSP，則根據(jù)下一次CSNP 繼續(xù)請求，直到收到為止[4]。

4 路由計(jì)算

4.1 域內(nèi)路由計(jì)算

每個(gè)L1和L2的區(qū)域使用單獨(dú)的SPF算法計(jì)算，將區(qū)域間路由放在實(shí)節(jié)點(diǎn)LSP中傳遞，使用NBR-ID描述所有的鄰居關(guān)系。如果屬于完整的拓?fù)湫畔?，可以根?jù)NBR-ID繪制網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑，將使用IP-Internet描述域內(nèi)節(jié)點(diǎn)上的路由信息，將路由信息掛在節(jié)點(diǎn)上形成帶有路由的最短路徑樹，根據(jù)該樹再進(jìn)行每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最短路徑計(jì)算。

（1）L2 區(qū)域如何訪問L1 區(qū)域的路由：L1 區(qū)域的路由會(huì)被L1/2路由器默認(rèn)滲透進(jìn)L2區(qū)域；

（2）L1 區(qū)域如何訪問L2 區(qū)域的路由：L2 區(qū)域的路由不會(huì)被L1/2路由器滲透進(jìn)L1區(qū)域，L1區(qū)域訪問L2區(qū)域的路由不能通過明細(xì)路由訪問。L1/2路由器在L1區(qū)域產(chǎn)生的路由器LSP 會(huì)將ATT bit 位置為1，當(dāng)L1 路由器學(xué)到后，會(huì)根據(jù)ATT置位的情況生成缺省路由，下一跳指向L1/2路由器。

需要在L1/2路由器上進(jìn)行配置，在ISIS進(jìn)程下執(zhí)行：Import-route isis level-2 into level-1（將L2 路由滲透進(jìn)L1 區(qū)域）；Attached-bit advertise never（配置L1/2 路由器產(chǎn)生的L1的LSP不通告ATT=1）[5]。

4.2 外部路由計(jì)算

默認(rèn)在路由器上引入外部路由是以L2 的形式引入，所以如果要在L1路由器上引入外部路由需要選擇引入類型為L1。如果在L1/2 路由器上將外部路由引入L1 區(qū)域，那么該L1/2 路由器不會(huì)將這條外部路由再泄露L2 區(qū)域。如果在L1/2 路由器上將外部路由引入L2 區(qū)域，那么該L1/2 路由器不會(huì)將這條外部路由再泄露L1區(qū)域，但是L1區(qū)域路由器可以使用L1/2 產(chǎn)生的ATT=1 的LSP 計(jì)算機(jī)缺省路由訪問該外部路由?？梢詫⑼獠柯酚稍贚1/2 路由器上引入L1/2 區(qū)域，這樣L1和L2都會(huì)使用明細(xì)路由訪問外部路由。

4.3 開銷值風(fēng)格

IS-IS 協(xié)議中有開銷值有兩種網(wǎng)絡(luò)，分別是Narrow 和Wide，不同的開銷值風(fēng)格不影響鄰居關(guān)系建立，但是會(huì)影響路由的學(xué)習(xí)。默認(rèn)路由器開銷值網(wǎng)絡(luò)為Narrow，所以路由可攜帶的開銷值以及接口開銷的配置都受限制，比較小，如果希望IS-IS 能夠支持更大的開銷，可以將開銷值風(fēng)格改為Wide，通過新的Extended IP Reachability 和Extended IS NBR攜帶更大開銷的路由和鄰居關(guān)系，而且這些TLV 提供了SUB TLV 的支持，可以在TLV 范圍內(nèi)通過SUB TLV 提供對TLV 的擴(kuò)展，比如，增加了TAG 的功能，在Narrow 中路由并不具備TAG 標(biāo)記的功能，所以如果要實(shí)現(xiàn)TAG 的標(biāo)記則需要配置Wide開銷值風(fēng)格。

5 IS-IS與OSPF的區(qū)別

OSPF與IS-IS都是鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，在鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫同步和路由計(jì)算上有一定相似，但區(qū)別非常大，主要區(qū)別如下：

（1）鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫同步

在鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫同步方面，OSPF 的DD Sequence 只有主路由器隨機(jī)產(chǎn)生，后續(xù)從路由器都使用主路由器的序列號，主路由器每發(fā)一個(gè)DD 報(bào)文序列號加一，而IS-IS 協(xié)議沒有這樣類似的機(jī)制；IS-IS 協(xié)議中有分片標(biāo)識(shí)符，它主要對LSP進(jìn)行分片，一個(gè)路由器可以將一條LSP分256個(gè)分片，主要的作用是使IS-IS協(xié)議具有更強(qiáng)的路由承載能力，而OSPF協(xié)議沒有類似的機(jī)制；OSPF 協(xié)議對點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)和廣播多路訪問網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)數(shù)據(jù)庫同步的處理區(qū)別不大，而IS-IS 協(xié)議對這兩類網(wǎng)絡(luò)的處理區(qū)別比較大，工作機(jī)制也有很大不同[6]。

（2）路由計(jì)算

在路由計(jì)算方面，OSPF 協(xié)議采用LSA，而IS-IS 采用的是LSP，報(bào)文字段中LS Type 表示OSPF 的LSA 的類型，而IS Type 則用來表示IS-IS 的level 路由器；OSPF 的LSA 的老化時(shí)間是從0 遞增，刷新時(shí)間是1800 秒，最大3600 秒，而IS-IS的LSP 的老化時(shí)間是從1200 秒開始遞減，刷新周期是900秒，減少到0 為止；OSPF 的一條LSA 所攜帶1/2 類LSA 是描述區(qū)域內(nèi)部的鏈路狀態(tài)信息，3/4/5/7 類LSA 并非是鏈路狀態(tài)，實(shí)際上是距離矢量信息，而IS-IS 的一條LSP 只是一臺(tái)DIS的鏈路狀態(tài)信息。

6 結(jié)語

通過對IS-IS鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫同步與路由計(jì)算的深入研究，能了解IS-IS 協(xié)議工作的原理和過程，特別是與OSPF 協(xié)議進(jìn)行對比，能更加深刻地掌握鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的特點(diǎn)，以便我們在運(yùn)用鏈路狀態(tài)路由協(xié)議搭建網(wǎng)絡(luò)、故障排除時(shí)做到得心應(yīng)手、事半功倍。