ISSUEISSUE固网产品课程开发室固网产品课程开发室固网产品课程开发室固网产品课程开发室D DP P00000000001010 IS-IS IS-IS协议原理协议原理协议原理协议原理1.01.0华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开2学习目标学习目标学习目标学习目标l了解了解IS-IS协议基本原理协议基本原理l了解了解IS-IS与与OSPF协议的比较协议的比较学习完本课程，您应该能够：学习完本课程，您应该能够：华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开3课程内容课程内容IS-IS协议概述协议概述IS-IS的工作原理的工作原理IS-IS的路由计算的路由计算IS-IS与与OSPF的比较的比较华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开4IS-ISIS-IS协议概述协议概述协议概述协议概述lIS-IS协议的发展史协议的发展史 lIS-IS协议基本特点协议基本特点lIS-IS协议基本概念协议基本概念华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开5IS-ISIS-IS协议的发展史协议的发展史协议的发展史协议的发展史lIS-IS的产生 IS-IS最早是ISO为CLNP(Connectionless Network Protocol)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)华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开6IS-ISIS-IS协议概述协议概述协议概述协议概述lIS-IS协议的发展史协议的发展史 lIS-IS协议基本特点协议基本特点lIS-IS协议基本概念协议基本概念华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开7IS-ISIS-IS协议基本特点协议基本特点协议基本特点协议基本特点( (一一一一) )lIS-IS是 ISO定 义 的 OSI协 议 栈 中 无 连 接 网 络 服 务 CLNS (Connectionless Network Service)的一部分l CLNS由以下三个协议构成:CLNP：类似于TCP/IP中的IP协议IS-IS：中间系统间的路由协议ES-IS：主机系统与中间系统间的协议，就象IP中的ARP，ICMP，IRDP等属于属于属于属于ISOISO协议族协议族协议族协议族华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开8IS-ISIS-IS协议基本特点协议基本特点协议基本特点协议基本特点( (二二二二) )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华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开9IS-ISIS-IS协议基本特点协议基本特点协议基本特点协议基本特点( (三三三三) )l链路状态路由协议与OSPF功能类似，但是各有特点l支持IP，OSI两种路由可以在IP和OSI双重环境中工作l支持灵活的TLV编址方式，协议扩展性好l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华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开10IS-ISIS-IS协议概述协议概述协议概述协议概述lIS-IS协议的发展史协议的发展史 lIS-IS协议基本特点协议基本特点lIS-IS协议基本概念协议基本概念华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开11IS-ISIS-IS协议相关术语协议相关术语协议相关术语协议相关术语( (一一一一) )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Designated 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用来描述链路状态华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开12IS-ISIS-IS协议相关术语协议相关术语协议相关术语协议相关术语( (二二二二) )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 IS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报文华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开13OSIOSI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即Network Service Access Point，相当于OSI的网络层协议CLNP的地址。一个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: NSAP华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开14NETNET网络标识实体网络标识实体网络标识实体网络标识实体: NET: 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个字节华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开15分层分层分层分层l层次性：IS-IS有两个级别，区分两个层次Level-1：普通区域(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L2华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开16IS-ISIS-IS的分层路由域的分层路由域的分层路由域的分层路由域Area 49.0001BackboneL1L1L1L1L1L2L1L2Area 49.0002Area 49.0003L12L12华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开17Level-1Level-1路由器路由器路由器路由器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库信息l通过与自己相连的L1/2路由器的ATT bit寻找与自己最近的L1/2路由器l通过发布指向离自己最近的L1/2路由器的缺省路由，访问其他区域Level-1Level-1路由器路由器路由器路由器华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开18Level-2Level-2路由器路由器路由器路由器l可以与其他区域的L2路由器形成邻居l参与骨干区的路由l保存整个骨干区的路由信息lL1/2路由器同时可以参与L1路由Level-2Level-2路由器路由器路由器路由器华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开19Level-1-2Level-1-2路由器路由器路由器路由器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L1/L2 L1/L2 路由器路由器路由器路由器华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开20骨干区的连续性骨干区的连续性骨干区的连续性骨干区的连续性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!华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开21骨干区的连续性骨干区的连续性骨干区的连续性骨干区的连续性Area 49.0001BackboneL1L1L1L1L1L2L1L2Area 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!华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开22区域区域区域区域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区域（区域（区域（区域（AreasAreas）华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开23IS-ISIS-IS协议适用的网络类型协议适用的网络类型协议适用的网络类型协议适用的网络类型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或者广播网络网络类型网络类型网络类型网络类型华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开24IS-ISIS-IS协议的报文类型协议的报文类型协议的报文类型协议的报文类型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 PSNPIS-ISIS-IS协议的协议的协议的协议的9 9种报文类型种报文类型种报文类型种报文类型华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开25课程内容课程内容IS-IS协议概述协议概述IS-IS的工作原理的工作原理IS-IS的路由计算的路由计算IS-IS与与OSPF的比较的比较华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开26IS-ISIS-IS协议概述协议概述协议概述协议概述l邻接关系建立邻接关系建立l链链路路状状态态数数据据库库泛泛洪过程洪过程华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开27IS-ISIS-IS邻接关系建立邻接关系建立邻接关系建立邻接关系建立l两台运行IS-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。在不同类型的网络上，IS-IS的邻接建立方式并不相同。目前IS-IS支持如下两类网络：点到点网络广播网络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同一网段检查华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开28点到点邻接关系点到点邻接关系点到点邻接关系点到点邻接关系l点到点邻接关系建立特点IIHIIH (Circuit Type: L1, source id:0010.0000.0001, holding timer:30s, supported protocol: IP )L1: 0010.0000.0002L1: 0010.0000.0001neighbopr0010.0000.0002nullneighbopr0010.0000.0002upIIHIIHIIH (Circuit Type: L1, source id:0010.0000.0002, holding timer:30s, supported protocol: IP )IIH华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开29广播网络上邻接关系广播网络上邻接关系广播网络上邻接关系广播网络上邻接关系l广播网上邻接关系建立特点IIH (sys id=1, neighbor=null)L1: sys id: 1IIHIIHmulticastmulticastL1: sys id: 2IIH (sys id=2, neighbor=null)Neighbor 2initializedneighbor2establishedIIH (sys id=2, neighbor=1)华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开30广播网上的指定路由器：广播网上的指定路由器：广播网上的指定路由器：广播网上的指定路由器：DISDISDISlDIS：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l伪节点的定义及优点华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开31DISDIS选举规则选举规则选举规则选举规则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Level-2的DIS是分别选举的，选举结果可能不是同一个ISlDIS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，直接选举另一个华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开32IS-ISIS-IS协议概述协议概述协议概述协议概述l邻接关系建立邻接关系建立l链链路路状状态态数数据据库库泛泛洪过程洪过程华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开33TLVTLV编码编码编码编码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类型华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开34链路状态协议数据单元：链路状态协议数据单元：链路状态协议数据单元：链路状态协议数据单元：L LSPSPl以下三个标志组合起来用来唯一标识一个LSPSourceID(产生该LSP的结点或伪结点的SysID)；Pseudonode ID：对普通LSP为0；对Pseudonode LSP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)lLSP id例子：00c0.0040.1234.01-00,其中：SourceID：00c0.0040.1234Pseudonode ID：01(表明为伪结点产生的)分片号：0华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开35LSP LSP 序列号序列号序列号序列号lLSP Sequence Number：Sequence Number：每个LSP(含LSP分片)都有一个自己的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，产生序列号增加的新的LSP传播出去较大的序列号意味着LSP较新华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开36LSP LSP 生存时间生存时间生存时间生存时间lLSP Remaining lifetime：每个LSP(含LSP分片)都有一个变化的生存时间相联系，用于老化旧的LSPs当生存时间超时，LSP将从网络中清除华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开37完全时序协议数据单元：完全时序协议数据单元：完全时序协议数据单元：完全时序协议数据单元：CSNPCSNPlCSNP分为两种：Level 1 CSNP和Level 2 CSNPlCSNP用于在泛洪LSPDB时数据库同步，以范围来描述数据库LSDB中的所有的LSPs全时序协议数据单元全时序协议数据单元全时序协议数据单元全时序协议数据单元华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开38部分协议数据单元部分协议数据单元部分协议数据单元部分协议数据单元PSNPPSNPlPSNP分为两种：Level 1 PSNP和Level 2 PSNPlPSNP的主要功能： 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；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LSPDB注意到缺少了部分数据(或自己的LSP比较旧)，路由器发送PSNP请求相应的LSP，以保持同步。和CSNP一样，PSNP在头中利用LSPid，Sequence Number，Remainning lifetime, LSP checksum来描述LSP部分时序协议数据单元部分时序协议数据单元部分时序协议数据单元部分时序协议数据单元华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开39IS-ISIS-IS数据库交换过程数据库交换过程数据库交换过程数据库交换过程l进行数据库交换(flooding)的原因所有的路由器都产生一个LSP(可能分片)，放在自己的数据库中所有的LSP都要复制并发送到网络中的所有其他路由器，如果数据库不同步的话，路由计算就可能错误，可能引起路由环路l可靠的flooding是IS-IS SPF路由计算算法的重要基础，而这两者是IS-IS作为链路状态路由协议最重要的两个组成部分华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开40IS-ISIS-IS数据库交换过程数据库交换过程数据库交换过程数据库交换过程l产生新的LSP的时机：邻接关系建立起来或down掉IS-IS相关接口up/down引入的IP路由发生变化区域间的IP路由发生变化接口被赋了新的metric值周期性更新其他华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开41IS-ISIS-IS数据库交换过程数据库交换过程数据库交换过程数据库交换过程l收到邻居新的LSP的处理过程：将新的LSP安装到自己的LSPDB数据库中标记为flooding发送新的LSP到所有邻居邻居再扩散到其它邻居华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开42广播网络数据库交换广播网络数据库交换广播网络数据库交换广播网络数据库交换l由DIS周期性的发送CSNP中间系统接收到报文，在数据库中搜索对应的记录。若记录不存在，则将其加入数据库，并广播新数据库内容。否则，若数据库中的序列号小于报文中序列号，就替换为新报文，并广播新数据库内容。否则，若数据库中序列号较大，就向入端接口发送一个包含本地数据库值的新报文。否则，若两个序列号相等，则不做任何事情。华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开43广播网络数据库交换广播网络数据库交换广播网络数据库交换广播网络数据库交换RTARTB(DIS)RTCCSNPRTA.00-00RTB.00-00RTB.01-00RTC.00-00PSNPRTA.00-00RTA.01-00RTB.00-00LSPRTA.00-00RTB.00-00RTC.00-00LSPRTC.00-00华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开44P-2-PP-2-P链路数据库交换链路数据库交换链路数据库交换链路数据库交换l如果收到的LSP比已有的序列号更大，则将这个新的LSP存入自己的LSDB中，再通过一个PSNP报文来确认收到此LSP，最后将这个新LSP再接着发到所有其他邻居 l如果收到的LSP和已有的具有相同的序列号，则直接通过一个PSNP报文确认收到此LSP。l如果收到的LSP比已有的序列号更小，则通过一个PSNP报文确认此LSP，再发送给对方我们版本的LSP，然后等待对方给我一个PSNP报文作为回答华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开45点到点网络数据库交换点到点网络数据库交换点到点网络数据库交换点到点网络数据库交换RTARTBPSNPRTA.00-00LSPRTA.00-00LSPRTA.00-00超时重传PSNPRTA.00-00重新发送应答发送应答PPP华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开46ATTATT位的功能位的功能位的功能位的功能Area 49.0001BackboneRTFRTDRTCRTEArea 2RTGRTARTB1010101030Area 49.0002Attach bitAttach bit位的产生位的产生位的产生位的产生华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开47课程内容课程内容IS-IS协议概述协议概述IS-IS的工作原理的工作原理IS-IS的路由计算的路由计算IS-IS与与OSPF的比较的比较华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开48SPFSPF算法算法算法算法lShortest Path First最短路径优先算法，也叫Dijkstra(荷兰数学家)算法，在链路状态路由协议中用来计算到网络的最短路径l以路由器为根，依据网络拓扑生成一棵最短路径树(SPT)，计算出到网络中所有目的地的最短路径l在IS-IS中，SPF算法分别独立的在Level-1和Level-2数据库中运行SPFSPF算法算法算法算法华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开49SPFSPF算法举例算法举例算法举例算法举例ABECDRTARTBRTCRTERTD1651211211SPFSPF算法举例算法举例算法举例算法举例华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开50IS-ISIS-IS路由计算路由计算路由计算路由计算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的链路状态数据库的链路状态数据库B的的链路状态数据库链路状态数据库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链路状态协议路由算法链路状态协议路由算法链路状态协议路由算法链路状态协议路由算法华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开51课程内容课程内容课程内容课程内容IS-IS协议概述协议概述IS-IS的工作原理的工作原理IS-IS的路由计算的路由计算IS-IS与与OSPF的比较的比较华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开52IS-ISIS-IS和和和和OSPFOSPF协议比较总结协议比较总结协议比较总结协议比较总结( (一一一一) )华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开53IS-ISIS-IS和和和和OSPFOSPF协议总结协议总结协议总结协议总结( (二二二二) )华为机密，未经许可不得扩散华为机密，未经许可不得扩散文档密级：内部公开文档密级：内部公开54