ISIS协议

IS-IS

中间系统到中间系统

中间系统直白来说就是路由器(三层设备)

支持的网络类型

P2P、广播

ISIS协议

ISIS协议

ISIS协议

OSPF在引入外部路由之后,优先级会变成150,但是在IS-IS中即使引入了外部路由,优先级也是15,不会改变。

IGP

内部网关路由协议

距离矢量路由信息协议(RIP)和开放式最短路径优先链路状态路由协议(OSPF)分级的链接状态路由协议(ISIS)

EGP

外部网关路由协议

代表:边界网关协议BGP

AS

自治系统

AS内成为内部,AS外称为外部

ISIS协议

图解

AS100和AS200两个自治系统都可以运行OSPF,但是两者中间的链路不能运行OSPF,因为如果中间的链路也运行OSPF,那么两边的路由会相通(好比两个公司的网络直接通了)

IGP

传递AS之内的路由信息

EGP

运载不同AS之间的路由信息

OSPF对比ISIS

OSPF是为IP协议服务的(TCP/IP模型),ISIS为CLNP服务(OSI模型),但是更多的厂商更喜欢用TCP/IP协议

栈,所以OSPF用的更多,ISIS比较少

但是ISIS的扩展性非常强大,它里面又一个TLV架构,在OSPF中有v2和v3两个版本,v2支持IPV4,但是为了支持IPV6又开发了V3版本,但在ISIS中他可以通过修改架构就可以同时支持IPV4和V6两个版本,由此可见扩展性的强大

ISIS修改更新后可适用于TCP/IP和OSI,在联通的数据中心中ISIS用的很多几乎见不到OSPF,像一些小型的园区网小型企业更多用的是OSPF

园区网和骨干网特点

  • 园区网特点:
    • 应用型网络,主要面向企业网用户。
    • 路由器数量偏少,动态路由的LSDB库容量相对偏少,三层路由域相对偏少。
    • 有出口路由的概念,对内部外部路由划分敏感。
    • 地域性跨度不大,带宽充足,链路状态协议开销对带宽占用比偏少。
    • 路由策略和策略路由应用频繁多变,需要精细化的路由操作。
    • 路由策略:通常所说的路由策略指的是,在正常的路由协议之上,根据某种规则、通过改变某些参数或者设置某种控制方式来改变路由产生、发布、选择的结果(自动选择,例如路由选择,根据优先级开销值等等)
    • 策略路由:策略路由是一种依据用户制定的策略进行路由选择的机制,与单纯依照IP报文的目的地址查找路由表进行转发不同,可应用于安全、负载分担等目的,策略路由其实是一种特殊的静态路由,策略路由不仅能够根据目的地址发送,同时可以与访问列表配合使用,所以报文发送还可能取决于协议类型、端口号、报文长度等等。策略路由通过指定下一跳或输出接口来控制报文发送。(人为控制)
    • OSPF的多路由类型(域内/域外),多区域类型(骨干/普通/特殊),开销规则优良(根据带宽设定),网络类型多样(最多五种类型)的特点在园区网得到了极大的发挥。
  • 骨干网特点:
    • 服务型网络,由ISP(互联网服务提供商)组建,并为终端用户提供互联服务。
    • 路由调度占据绝对统治地位,路由器数量庞大。
    • 架构层面扁平化,要求IGP作为基础路由为上层BGP协议服务。
    • LSDB规模宏大,对链路收敛极度敏感,线路费用高昂。
    • 追求简单高效,扩展性高,满足各种客户业务需求(IPV6/IPX)。
    • IS-IS的快速算法(PRC得到加强),简便报文结构(TLV),快速邻居关系建立,大容量路由传递(基于二层开销低)等一系列特点在骨干网有着天然的优势。

骨干网

对于中国来说链路带宽的利用率一旦超过50%就需要对带宽进行扩容,因为中国人口特别多需要留出的可用带宽也需要相应增加(做二手准备防止瘫痪,未雨绸缪),对于国外来说扩容的标准为80%左右

联网速度、上网延迟

在网络中流传着一句话:运营商喜欢用ISIS,企业喜欢用OSPF。联通ISIS,移动OSPF,但其实主要看网络的需求然后去选择合适的协议

运营商:BGP/MPLS-VPN组网

  • 收敛快
  • 承载庞大

ER

EDGE Router无线路由器,内置AC功能,既是路由器又是无线控制器

SW

Switch交换机

CE

CE(Customer Edge),用户网络边缘设备,服务提供商所连接的用户端路由器

PE

PE是运营商边缘路由器(Provider Edge)

CE和PE的划分主要都是从运营商和用户的管理范围来划分的。这两者是范围的边界

ISIS术语

ES-IS

终端系统到中间系统,例如PC到路由器(ARP、DHCP协议等)

IS-IS

中间系统到中间系统,路由器到路由器

IS中间系统直白来说就是路由器(三层设备)

ES

end-system 非路由的网络节点(PC主机)

IS

intermediate-system 中间系统。(路由器)

area

一组路由器和主机,以及连接这些路由器与主机之间的链路就构成了ISIS网络的一个区域

domain

一组连续的area就构成了domain

路由计算过程

建立邻居

Hello(IIH),ISIS的Hello

建立邻居关系的时候都会协商一些参数,网络类型、协议号、区域号、接口地址、掩码等等

虽然名字一样,但是包含的内容是有区别的

同步LSDB数据库

载体是LSP(link state PDU),链路状态协议数据单元

在TCP/IP中也有PDU(应用层的数据)

在OSPF中有很5种报文来进行交互同步,会经历多个阶段,但是在ISIS中没有那么多阶段,主要通过CSNP和PSNP来执行数据库同步

SPF计算和OSPF基本一样的,但ISIS算法分离了拓扑结构和IP网段,加快了网络收敛速度(iSPF、PRC)

地址结构

NSAP(网络服务访问点)

是在CLNP(无网络连接协议)协议中的地址

IDP

相当于IP地址中的网络号

由AFI和IDI组成

AFI    表示地址分配机构和地址格式

IDI    用来标识域(AS

DSP

相当于IP地址中的子网号和主机号

由High Order DSP、System ID和SEL三个部分组成

  • High Order DSP用来分割区域
  • System ID用来区分主机
  • SEL用来指示服务类型

集成之后

 

Area ID

域ID(一般是别人规划好的,告诉你的)

由IDP和DSP中的High Order DSP三部分组成,既能够标识路由域,也能够标识路由域(类似AS)中的区域。因此,它们一起被称为区域地址,相当于OSPF中的区域编号

System ID

系统ID,类似于路由器ID(Router ID)(需要我们去指定和规划)

用来在区域内唯一标识主机或路由器。它的长度固定为48bit(6字节)

SEL

SEL的作用类似IP中的“协议标识符”(protocol),不同的传输协议对应不同的SEL。在IP上SEL均为00

 

IPV4地址固定位32bit(4B),而NSAP地址是不固定的,8-20B

NET

网络实体名称,指设备本身的网络层信息

当NSAP中SEL为00的时候就称之为NET地址

ISIS协议

上述地址长度为10B,16进制中2位数字为一个字节(B),一个数字对应4位二进制

判断

当看到一个NSAP地址的时候,如何区分NSAP中的Area ID、System ID、SEL分别是哪些?

从后往前推,因为最后的SEL和System ID是固定长度,分别为1B和6B

防止System ID重复的方法

通过IP地址转换成System  ID

例如:现有一个IP地址192.168.1.1,ip地址32位,System ID 6个字节48位,所以只要让ip地址4个段,每个段里的数字都是3个就可以转换成System ID

转换结果:192.168.001.001

然后System ID4位一组--->1921.6800.1001

再加上头尾,49.0001.1921.6800.1001.00

练习:172.16.1.1/24

1720.1600.1001

ISIS协议

NET地址的配置

isis进程中

network-entity 49.0002.0000.0000.0005.00

NET最多只能配3个,且必须保证它们的System ID都相同(因为System ID是对设备的标识,这肯定时一个设备)

多个NET地址的作用

比如在进行网络割接的时候可以配置多个方便割接

此时我想将AR5拆除,但是如果直接拆除会导致通信的中断,这个时候一般会在这里添加一台路由器(AR10),然后两台路由器上添加多个NET地址(在不同的ISIS进程中配置),并且对新设备也连上线,相当于原本只有一条路,现在新增了一条路,此时再去拆除AR5就不会造成网络的中断了

割接

网络割接又叫网络迁移,是指运行网络物理或者逻辑上的更改(比如设备更换,升级等)

路由器分类

Level-1

ISIS协议

这里AR1和AR2属于同一区域,且都为Level 1路由器,此时他们是可以形成邻接关系且同步数据库的,但如果AR2为Level 2路由器则不能形成邻接关系

  • 负责域内路由
  • Level-1只能与属于同一区域的Level-1和Level-1-2路由器形成邻居关系,只负责维护Level-1的链路状态数据库,该LSDB包含本区域内的路由信息,到本区域外的报文转发给最近的Level-1-2路由器。
  • Level-1路由器只可能建立Level-1的邻接关系(同区域)。

Level-2

  • 负责域间路由
  • Level-2可以与相同或者不同区域的Level-2路由器或者不同区域的Level-1-2路由器形成邻居关系。Level-2路由器维护一个Level-2的LSDB,该LSDB包含区域间的路由信息。
  • Level-2路由器只可能建立Level-2的邻接关系

Level-1-2

  • 同时属于Level-1和Level-2的路由器称为Level-1-2路由器。Level-1-2路由器维护两个LSDB,Level-1的LSDB用于区域内路由,Level-2的LSDB用于区域间路由。
  • Level-1-2路由器可以与同一区域的Level-1形成Level-1邻居关系,也可以与其他区域的Level-2和Level-1-2路由器形成Level-2的邻居关系。
  • 路由器默认类型。

 

  • Level-2路由器可以与Level-2路由器建立邻接关系。
  • Level-1-2路由器可以与Level-2和Level-1-2路由器建立邻接关系。
  • 不同区域间,只能建立Level-2的邻接关系:

总结

  • level-1只能和同区域的level-1或level-1-2建立邻接
  • level-2无论是否同区域都可以和level-2以及level-1-2建立邻接

邻居Hello报文

MAC地址

单播

第一个字节的最后一位(也就是第8位)为0

组播

第一个字节的最后一位(也就是第8位)为1

广播

FFFFFFFFFFFF(12个F,全F)

为什么用MAC地址呢?

  • 因为ISIS工作在数据链路层(二层),所以用MAC地址

L1和L2路由器分别发送且侦听不同组播MAC地址的报文,两个地址是无关联的,想要互通则需要通过L12来衔接他们

邻居关系建立

两次握手的单通风险

如果当设备收到  IIH  状态就直接up,会导致本端认可对方,而对端不认可自己的情况

广播网络中邻居up后会执行 DIS  election 选举DIS(虚节点),DIS的功能类似OSPF的DR(指定路由器)

DIS对比DR

DIS

designated IS(指定中间系统,等同于OSPF中的DR)

DIS选举方法,先比较优先级,优先级一样则比较接口MAC地址(大的为优),且有抢占机制

伪节点

伪节点是指在广播网络中由DIS创建的虚拟路由器

Hello报文发送间隔

普通IS为10s

DIS为10/3s

DIS

无备份,且会抢占

因为收敛速度快,像IDS只需要20/3秒(7秒不到),不像OSPF需要40秒,并且DIS会周期发送CSNP,保障MA网络LSDB同步

  • 关于DIS和DR的作用:
    1. 进行SPF计算时,都把它当成虚节点,简化MA网络的逻辑拓扑(相同点)。
    2. 都是为了减少LSP/LSA的泛洪(相同点)。
    3. 在ISIS中还可以由DIS发送CSNP来同步链路的LSDB(ISIS扩展作用)

链路状态信息载体

LSP

对等OSPF中的LSA

LSP的刷新间隔为15分钟;

老化时间为20分钟。但是一条LSP的老化除了要等待20分钟外,还要等待60秒的零老化时延;LSP重传时间为5秒。

SNP

用于维护LSDB 的完整与同步,描述摘要信息。

  • CSNP(完整序列号协议数据单元,用于同步LSP(描述)),类似于 DD
  • PSNP(部分序列号协议数据单元,用于请求和确认LSP),类似于LSR + LSACK

伪节点LSP

伪节点(虚拟路由器)指在广播链路中才有,且由DIS产生,虽然是虚拟的但也有System ID,他的System ID是由DIS修改最后的SEL得到的,将00改成01

TLV

IS-IS协议报文的基本结构

可以通过修改TLV结构来帮助 ISIS 来扩展性能

增加新特点只需要增加新TLV即可。不需要改变整个报文的整体结构,例如增加对IPV6的支持,只需新增2个TLV即可。所以ISIS的可扩展性非常强。

链路状态信息交互

P2P

RTA发送RTB请求的LSP的同时启动LSP重传定时器,并等待RTB发送PSNP作为收到LSP的确认

如果在定时器结束的时候还没收到RTB的PSNP作为确认,则认为对端没有收到,进行重传且再次定时,直到在定时器结束前收到对端的确认

MA

  • MA网络中新加入的路由器与DIS 的LSDB同步交互过程:
    • 假设新加入的路由器RTC已经与RTB(DIS)和RTA建立了邻居关系。
    • 建立邻居关系之后,RTC将自己的LSP发往组播地址(Level-1:01-80-C2-00-00-14;Level-2:01-80-C2-00-00-15)。这样网络上所有的邻居都将收到该LSP。
    • 该网段中的DIS会把收到RTC的LSP加入到LSDB中,并等待CSNP报文定时器超时(DIS每隔10秒发送CSNP报文)并发送CSNP 报文,进行该网络内的LSDB同步。
    • RTC收到DIS发来的CSNP报文,对比自己的LSDB数据库,然后向DIS发送PSNP报文请求自己没有的LSP(如RTA和RTB的LSP就没有)。
    • RTB作为DIS收到该PSNP报文请求后向RTC发送对应的LSP进行LSDB 的同步。

路由算法

计算开销方式

ISIS中所有设备接口默认开销都是10,所以在进行路由控制的时候只能人为地去修改接口的开销值

  • 所以在网络拓扑比较大的时候,就需要大量的开销值范围提供选择配置,假设R1有两个出接口,其中接口A开销为63,如果此时需要让流量从接口A发出,那么只能将接口B的开销值改大,开销方式就需要改为Wide
  • Narrow模式(设备默认模式开销都是10,手工配置接口开销取值范围为1~63)。
  • Wide模式(设备默认模式开销都是10,手工配置接口开销取值范围是1~16777215)
  • 两种路由开销方式

ISIS计算特点

采用拓扑与网络分离的算法,加速路由的收敛速度

Full-SPF算法跟OSPF的SPF算法一致,建立完整的最短路径树

iSPF(Incremental SPF,增强/增量SPF算法):主要用于部分拓扑发生变化的情况,在这种情况下不需要重新计算整个网络拓扑,而只是将变化了的少量拓扑进行修正,从而大大节约路由计算时间

PRC(Partial Route Calculate,部分路由计算算法),主要用于只是路由信息发生变化的情况,在这种情况下不需要重新计算网络拓扑,只是根据原有的拓扑生成新的路由信息即可,从而大大节约路由计算时间

  • 如果只是路由信息的变化(拓扑没有改变),执行的就是PRC计算。
  • 后续收到的LSP更新,如果是部分拓扑的变化执行的iSPF计算。
  • 在本区域内路由器第一次启动的时候执行的是Full-SPF算法。

网络分层路由域

ISIS的骨干区域(Backbone)

  • Level-1-2级别的路由器可以属于不同的区域,在Level-1区域,维护Level-1的LSDB,在Level-2区域,维护Level-2的LSDB
  • 骨干区域无需人为配置
  • 由L2和L-1-2组成(L2和L-1-2处在不同区域也可以组成骨干区域,换而言之ISIS的骨干区域并不是以区域划分的,而是L2以及L-1-2的集合),维护L2的LSDB
  • L1在非骨干区域,维护L1的LSDB

区域边界

ISIS的区域边界为整个Router(两个接口在同一个区域)

OSPF的区域边界在Router的两个接口(两个接口在不同区域)

路由传递

L-1-2既有L1的LSDB,也有L2的LSDB,他会把L1的LSDB转发到骨干区域

ISIS对比OSPF

  • 网络类型和开销方式:
    • IS-IS协议只支持两种网络类型,且所有带宽默认开销值都是一样的,OSPF协议支持四种网络类型,且会根据不同的带宽设定相应的开销值,对帧中继,按需链路等网络类型有很好的支持。
  • 区域类型:
    • IS-IS协议分L1/L2区域,L2区域是骨干区域有全部明细路由。L1去往L2只有默认路由。OSPF协议分骨干区域,普通区域,特殊区域。普通区域和特殊区域跨区域访问需要经过骨干区域。
  • 报文类型:
    • IS-IS协议路由承载报文类型只有LSP报文且里面路由信息是不区分内部与外部的,简单高效,无需递归计算。OSPF协议路由承载报文LSA类型多样,有1/2/3/4/5/7类等。路由级别等级森严,且需要递归计算,适合精细化调度计算。
  • 路由算法:
    • ISIS协议区域内某个节点上的网段发生变化时,触发的是PRC算法,收敛比较快,计算路由的报文开销也比较小。OSPF协议由于网络地址参与了拓扑的构建,在区域内当网段地址改变触发的是i-spf算法,相对来说过程繁琐复杂些。
  • 扩展性:
    • ISIS协议任何路由信息都使用TLV传递,结构简单,易于扩展,如对IPv6的支持只增加2个TLV就解决了。且ISIS本身对IPX等协议是支持的。OSPF协议本身是为IP特定开发的,支持IPv4和IPv6的OSPF协议是两个独立的版本(OSPFv2和OSPFv3)。

ISIS开销值配置

IS-IS 开销值

IS-IS 有三种方式来确定接口的开销,按照优先级由高到底分别如下:

①接口开销:为单个接口设置开销,优先级最高。

int g0/0/0

isis cost 50

②全局开销:为所有接口设置开销,优先级中等。

isis

circuit-cost 30

③自动计算开销:根据接口带宽自动计算开销,优先级最低。

isis

bandwidth-reference 1000

auto-cost enable

isis

cost-style narrow

auto-cost enable 自动计算开销,接口开销为20。 如果是wide,接口开销为1

IS-IS接口的默认开销为10,开销类型默认为narrow,开销范围:1-63,但是在大型网络设计中,较小的度量范围不能满足实际需求。IS-IS开销类型wide,开销范围:1-16777215

查看ISIS 协议的默认参数:dis default-parameter isis

ISIS配置

缺省进程为1

如果ISIS的进程号不一致,表明他们是两条不相干的路(相当于外部路由),是读不到其他进程的路由信息的,但是可以把ISIS进程2的路由信息引入ISIS进程1中

路由器类型

缺省为L-1-2

  • 修改路由器类型方法:

isis进程下

  1. isis  进程号
  2. [AR-isis-1]is-level  level-1/level-2
  • 还需要在端口中开启isis(所有端口)

[g0/0/0]isis  enable  进程号

  • 修改system ID:进程下
  1. [AR-isis-1]network-entity  系统ID

ISIS协议

原理越简单,配置越麻烦

原理越复杂,配置越简单(STP),因为底层的东西系统帮你做了,但你得知道系统是怎么去做的基于什么样的原理,世间安得双全法,不负如来不负卿

  • 更改链路类型

ISIS协议

ISIS协议

ISIS协议

  • 直连路由通过在RE上创建loopback虚拟接口,然后在isis进程中引入直连路由

  • 想要让L1得知L2明细路由,需要将L2的路由注入L1

ISIS协议

  • 修改优先级(接口下)

ISIS协议

 

  • 区域内配置思路(1):
    • 区域49.0001的业务配置:
      • 每台router进入IS-IS进程100配置网络实体名称NET。
      • RTA在ISIS进程下配置router的level级别为level-1。RTB和RTC默认为level-1-2不用修改。
      • RTA,RTB和RTC在接口下启用ISIS协议。
      • RTA的链路接口修改其DIS的优先级为最高,让其成为DIS。
    • ISIS协议
  • 区域内配置思路(2):
    • 区域49.0002的业务配置:
      • 每台router进入进程100配置网络实体名称NET。
      • RTD和RTE在ISIS进程下配置router的level级别的level-2。
      • RTD和RTE在接口下启用ISIS协议。
      • RTD和RTE在接口修改网络类型为P2P。

ISIS协议

  • 区域间配置思路(3):
    • 进入配level-1-2路由器RTB,RTC的ISIS进程配置好网络实体名称NET。
    • 进入链路接口,启用ISIS协议。
    • 进入路由器RTE引入直连链路。
  • ISIS协议
  • 路由渗透:
    • 如果一个level-1区域有两个以上Level-1-2路由器,则区域内Level-1路由器访问其他区域会选择最近的Level-1-2路由器,但是计算的开销值只计算本区域内的,如果最近的Level-1-2路由器在Level-2区域到达目的网络的开销相对比较大,实际会造成业务次优路径。在这种场景下需要做路由渗透操作,把Level-2区域的明细路由(包括开销)引入到Level-1区域,由Level-1路由器自行计算选择最优的路径访问跨区域网络。
    • 本实例要求走最优的路径到达区域49.0002,由于RTB连接RTD的链路带宽相对比较大,作用最好让数据流走RTB。可分别在RTB和RTC的ISIS进程下引入level-2的路由到level-1。由RTA的LSDB里面掌握level-2所有的明细路由,就可以选择最优的路径到达区域49.0002。

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