ISIS

一、基本概念

  • IS-IS链路状态路由协议，使用最短路径优先算法

  • IS-IS针对OSI 七层模型设计的；工作在链路层之上的网络协议；

  • 网络类型：广播网络、P2P网络

  • 报文类型：Hello PDU、LSP、SNP

  • DIS伪节点选举（只在广播型网络）

  • 网络划分：骨干区域和非骨干区域

  • 路由器分类：Level-1路由器、Level-2路由器、Level-1-2路由器

  • 由连续的L2和L1/2路由器组成的网络就是骨干网络；L1路由器组成的网络为非骨干网络

二、地址结构

  • NSAP：网络服务访问点，由IDP和DSP组成。结构如下：

  •  IDP：相当于IP地址中的主网络号，由ISO规定，并由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

  • DSP：相当于IP地址中的子网号和主机地址，由High Order DSP（分割域）、System ID（区分主机）和SEL（服务类型）组成。

  • NEL：网络实体名称；指的是设备本身的网络层信息，可以看作是一类特殊的NSAP

    • NEL的长度与NSAP相同；最多20字节，最小8字节；
    • ISIS配置的时候只考虑NEL地址即可，NSAP不必关注；SEL=00
    • NET地址最多配置三个，注意：必须保证system ID相同

 

三、路由器级别

  • Level-1：L1路由器普通区域；建立邻居时有区域概念，不同区域不能建立邻居关系

  • Level-2：L2路由器是骨干区域；与连续的L1/2路由器组成骨干区域；没有区域概念，只能与L2和L1/2建立邻居关系

  • Level-1/2：连接L1和L2之间的路由器，类似OSPF中的ABR路由器；即可以与L1建立邻居关系，也可以与L2建立邻居关系

    • 注意：L1/2路由器维护两张lsdb库，L1和L2是分开的；
    • 两台L1/2路由直连，同区域可以建立L1和L2邻居关系，不同区域只能建立L2的邻居关系

 

四、报文格式

1、hello IIH：用于建立和维持邻居关系

  • L1 LAN IIH：广播网络中L1邻居关系建立和维护

  • L2 LAN IIH：广播网络中L2邻居关系建立和维护

  • P2P IIH：非广播网络中使用

  • hello时间默认是10s，超时时间为3倍的hello时间

2、LSP PDU：链路状态报文

  • L1 LSP：由L1或者L1/2路由器产生；

  • L2 LSP：由L2或者L1/2路由器产生；

  • 非广播链路上统一使用组播MAC地址：0900-2B00-0005

3、SNP PDU：序列号PDU

  • CSNP：完全序列号PDU，用于发布完整链路状态数据库

    • L1 CSNP

    • L2 CSNP

    • 在广播网络里，由DIS没10s发送一次

    • 在P2P网络里，只发送一次

  • PSNP：部分序列号PDU，用于请求和确认链路状态信息

    • L1 PSNP
    • L2 PSNP

注意：

  • 广播链路上：

    • L1 采用目的组播地址：0180-C200-0014
    • L2 采用目的组播地址：0180-C200-0015

  • P2P链路上：新建邻居Hello报、发送LSP等都向组播地址发送

    • 统一采用目的组播地址：0900-2B00-0005

 

五、邻居建立

  • 邻居建立必要条件：路由器级别一致、L1的邻居区域号一致、互联地址必须在同一个网段、网络类型必须一致

  • 邻居状态：

    • down：没有收到邻居的hello包
    • init：收到邻居的hello包，但是没有发现自身的mac地址，称为one-way
    • up：收到含有自己接口mac地址的hello包

  • P2P网络：

    • P2P网络不选举DIS虚节点
    • 默认是三次握手机制，兼容两次握手机制
    • isis ppp-negotiation 3-way   P2P链路上默认是3次握手机制，兼容两次握手机制
    • isis ppp-negotiation 3-way only  只采用3次握手建立邻居，不兼容两次我周
    • isis ppp-negotiation 2-way 只采用两次握手建立邻居，忽略不处理p2p adj state tlv

  • 广播网络：

    • 选举DIS，每10s由DIS发送CSNP
    • 默认情况下L1和L2都发送hello报文
    • 采用三次握手机制，邻居建立完成后，两个hello time间隔选举DIS
    • 注意：邻居列表是用接口MAC地址来标识的

  • DIS选举

    • 只在广播链路上选举DIS，具有抢占性，DIS：发送hello时间为10/3的时间
    • 默认优先级为64，优先级越大越优，0代表优先级最小相同则比较接口MAC地址，越大越优
    • 优先级取值为1-127；大小为1字节，只用到7个bit，2个7次方就是127
    • DIS分级别：在L1/2路由器之间，L1邻居选举L1的DIS，L2邻居选举L2的DIS
    • DIS作用：保证全互联，每10s发送一次csnp（邻居之间是全互联状态）
    • DIS标识：systemID.00-00【00：代表实节点，显示非0代表DIS     00：代表分片】

 

六、LSP

从报文角度分两种：L1 LSP和L2 LSP

从LSP的用途去看LSP分两种，实节点LSP和伪LSP

  • 实节点LSP相当于1类LSA，每台ISIS路由器都会产生用于描述自身直连的链路状态

  • ISIS通知实节点LSP描述P2P直连路由也描述广播型链路的直连路由伪节点相当于OSPF 2类LSA，广播型链路上有DIS产生，用于描述广播链路

  • ISIS的伪LSP携带的是纯拓扑信息，没有携带路由信息

  • LSP ID=system id+伪节点标识符-分片标识符

    • system id：标识产生该LSP路由器的system id
    • 伪节点标识符：如果等于0则表示LSP是实节点的LSP，如果非0则表示LSP是伪节点的LSP
    • 分片表示符：用于描述同一路由器产生不同的LSP

判断LSP新旧

  • 序列号越大越新

  • 如果序列号相同，则判断剩余时间是否等于0，等于0的认为是最新，同时等于0代表删除一条LSP

  • 如果都不等于0，则比较校验和越大越新，检验和相等则认为LSP一样

  • LSP：初始时间1200s，每隔15分钟即900s更新一次，seq+1

  • 重传时间：5s          老化时间：20分钟，还有60s的零老化时间

产生新的LSP的原因：

  • 邻居UP或者DOWN

  • ISIS相关接口UP或down

  • 引入的IP路由发生变化

  • 区域间的IP路由发生变化

  • 接口被赋予了新的metric值

  • 周期性更新

收到LSP处理过程：

  • 将接收的新LSP合入到自己的LSDB数据库中，并标记为flooding（泛洪）

  • 向加入isis进程的接口发送新的LSP（收到该LSP接口不发）

  • 邻居再扩散到邻居

P2P链路同步：

  • 采用目的组播地址为：0900-2B00-0005

  • P2P链路上PSNP两种作用：作为ack应答报文确认收到LSP   和   用来请求所需的LSP

  • 同步过程：
    • 两台路由器直连情况：A和B路由器先建立邻居关系

    • 建立邻居关系后A和B会先发送CSNP给对端设备，如果LSDB和CSNP没有同步，则发送PSNP请求索取缺少的LSP

    • 假设B向A发送PSNP请求缺少的LSP，A发送B请求的LSP同时启动LSP重传定时器，等待B回复PSNP应答

    • 如果重传定时器超时后还没有收到，则重新发送该LSP知道收到PSNP报文（重传时间为5s）

    • p2p链路PSNP两种作用：作为ACK的应答报文和用来请求所需的LSP

  • 更新过程：

    • 若收到一个LSP比自己本地序列号更小，则直接给对方发送自己的LSP，然后等待对方回复PSNP报文确认

    • 若收到一个LSP比自己本地序列号更大，则将更新到自己LSDB，回复一个PSNP报文确认
    • 若收到一个LSP和本地相同，通过新旧LSP判断，此处考查的如何判断一条新旧LSP

广播链路上同步：

  • L1 采用目的组播地址：0180-C200-0014

  • L2 采用目的组播地址：0180-C200-0015

  • 同步过程：

    • 新加入的路由器首先发送hello报文，与该广播域中的路由器建立邻居关系

    • 建立邻居关系后将自己的LSP发送组播地址（L1：0180-C200-0014     L2：0180-C200-0015）这样网络上所以邻居都收到该LSP

    • DIS会把收到的LSP加入到LSDB中，等到CSNP周期性泛洪时发送出去

    • 新加入的路由器收到DIS发来的CSNP报文时，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

    • DIS收到PSNP报文请求后回复对应的LSP进行LSDB同步

    • 更新过程与P2P一致，只不过更新的时候由DIS接收并发送；

 

七、路由泄露

  • 连续的L2或者L1/2路由器组成的区域为骨干区域

  • L1和L1/2路由器组成的区域为非骨干区域

  • 默认L1/2路由器将L1区域的路由泄露到骨干区域

1、骨干区域如何访问非骨干区域？

  • L1/2路由器将L1的路由作为自身直连的叶子进行描述，并通过L2的LSP携带在骨干区域泛洪

2、非骨干区域如何访问骨干区域？

  • 默认情况下L1/2路由器不会将L2的路由转化成L1的LSP在非骨干区域泛洪

  • ISIS非骨干区域类似OSPF的完全stub区域，通过缺省路由访问骨干区域

3、非骨干区域缺省路由怎么计算？

  • 由L1/2路由器产生的L1的LSP中通过ATT bit来进行缺省路由的计算

  • @ATT（骨干区域连接符）用表明L1/2的路由器和骨干区域连接，ATT置1

  • @当L1/2的路由器至少有一个不在相同区域的L2的邻居时，ATT才会置1

  • ATT比特位只会在L1的LSP的置1

4、缺省路由计算

  • 该路由的下一跳为L1/2的路由器SPF树的下一跳

  • 该路由的开销为到L1/2的路由器的SPF树的开销

5、ATT bit控制

  • attached-bit advertise always 设置ATT bit总是置1；只能在L1/2设置

  • attached-bit advertise never  设置ATT bit总是置0；针对非骨干区域不产生默认路由；

  • attached-bit avoid-learning  设置L1路由器是否不进行缺省路由的计算；同一个区域如果存在多个L1/2路由器，彼此不进行缺省路由计算，防止路由环路。

6、通过缺省路由访问骨干区域存在什么问题？

  • 次优路由

  • 无法感知明细路由状态，存在或者失效都通过缺省路由访问业务，导致带宽浪费

  • 在MPLS网络中，明细路由缺失导致MPLS网络中LSP无法正常建立

7、如何优化？

  • 手动调整缺省路由的开销，通过修改链路开销实现

  • 通过路由泄露将骨干区域的路由泄露到非骨干区域，泄露到非骨干区域的L2路由DU（Distributionbit）置1，表明该路由来自非骨干区域

8、为什么泄露到非骨干区域DU置1？

  • 由于L1的路由会默认转化成L2的路由在骨干区域泛洪，为了防止L2的路由泄露到L1区域后再次传回到骨干区域，有环路风险，所以将路由DU置1

  • L1/2路由器不会将DU=1的L1路由再次传回到骨干区域

9、非骨干区域传到骨干区域的路由为什么不会置1？

  • L2的路由默认不会传到L1的路由区域，所所以不存在环路风险

如果管理员将L2的路由器泄露到L1的区域，那么默认传到L2区域的L1路由会再次传回L1区域吗？

  • 不会，L1的路由优于L2的路由

ISIS路由优先顺序：L1>L2>DU置1的L1路由

OL：过载比特位，通过set-overload命令设置，其他路由器不会再进行SPF算法不在沿着OL=1的路由器继续往下计算SPF树，OL的路由器作为树上的末端节点；

L1/2设置ol bit后将不在执行路由泄露功能，无论是否配置路由泄露

 

八、开销值

  • Narrow：窄度量值

    • 默认开销都是10；默认模式
    • 取值范围1~63
    • 只计算narrow的LSP路由，发送narrow的LSP；可以接收wide但是不会计算，会继续向邻居泛洪

  • wide：宽度量值如果两端模式不一样，不影响邻居关系建立，但是会影响部分路由计算不完整为什么要使用宽度量值风格，因为wide支持路由打TAG

    • 取值范围1~16777215
    • 可以接收narrow但是不计算，会继续泛洪

  • 注意使用时有参数，其中有兼容模式

 

九、LSP分片

  • 当IS-IS要发布链路状态数据报文PDU中的信息量太大时，会生成很多LSP分片用来携带ISIS的信息；

  • 在IS-IS中每个系统ID都标识一个系统，每个系统最多生成256个LSP分片，当256个分片不都使用时通过增加附加系统ID，最多配置50个虚拟系统，从而使IS-IS进程最多生成13056个LSP分片

  • 工作模式：

    • mode-1：用于网络中部分路由器不支持LSP分片扩展特性
    • mode-2：用于网络中所有路由器支持LSP分片扩展特性

 

十、主机映射

  • 主机映射就是把ISIS比较长的system id变成较短的内容

 

十一、路由汇总

  1. L1/2路由器执行汇总，但是只能对自身直连的路由汇总，无法对非直连路由做汇总

  2. L1/2路由上执行区域间路由汇总，类似OSPF的ABR（泄露同时可以针对泄露路由做汇总）

  3. 在ASBR上对引入的外部路由执行汇总

  4. 汇总路由继承明细路由cost值最小的

  5. 华为ISIS汇总路由的外部路由不用分片LSP描述，而是当成自身直连的路由进行描述

  6. 当所有明细路由失效汇总路由才会失效

  7. L1/2路由器引入外部路由由指定引入路由的级别，不受泄露机制的影响

  8. 在L1/2上以L1的路由引入外部路由时，DU bit置0

  9. summary 1.0.0.0 255.0.0.0 avoid-feedback generate_null0_route

    1. avoid-feedback：用于防环，不对聚合路由进行路由计算
    2. generate_null0_route：表示防止路由环路，从而生成null 0的路由

 

十二、认证

  • 接口认证：针对L1和L2 hello报文进行认证

  • 区域认证：针对L1的SNP和LSP报文进行认证（ISIS进程下：area-authentication-mode）

  • 路由域认证：针对L2的SNP和LSP报文进行认证（ISIS进程下：domain-authentication-mode）

  • 对于区域和路由域认证可以设置为SNP和LSP分开认证

    • 本地发送LSP报文和SNP报文都携带TLV，收到LSP报文和SNP报文进行认证检查

    • 本地发送LSP报文和SNP报文携带TLV认证，对收到LSP报文认证检查，但不对收到SNP报文进行检查

    • 本地发送LSP报文和SNP报文携带TLV认证，对收到LSP报文和SNP报文都不进行认证检查

 

十三、优化

  • 链路故障，通过BFD实现毫秒级快速检测

  • I-SPF和PRC

  • LSP 生成智能定时器

    • 拓扑发生改变时会产生新的LSP通知全网，由于LSP机制可能无法及时通告给邻居。从而使网络收敛较慢
    • 根据路由信息变化的频率自动调整生成LSP的时间
    • 命令：time lsp-generation 参数

  • LSP 快速泛洪

    • 正常：收到LSP后加入到LSDB库里，等待周期性泛洪
    • 优化：收到LSP后，在路由计算之前先将小于指定数目的LSP扩散出去
    • 命令：timer spf 参数

  • SPF 算法智能定时器

    • 如果网络震荡频繁会不断产生新的LSP，从而引发路由器不算计算路由，导致消耗资源
    • 优化：根据网络震荡频繁次数，计算路由的次数会减少；
    • 命令：timer spf 参数
  • 按优先级收敛

  • 广播链路改成p2p

 

十四、TLV

  • IS-IS协议基于TLV机制来协议各项属性的

  • TLV机制运行路由协议只携带需要的TLV属性即可

  • 扩展性强，如果协议需要支持新的特性，则需要开发新的TLV属性即可

  • T：属性类型（固定类型）        L：长度        V：取值

  • BGP和思科eigrp也是基于TLV属性

  • 参考值：

 

十五、IPv6中的ISIS

  • 新增两个TLV：IPv6 Reachability TLV和IPv6 interface Address TLV

  • IPv6 Reachability（IPv6可达性）TLV：


  • IPv6 interface Address（IPv6接口地址）TLV


  • 报文：

MT多拓扑协议

  • 开启多拓扑协议，IPv4和IPv6各自计算路由的根，不共有一棵树

  • ipv6 enable topology standard  默认模式

  • ipv6 enable topology ipv6  开启多拓扑

  • 新增四种TLV：

    • Multi-Topology Identifier：多拓扑标识符（229）
    • Multi-Topology Intermediate System：多拓扑中间系统（222）
    • Multi-Topology Reachable IPv4 Prefixes：多拓扑IPv4可达信息（235）
    • Multi-Topology Reachable IPv6 Prefixes：多拓扑IPv6可达信息（237）
posted @ 2021-09-09 17:49  大韩小白  阅读(1727)  评论(0)    收藏  举报