ISIS路由选择协议研究与应用
摘要：本文在全面介绍了ISIS路由选择协议理论。第一章主要介绍路由和路由协议的概念以及分类、网络的发展状况以及主要的路由选择协议；在第二章中，接受ISIS协议中一些重要概念；第三章对该协议以及工作原理进行总体上的概况；最后一章对全文做了简要的总结，并对将来路由协议的发展以及它和其它业务的结合、对于各种网络的支持进行了展望。
关键词：ISIS；链路状态路由协议；快速收敛
0引言
近年来，随着计算机应用的发展，网络已经进入千家万户，与此同时网络的发展也日新月异。目前的网络主要向着大型化、多样化、复杂化、拓扑动态化四个方向发展。人们越来越意识到需要用坚固而灵活的IP路由选择协议来支撑不断扩张的网络，继Internet在网络世界中占据主要地位之后，陆续出现了很多IP路由选择协议，但是只有3种路由选择协议经受住了时间的考验并且被广泛部署。集成ISIS作为一个域内动态路由选择协议也是其中之一，另外两个路由选择协议是来自域间动态路由选择协议的BGP以及和ISIS同属于域内动态路由选择协议，并且是集成ISIS的竞争对手的
OSPF。ISIS报文中采用一种三元组的形式来携带不同的信息，这种方式非常有利于ISIS对于新的应用的扩展，这使得ISIS 在现代通信中的应用越来越广泛。
1路由和路由协议
路由是把信息从源穿过网络传递到目的地的行为，在路上，至少遇到一个中间节点。路由通常与桥接来对比，在粗心的人看来，它们似乎完成的是同样的事。它们的主要区别在于桥接发生在OSI参考协议的第二层（链接层），而路由发生在第三层（网络层）。这一区别使二者在传递信息的过程中使用不同的信息，从而以不同的方式来完成其任务。
路由协议是指通过在路由器之间共享路由信息来支持
可路由协议。路由信息在相邻路由器之间传递，确保所有路由器知道到其它路由器的路径。总之，路由协议创建了路由表，描述了网络拓扑结构；路由协议与路由协同工作，执行路由选择和数据包转发功能。
2 ISIS路由协议分析
ISIS路由协议即Integrated IS-IS协议，其前身是OSI体系结构的IS-IS（Intermediate System to Intermediate System）路由协议，最新的版本定义在ISO DP 10589中（对应的Internet 标准是RFC 1142）。由于TCP/IP与OSI并存于当前的网络环境中，而两种体系结构中所定义的协议和标准往往是不能互通的，这对网络互联无疑是个限制。这种情况在北美等互联
网应用较早的地区更为普遍。面对这两种体系标准的并存状况，需要路由器能够同时对TCP/IP与OSI提供支持。在这种需求下，1990年，Internet工程任务组的IS-IS工作组在OSI 的IS-IS路由协议基础上增加了对TCP/IP的支持，包括对IP 子网、可变子网掩码、基于TOS（Type of Service）的路由、外部路由（External Routing）以及一些其他IP概念的支持，制定了综合的IS-IS路由协议――ISIS，使得这一单一的路由协议能够支持纯IP环境、纯OSI环境以及IP与OSI的混和环境。
ISIS协议是典型的链路状态路由协议，用链路状态数据包（Link State PDU，LSP）来同步区域内路由器的链路状态数据库（Link state databa LSDB）。它用于在一个域（Domain）内部计算路由路由，是一种内部网关议（Interior Gateway Protocol，IGP）。
ISIS协议主要有如下的优点：
（1）快速收敛：因为其链路状态路由协议的特点，它能达到快速、无环的收敛；
（2）简单性：总体来说，ISIS是一种简单的协议。比如说它仅仅用三类型的数据包就完成了邻居发现、路由信息的交换等功能，而其他协议往往定义很多复杂的数据包。
（3）安全性：ISIS并不是一个基于IP的协议，而是一个独立的不能被由的第二层协议，因此不容易被拒绝服务或受
到针对IP路由协议的攻击。这一点可以进一步从ISIS数据包的封装形式上说明。ISIS的数据包不被封装在网络层的，而是直接封装到数据链路层。在这一点上，ISIS是独无二的，其他路由协议，都依赖于更高的层来传输数据，而ISIS有自己的三层包头（标识：0xFE），它可以看作是IP的对等层。当一个IS要发送数包时，会在数据前面加上IS-IS头，直接传送到数据链路层。数据链路层不需用ARP协议来查找相应的物理地址，ISIS头中会指定数据包要发送的多播址。
（4）可扩展性：ISIS被证明在非常大型的IP网络中有很好的性能。因此，尽管ISIS协议制定的初衷是适应双协议系统的要求，但由于IS-IS协议的诸多优点，它也成为纯IP网络中路由协议的首选之一。
3工作原理
ISIS协议完成路由的功能主要包括四个主要过程：决定、更新、转发、接收。如下图所示。下面逐一介绍各个过程的功能以及它们之间的关系。
决策过程（Decision Process）
这个过程根据路由度量（routing metrics）计算IS到达域内部所有目标地址的路由，形成路由表。如果该IS同时有分区内和分区外的连接，则分别计算一级路由和二级路由。决策过程计算路由的依据是IS的链路状态数据库，借助于更新过程的维护，链路状态数据库总是包含着最新的链路状态数
据包中信息。决策过程生成的路由存储到转发数据库中，为转发过程提供了依据。
更新过程（Update Process）
这个过程负责完成生成、接收以及传播LSP的功能。LSP 中包含了组织该数据包的IS的标识、路由度量以及邻接关系等信息。
（1）接收LSP：更新过程接收的LSP是通过接收过程获得的，在获得新的路由信息后，将更新本地的路由信息数据库，并且将LSP传播给其他IS；（2）生成LSP：除了需要周期性的生成LSP之外，在网络拓扑结构发生变化或者路由器配置改变时也将构造新的LSP；
（3）传播LSP：一级链路状态数据包将传播给在分区内部的每个IS，但是不会传播到分区之外；二级链路状态数据包将传播给域内的所有L2 IS，但是不会传播到域之外。
转发过程（Forwarding Process）
转发过程提供并管理转发数据包所需要的缓冲区。通过接收过程获得数据包后，查找转发数据库（Forwarding Database）决定转发的路由。
接收过程（Receive Process）
接收过程主要负责接收数据包并将它存放到数据库中，并根据需要将数据包传递给其他过程（如：将需要转发的数据包传送给转发过程）。
3.1协议核心机制
邻居发现
ISIS协议通过Hello协议来建立并初始化邻接关系。当IS 刚刚启动或者其接口的链接状态发生变化时便会生成Hello 包，用于发现新的邻居IS并维护原有邻接关系。当它收到另一IS反馈的Hello包时，邻接关系就建立起来了。在邻接关系建立之后，下一步就需要与新的邻居IS进行链路状态信息的交换。
链路状态信息的同步
为了建立区域内统一的拓扑观点，域内部的IS需要同步链路状态信息。ISIS协议利用LSP和SNP包（包括CSNP和PSNP）进行链路状态信息的同步。当IS之间刚刚建立邻接关系时需要进行链路信息的同步，已经建立邻接关系的IS之间也需要周期性的同步。
广播网络内，当两个IS之间建立起新的邻居关系――假设分别为ISA（DIS）与ISB，作为DIS的ISA将组织CSNP向ISB描述自己的链路状态信息数据库，这个描述信息包括数据库中每一条LSP的如下字段：
ISB收到CSNP之后，将对比自己的数据库，如果存在自己没有的链路状态信息，ISB将用PSNP包封装这些信息的描述并发送给ISA。这个PSNP包就是ISB的请求。ISA根据PSNP 包组织发送数据库中被请求的LSP，使得ISB能够更新自己的
链路状态数据库。如果ISB的数据库中有CSNP中没有的LSP，则ISB直接发送这些LSP给ISA。这样，ISA与ISB的数据库便完成了同步。
利用SNP和LSP数据包进行链路状态数据库的同步，是ISIS协议能够达到快速收敛的一个重要原因。
让我们来设想如下的邻居发现后的数据同步过程。先考虑场景1：
假设ISA与ISB已经稳定运行了一段时间，ISA的优先级高于ISC和ISB。与ISA、ISB相连的是一个拓扑复杂的网络。当ISC刚刚建立与ISA的邻接关系时，很显然它需要从ISA处获知大量的链路状态信息。ISA发送CSNP、ISC发送PSNP，并利用LSP传送链路状态数据库的内容。在这个场景下，ISIS 协议的数据同步过程似乎是比直接交换相邻IS的数据库更
为麻烦。但是，我们再分析一下场景2：
与场景1基本类似，唯一不同的是我们假设ISB与ISC
的邻接关系也已经建立了一段时间。这时，新的链路在ISA 与ISC形成，它们需要同步链路状态数据库。首先，ISA发送CSNP，这时，ISC会发现ISA的大部分链路状态都是自己已知的！因此需要利用LSP交换的信息非常之少。这种场景下的同步过程达到了快速高效的收敛效果。
事实上，在实际网络中存在着大量的拓扑冗余，因此，第二种场景发生的可能性要远远大于第一种。ISIS的这种数
据同步机制有着良好的效果。
DIS的选举机制
早期ISIS协议中，子网被看做虚节点PN，并由其DIS负责生成子网的链路状态信息数据包。这里的DIS是在利用Hello协议进行邻居发现的过程中完成选举的，选举依据两个条件：（1）该IS在子网中拥有最高优先级。优先级体现在该IS发出的Hello包的PRIORITY字段值上。（2）如果最高优先级的IS不唯一，则MAC地址最大的IS必定为DIS。DIS的选举是抢占式的，因此，任意时刻子网的DIS具有确定性。
LSP的传播机制
ISIS协议中规定一旦链路状态发生变化，便生成新的LSP 来包含新或ES邻居并除掉已经失效的邻接关系。LSP在网络内传播的传播机“Flooding”，就是每个IS将接收到的新的LSP 发送给所有处于同一域的居（除了该LSP的发送邻居之外），使得LSP迅速被域内部所有可达的收。
能够引起ISIS传播LSP的原因主要有以下几种：
4 结论
现代通信网络飞速发展，每时每刻都会有大量的网络设备和终端加入网络，如果没有健壮的网络协议的支持，是不可能完成如此大规模、大数据量的通信的。ISIS协议是一种得到广泛应用的、功能强大的内部网关路由选择协议，它既适合IP网络又适合CLNP网络。实践证明，在IP世界里，ISIS
路由选择协议是应用于ISP网络中的IGP协议OSPF唯一的可替代协议。随着各种新型业务的出现，增加了对路由器特性的要求，比如VPN、流量工程等，这些新的功能如何在网络中实现，还需要借助于路由协议。建立一条隧道，预留一些带宽，这些信息如何在网络中进行协商，也必须承载在路由协议之上。本文中介绍了三元组的概念，ISIS协议的灵活、易于扩展也就应为三元组的出现，当出现一个新的业务时，只需要重新定义一个新的三元组，将此三元组加入一个LSP 中便可以将信息进行传输了。正因为这种灵活性，ISIS在新业务飞速发展的现代通信中逐步显示出其优势，有越来越多的ISP都在逐步转向ISIS协议。ISIS协议在现代通信中正逐步的巩固着自己的核心地位。
可以肯定的说，在将来路由协议的发展道路上，必将是更加的独立化、模块化，ISIS协议作为其中的核心代表在我们可见的时代能够体现出这种优势，不论将来可能会出现什么更加优越的路由协议，路由协议乃至网络的发展趋势是不会变的，随着社会的进步，人们需求的增加，必将朝着分工越来越明确，各模块协作性越来越好的方向走去。
参考文献
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I S I S协议题目有答案 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
一、填空题：（每空4分） 1. IS-IS的IS是___intermediate___________的缩写。 2.IS-IS最早是为_CLNS（connectless network service 无连接网络服务）设计的 动态路由协议，是一种基于_链路状态算法___的IGP（内部网关）路由协议。 3.ISIS支持的网络类型有___P-2-P网络__，__广播网络__，_IS-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_。 4.IS-IS的LSP的生存时间为 1200秒 5.ISIS协议中的DIS相当于OSPF中的 DR, SysID相当于OSPF中的 router ID。 二、多选题：（每题5分） 1.LSP标识由那些部分组成___ABD______ A)系统标识System ID B)伪节点ID C)LSP序列号 D)LSP编号 2.一个IS-IS路由器想和其它区域的路由器形成邻居关系，它可以是 _BC____ A)L1路由器 B)L2路由器 C)L1/L2路由器 D)类型没有限制 3.IS-IS的PDU有如下ABD_____几种类型 A)HELLO B)LSP C)LSP ACK D)CSNP
4.下列说法正确的是：ABCD A、区域之间通过L2(L1/L2)路由器相连接 B、一个路由器目前最多有3个Area ID(IOS和VRP的实现) C、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 D、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。 简答题：（每题20分） 1.ISIS协议中DIS的选取规则 1)DIS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 2)Level-1和Level-2的DIS是分别选举的，选举结果可能不是同一个DIS 3)DIS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 4)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 5)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） 2. 简述IS-IS协议与OSPF协议不同点 IS-IS最初是为ISO的标准协议，为CLNS（connectless network service 无连接网络服务）设计的，后来增加了对IP的支持；而OSPF一开始就是IETF为IP网络设计的；由于IS-IS历史上是为CLNS路由而制定的，发展比较缓慢，对于IP的支持很多地方需要改进，虽然已经提出了draft，但大部分还没有形成RFC，CNLP （connectless network protocol 无连接网络协议）和IP双环境使用的优势并不明显，是一个不是很成熟的协议； OSPF是专门为IP设计的，更适合IP的路由，发展成熟，标准化程度高，支持厂商多，使用多缺点暴露多，改进也多。 IS-IS协议直接在链路层上运行，报文直接封装在链路层报文中，支持CLNS、IP 等多种协议；OSPF报文封装在IP中，只支持IP协议； IS-IS协议中整个路由器只能全部属于一个区域，区域边界位于两个路由器之间，路由器的LSDB按Level来维护；而OSPF按接口来，一个路由器可以属于多个区域，为每个区域维护一个LSDB数据库； OSPF通过特殊的区域ID Area0区来定义骨干区，而IS-IS是通过连续的L2路由器来组成骨干区； IS-IS的采用的Hello协议比较简单，OSPF比较复杂；而且IS-IS检查比较宽松，邻居之间的Hello和Dead等间隔不一定必须一样，不象OSPF要求必须一致才能形成邻居关系；
ISIS是一个分级的链接状态路由协议，基于DECnet PhaseV 路由算法。ISIS可以在不同的子网上操作，包括广播型的LAN、WAN和点到点链路。ISIS是一个链接状态协议，实际上与OSPF非常相似，它也使用Hello协议寻找毗邻节点，使用一个传播协议发送链接信息。ISIS消息使用序列号，但它只是一个简单的加法计数器。当计数器计到最大值时，一个ISIS路由器没有别的选择，只能伪造一个错误触发对所有旧信息的刷新。然而，因为序列号有3 2 比特长，使得到达最大值之前有很大的序列号空间，所以这不是什么问题。但是，至少存在两个技术问题：ISIS使用一个小的度量值（6 比特），严重限制了能与它进行转换的信息；而且链接状态也只有8 比特长，路由器能通告的记录只有256个。一个非技术问题是ISIS受OSI 约束，使得与OSPF相比它的发展比较缓慢。这个限制的原因是由于SPF的要求；但现在的Wide-metric 使这个范围变成24位的扩展解决了这个问题。 一个非技术问题是ISIS受OSI约束，使得以前与OSPF相比它的发展比较缓慢。但现在的ISIS在非OSI即RFC方面（Integrated）ISIS有了很多的扩展使得他的发展比OSPF更容易实现对新的要求的支持如IPV6或者TE而且更简单易实现 一个路由器是intermediate system(IS)，一个主机就是end system(ES)，在一个主机和路由器之间运行的协议叫ES-IS，路由器与路由器之间运行的协议是IS-IS 一个subnetwork属下的接口叫：subnetwork point of attachment(SNPA)，它只是一个概念上的东西，实际上它是一个subnetwork提供的服务点，由SPNA定义的，不是实际的物理界面，SNPA的概念特性对应于子网的概念特性。 PDU：就是一个OSI层上的一个节点到它的另一端(peer)的对应层上的节点，所以一个帧也叫做Date Link PDU(DLPDU)，也因此一个网络层的packet也叫做network PDU(NPDU)，这个date unit功能类拟于OSPF的LSA，我们称它为Link State PDU(LSP)，与LSA不同的是它封装在OSPF报头之后，然后才到IP 数据包。 an LSP is itself a packet. ===================== ISIS AREAS ===================== ISIS和OSPF一样建立一个双层分级结构拓扑，但和OSPF不同的是ISIS划分area是连接中，也就是说两台路由器中间来划分area L1_Router---------|----------L2_Router 以上的竖线就是ISIS划分的area的地方，而OSPF则不是，它是在一个路由器当中划分的，一个路由器中只要有两个接口接到不同的area，这个路由器就叫做ABR area0-------ABR_Router------area1 ISIS中对路由器的称呼又和OSPF又所不同，它只有三类，一个是完全在一个area内的，OSPF叫内部路由器，ISIS叫L1，而OSPF的ABR在ISIS中叫做L1/L2，还有一类是backbone里的路由器，全都叫做L2，这样，L1/L2路由器就会维护两个line state datebase，而与ABR不同的是，L1/L2路由器不通告L2的路由给L1，因此所有的L1路由器永远不会知道area外的路由，这种情况和OSPF的tutally stubby area
一、填空题：（每空4分） 1.IS-IS的IS是___intermediate___________的缩写。 2.IS-IS最早是为_CLNS（connectless network service 无连接网络服务）设计的动 态路由协议，是一种基于_链路状态算法___的IGP（内部网关）路由协议。 3.ISIS支持的网络类型有___P-2-P网络__，__广播网络__，_IS-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_。 4.IS-IS的LSP的生存时间为1200秒 5.ISI S协议中的DIS相当于OSPF中的DR, SysID相当于OSPF中的router ID。 二、多选题：（每题5分） 1.LSP标识由那些部分组成___ABD______？ A)系统标识System ID B)伪节点ID C)LSP序列号 D)LSP编号 2.一个IS-IS路由器想和其它区域的路由器形成邻居关系，它可以是_BC____ A) L1路由器 B) L2路由器 C) L1/L2路由器 D) 类型没有限制 3.IS-IS的PDU有如下ABD_____几种类型？ A)HELLO B)LSP C)LSP ACK D)CSNP
4.下列说法正确的是：ABCD A、区域之间通过L2(L1/L2)路由器相连接 B、一个路由器目前最多有3个Area ID(IOS和VRP的实现) C、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 D、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。 简答题：（每题20分） 1.ISIS协议中DIS的选取规则? 1)DIS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 2)Level-1和Level-2的DIS是分别选举的，选举结果可能不是同一个DIS 3)DIS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 4)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 5)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） 2. 简述IS-IS协议与OSPF协议不同点？ IS-IS最初是为ISO的标准协议，为CLNS（connectless network service 无连接网络服务）设计的，后来增加了对IP的支持；而OSPF一开始就是IETF为IP网络设计的；由于IS-IS历史上是为CLNS路由而制定的，发展比较缓慢，对于IP的支持很多地方需要改进，虽然已经提出了draft，但大部分还没有形成RFC，CNLP（connectless network protocol 无连接网络协议）和IP双环境使用的优势并不明显，是一个不是很成熟的协议； OSPF是专门为IP设计的，更适合IP的路由，发展成熟，标准化程度高，支持厂商多，使用多缺点暴露多，改进也多。 IS-IS协议直接在链路层上运行，报文直接封装在链路层报文中，支持CLNS、IP 等多种协议；OSPF报文封装在IP中，只支持IP协议； IS-IS协议中整个路由器只能全部属于一个区域，区域边界位于两个路由器之间，路由器的LSDB按Level来维护；而OSPF按接口来，一个路由器可以属于多个区域，为每个区域维护一个LSDB数据库； OSPF通过特殊的区域ID Area0区来定义骨干区，而IS-IS是通过连续的L2路由器来组成骨干区； IS-IS的采用的Hello协议比较简单，OSPF比较复杂；而且IS-IS检查比较宽松，邻居之间的Hello和Dead等间隔不一定必须一样，不象OSPF要求必须一致才能形成邻居关系； IS-IS的LSP生存时间是从15分钟(可配置)往下计算到0来清除旧的LSP，而OSPF
一、填空题：（每空4分） 1. IS-IS的IS是___intermediate___________的缩写。 2.IS-IS最早是为_CLNS（connectless network service 无连接网络服务）设计的 动态路由协议，是一种基于_链路状态算法___的IGP（内部网关）路由协议。 3.ISIS支持的网络类型有___P-2-P网络__，__广播网络__，_IS-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_。 4.IS-IS的LSP的生存时间为 1200秒 5.ISIS协议中的DIS相当于OSPF中的 DR, SysID相当于OSPF中的 router ID。 二、多选题：（每题5分） 1.LSP标识由那些部分组成___ABD______？ A)系统标识System ID B)伪节点ID C)LSP序列号 D)LSP编号 2.一个IS-IS路由器想和其它区域的路由器形成邻居关系，它可以是_BC____ A) L1路由器 B) L2路由器 C) L1/L2路由器 D) 类型没有限制 3.IS-IS的PDU有如下ABD_____几种类型？ A)HELLO B)LSP C)LSP ACK D)CSNP
4.下列说法正确的是：ABCD A、区域之间通过L2(L1/L2)路由器相连接 B、一个路由器目前最多有3个Area ID(IOS和VRP的实现) C、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 D、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。 简答题：（每题20分） 1.ISIS协议中DIS的选取规则? 1)DIS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 2)Level-1和Level-2的DIS是分别选举的，选举结果可能不是同一个DIS 3)DIS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 4)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 5)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） 2. 简述IS-IS协议与OSPF协议不同点？ IS-IS最初是为ISO的标准协议，为CLNS（connectless network service 无连接网络服务）设计的，后来增加了对IP的支持；而OSPF一开始就是IETF为IP网络设计的；由于IS-IS历史上是为CLNS路由而制定的，发展比较缓慢，对于IP的支持很多地方需要改进，虽然已经提出了draft，但大部分还没有形成RFC，CNLP（connectless network protocol 无连接网络协议）和IP双环境使用的优势并不明显，是一个不是很成熟的协议； OSPF是专门为IP设计的，更适合IP的路由，发展成熟，标准化程度高，支持厂商多，使用多缺点暴露多，改进也多。 IS-IS协议直接在链路层上运行，报文直接封装在链路层报文中，支持CLNS、IP 等多种协议；OSPF报文封装在IP中，只支持IP协议； IS-IS协议中整个路由器只能全部属于一个区域，区域边界位于两个路由器之间，路由器的LSDB按Level来维护；而OSPF按接口来，一个路由器可以属于多个区域，为每个区域维护一个LSDB数据库； OSPF通过特殊的区域ID Area0区来定义骨干区，而IS-IS是通过连续的L2路由器来组成骨干区； IS-IS的采用的Hello协议比较简单，OSPF比较复杂；而且IS-IS检查比较宽松，邻居之间的Hello和Dead等间隔不一定必须一样，不象OSPF要求必须一致才能形成邻居关系； IS-IS的LSP生存时间是从15分钟(可配置)往下计算到0来清除旧的LSP，而OSPF 是从0往最大值涨到60分钟(周期不可配置)来清除更新旧的LSA的；
IS-IS路由协议中文教程v1.0 Chapter 0 Preface （第零单元序言） Statement（说明） 本文实际上是思科BSCI（Building Scalable Cisco Internetworks）一书中第七单元（Configuring IS-IS Protocol）的读书笔记，目前有关IS-IS的中文资料较少，故整理此笔记以方便那些英文水平一般的网络技术工作者学习，因为本人也系IS-IS路由协议的初学者，故文中可能存在一些由于理解偏差而导致的错误，恳请朋友们不吝赐教。 为了便于大家理解，本文在讲述OSI协议时将尽可能的将其与大家所熟知的TCP/IP协议进行比照，在讲述IS-IS路由协议时则尽可能的将其与OSPF路由协议进行比照，这也是Cisco System BSCI Student Guide一书中所采用的方法。 本文可自由传播和使用，但请保留作者信息，请尊重我的劳动，谢谢！ Outline（提纲） 1、 OSI协议和IS-IS路由协议简介 2、 IS-IS路由协议工作原理 3、通过集成的IS-IS路由协议实现IP与OSI协议的路由 4、集成的IS-IS路由协议配置与排故 About author（关于作者） Climber（登峰）from Changchun City，Jilin Prov. Surf on the net for six years，Wander regularly in the cisco forum of netease Discussion is welcome! e-mail:tiejun@https://www.doczj.com/doc/5d15963432.html, or climbmount@https://www.doczj.com/doc/5d15963432.html, Deeply appreciated my secretary for her help!??????????
OSPF与ISIS协议
目录 1.OSPF路由协议 (1) 1.1基本概念和术语 (1) 1.2协议操作 (2) 2.ISIS路由协议 (3) 2.1ISIS路由协议介绍 (3) 2.2IS-IS 路由协议相关概念 (3) 2.3IS-IS路由协议适用的链路类型 (4) 2.4IS-IS 路由协议结构 (4) 2.5IS-IS路由协议使用的报文 (4) 3.IS-IS与OSPF的比较 (5) 3.1相同点 (5) 3.2不同点 (6)
1. OSPF路由协议 OSPF是一种典型的链路状态路由协议。采用OSPF的路由器彼此交换并保存整个网络的链路信息，从而掌握全网的拓扑结构，独立计算路由。因为RIP路由协议不能服务于大型网络，所以，IETF的IGP工作组特别开发出链路状态协议——OSPF。目前广为使用的是OSPF第二版，最新标准为RFC2328。 OSPF作为一种内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP），用于在同一个自治域（AS）中的路由器之间发布路由信息。区别于距离矢量协议(RIP)，OSPF具有支持大型网络、路由收敛快、占用网络资源少等优点，在目前应用的路由协议中占有相当重要的地位。 1.1 基本概念和术语 1. 链路状态 OSPF路由器收集其所在网络区域上各路由器的连接状态信息，即链路状态信息（Link-State），生成链路状态数据库(Link-State Database)。路由器掌握了该区域上所有路由器的链路状态信息，也就等于了解了整个网络的拓扑状况。OSPF路由器利用“最短路径优先算法(Shortest Path First, SPF)”，独立地计算出到达任意目的地的路由。 2. 区域 OSPF协议引入“分层路由”的概念，将网络分割成一个“主干”连接的一组相互独立的部分，这些相互独立的部分被称为“区域” (Area)，“主干”的部分称为“主干区域”。每个区域就如同一个独立的网络，该区域的OSPF路由器只保存该区域的链路状态。每个路由器的链路状态数据库都可以保持合理的大小，路由计算的时间、报文数量都不会过大。 3. OSPF网络类型 根据路由器所连接的物理网络不同，OSPF将网络划分为四种类型：广播多路访问型（Broadcast MultiAccess）、非广播多路访问型（None Broadcast MultiAccess，NBMA）、点到点型（Point-to-Point）、点到多点型（Point-to-MultiPoint）。 广播多路访问型网络如：Ethernet、Token Ring、FDDI。NBMA型网络如：Frame Relay、X.25、SMDS。Point-to-Point型网络如：PPP、HDLC。 4. 指派路由器（DR）和备份指派路由器（BDR） 在多路访问网络上可能存在多个路由器，为了避免路由器之间建立完全相邻关系而引起的大量开销，OSPF要求在区域中选举一个DR。每个路由器都与之建立完全相邻关系。DR 负责收集所有的链路状态信息，并发布给其他路由器。选举DR的同时也选举出一个BDR，在DR失效的时候，BDR担负起DR的职责。 点对点型网络不需要DR，因为只存在两个节点，彼此间完全相邻。协议组成OSPF 协议由Hello协议、交换协议、扩散协议组成。本文仅介绍Hello协议，其他两个协议可参考RFC2328中的具体描述。
ISIS路由选择协议研究与应用 摘要：本文在全面介绍了ISIS路由选择协议理论。第一章主要介绍路由和路由协议的概念以及分类、网络的发展状况以及主要的路由选择协议；在第二章中，接受ISIS协议中一些重要概念；第三章对该协议以及工作原理进行总体上的概况；最后一章对全文做了简要的总结，并对将来路由协议的发展以及它和其它业务的结合、对于各种网络的支持进行了展望。 关键词：ISIS；链路状态路由协议；快速收敛 0引言 近年来，随着计算机应用的发展，网络已经进入千家万户，与此同时网络的发展也日新月异。目前的网络主要向着大型化、多样化、复杂化、拓扑动态化四个方向发展。人们越来越意识到需要用坚固而灵活的IP路由选择协议来支撑不断扩张的网络，继Internet在网络世界中占据主要地位之后，陆续出现了很多IP路由选择协议，但是只有3种路由选择协议经受住了时间的考验并且被广泛部署。集成ISIS作为一个域内动态路由选择协议也是其中之一，另外两个路由选择协议是来自域间动态路由选择协议的BGP以及和ISIS同属于域内动态路由选择协议，并且是集成ISIS的竞争对手的
OSPF。ISIS报文中采用一种三元组的形式来携带不同的信息，这种方式非常有利于ISIS对于新的应用的扩展，这使得ISIS 在现代通信中的应用越来越广泛。 1路由和路由协议 路由是把信息从源穿过网络传递到目的地的行为，在路上，至少遇到一个中间节点。路由通常与桥接来对比，在粗心的人看来，它们似乎完成的是同样的事。它们的主要区别在于桥接发生在OSI参考协议的第二层（链接层），而路由发生在第三层（网络层）。这一区别使二者在传递信息的过程中使用不同的信息，从而以不同的方式来完成其任务。 路由协议是指通过在路由器之间共享路由信息来支持 可路由协议。路由信息在相邻路由器之间传递，确保所有路由器知道到其它路由器的路径。总之，路由协议创建了路由表，描述了网络拓扑结构；路由协议与路由协同工作，执行路由选择和数据包转发功能。 2 ISIS路由协议分析 ISIS路由协议即Integrated IS-IS协议，其前身是OSI体系结构的IS-IS（Intermediate System to Intermediate System）路由协议，最新的版本定义在ISO DP 10589中（对应的Internet 标准是RFC 1142）。由于TCP/IP与OSI并存于当前的网络环境中，而两种体系结构中所定义的协议和标准往往是不能互通的，这对网络互联无疑是个限制。这种情况在北美等互联
第三章IS-IS 路由协议 3.1 概述 在随着互联网的演化而出现的所有IP 路由协议中，只有3 种路由协议经受住了考验，这就是BGP、OSPF、IS-IS。 什么是IS-IS协议呢？ IS-IS就是Intermediate System-Intermediate System 就是中间系统－中间系统，当前的IS-IS规范中把网络节点叫做中间系统，其他协议比如OSPF把节点叫做路由器。在IS-IS中，路由器被描述为是一个中间系统(Intermediate System,IS)，主机被描述为端系统(End System,ES)。因此提供主机和路由器之间的通信的协议即为ES-IS；而路由器之间的通信即为IS-IS。 国际标准化组织，也就是现在ITU 指定了OSI 七层模型，最初网络服务只定义了面向连接的通信服务（CONS），随后做了修订，定义了无连接通信的功能，叫CLNS；和面向连接服务CONS不同的是在转发数据包的网络设备间无需预先定义端到端的路径。 CLNS由CLNP、IS-IS、ES-IS等ISO 协议支持。 CLNS、ES-IS、IS-IS 等都是独立的网络层协议，与之形成对比的是TCP/IP协议，共存于OSI的第三层。编码格式： ●CLNP：0x81 ●ES-IS：0x82 ●IS-IS：0x83 CLNP类似于IP协议，CLNP定义为独立于数据链路层。 IP 是TCP/IP协议族唯一的网络层协议，包括路由协议和用户数据都封装在IP 包内；而CLNP、ES-IS、IS-IS 协议都是网络层协议，分别被封装在数据链路层的帧内，这也是ISIS 比IP安全的一个重要原因。 看看数据包的格式图例： 其实简单的可以理解为： ●IP协议相当于CLNS 都是无连接的； ●IP包相当于CLNP包； ●OSPF为IP包进行路由、而ISIS则是为CLNP包提供路由服务。 什么是ES-IS？
ISIS路由协议配置 原理概述 IS-IS最初是国际标准化组织ISO（the International Organization for Standardization）为它的无连接网络协议CLNP（Connectionless Network Protocol）设计的一种动态路由协议。 为了提供对IP的路由支持，IETF在RFC1195中对IS-IS进行了扩充和修改，使它能够同时应用在TCP/IP和OSI环境中，修改后的IS-IS协议被称为集成化IS-IS （Integrated IS-IS或Dual IS-IS）。 IS-IS属于内部网关协议IGP（Interior Gateway Protocol），用于自治系统内部。IS-IS是一种链路状态协议，使用最短路径优先SPF（Shortest Path First）算法进行路由计算，与OSPF协议有很多相似之处。 为了支持大规模的路由网络，IS-IS在路由域内采用两级的分层结构。一个大的路由域被分成一个或多个区域（Areas）。区域内的路由通过Level-1路由器管理，区域间的路由通过Level-2路由器管理。 运行IS-IS协议的网络与OSPF的多区域网络拓扑结构非常相似。其中骨干区域中所有设备一般为Level-2路由器。非骨干区域通过Level-1-2路由器与骨干路由器相连，区域内部一般是Level-1路由器。IS-IS的骨干网（Backbone）指的不是一个特定的区域，即区域号可以不同。 这种组网方案也体现出IS-IS与OSPF的不同点。在OSPF中，区域之间的路由需要通过骨干区域转发，只有在同一个区域内才使用SPF算法。而IS-IS不论是Level-1还是Level-2路由，都采用SPF算法，分别生成最短路径树SPT（Shortest Path Tree）。 实验目的 ●掌握配置IS-IS路由协议的基本方法 ●掌握不同网络环境使用IS-IS的方法 ●掌握修改IS-IS开销的方法 ●掌握IS-IS认证的方法 ●掌握IS-IS特性优化的方法 ●理解掌握IS-IS聚合特性 ●掌握IS-IS不同区域的渗透技术 ●掌握下放缺省路由的方法
ISIS路由协议详解 1、基本概念 IS-IS，即中间系统（Intermediate System）到中间系统的域内路由信息交换协议，它最初是由国际标准化组织ISO为它的无连接网络协议设计的一种动态路由协议。为了提供对IP的路由支持，IETF对IS-IS进行了扩充和修改，使它能够同时应用在TCP/IP和OSI环境中，称为集成化IS-IS。IS-IS属于内部网关协议（IGP），是一种链路状态协议，使用最短路径优先算法进行路由计算。 在IS-IS系统中，IS相当于TCP/IP系统中的路由器，是IS-IS协议中生成路由和传播路由信息的基本单元；ES相当于TCP/IP中的主机系统。ES不参与路由协议的处理，在ISO 中使用专门的ES-IS协议定义终端系统与中间系统间的通信，而在TCP/IP网络中，使用ARP、DHCP等协议取代ES-IS协议；RD（路由域）相当于TCP/IP中的自治系统；Area是路由域的细分单元，与OSPF概念相同。 OSI给IS-IS定义了4个路由级别，即level-0到level-3。Level-0存在于ES与IS 之间，由ES-IS协议来完成，在TCP/IP网络中，这个级别由ARP协议完成；Level-1路由存在于同一个区域内的不同IS间，又称为区域内路由。当IS要发送报文到另外一个IS时，查看报文中的目的地址，发现其位于区域内的不同子网，则IS会选择最优的路径进行转发；如果目的地址不在同一个区域，则IS把数据转发到本区域内最近的Level-1-2路由器上，然后由Level-1-2路由器负责数据转发；Level-2路由存在于同一路由域内的区域间，又称域间路由。Level-3路由存在于路由域间，每个路由域相当于一个自治系统。在TCP/IP系统中，Level-3由BGP协议来完成。 Level-1路由器负责区域内的路由，它只维护一个Level-1的LSDB，该LSDB包含本区域的路由信息，到区域外的报文转发给最近的Level-1-2路由器；Level-2路由器负责区域间的路由，它维护一个Level-2r LSDB，该LSDB包含区域间的路由信息，所有Level-2路由器和Level-1-2路由器组成路由域的骨干网，负责不同区域间通信，骨干网必须是物理连续的；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。
基本概念 IOS提出的OSI协议栈 IS--中间系统－－－＝路由器 ES－端系统＝＝PC CLNS－－无连接网络服务＝IP服务 /CLNP＝无连接网络协议＝IP协议 /IS-IS＝＝OSPF/EIGRP /ES-IS＝＝ARP /IGMP CLNS地址== 特殊的一种NET=＝网络实体名AFI一个字节47代表全球49代表私有+区域（2个字节）+系统ID（6个字节）+一个字节的NSEL（00）（十个字节） IETF 172.16.1.1/24 ISIS是两层路由，分为L1与L2 其中L1是在区域内做路由，L2是在区域间做路由，在区域内路由是通过系统ID 在区域之间路由是通过区域 集成的ISIS＝＝同时可以为CLNS地址及IP地址做路由 协议特点：适合大型的网络是一个链路状态协议，支持VLSM，使用SPF算法通过LSP 来发送链路信息（LSP==LSU）有L1 LSP与L2 LSP OSPF只同步了一个数据库而ISIS维护两个数据库，一个是L1，一个是L2 这两者是独立的而L1/L2路由器同时维护两个数据库，类似OSPF中的ABR＝＝＝＝ ISIS邻居建立过程及报文HELLO/LSP/CSNP/PSNP＝＝＝ HELLO报文用来建立邻居IIH（IS-IS）ISH ESH---
IIH＝＝在同步串行接口发送的是L1/L2的IIH－－－10S 在以太网接口发送的是L1 IIH L2 IIH－－－－在以太网接口会进行DIS选举（指定中间系统优先级最高的成为DIS 如果优先级一样，则MAC地址最大的为DIS 默认优先级为64 DIS是抢占没有备份DIS 优先级为零也是可以建立邻居的L1与L2是分开选择）DIS 3.3S 发送一次其它10S CSNP－－－完全系列号报文（DBD） PSNP------部份系列号报文（LSACK/LSR） LSP----链路状态数据包（LSU）－－－－ ISIS路由机制: L1只维护区域内拓扑，是通过系统ID来构造——没有学习到L2的数据库，就相当于OSPF 的完全末节区域 L2维护区域间的拓扑，是通过区域号来维护的，类似OSPF的区域零并且L1/L2路由器会将L1的路由通告给L2（类似OSPF的ABR） L1的路由器访问其它区域的路由时，是将包发送给离自己最近的L1/L2路由器（如何知道的？是在发送L1的数据库时，如果ATT=1 则代表其连接到L2） 报文：HELLO CSNP PSNP LSP 邻居建立邻居表 拓扑表 路由表115 10 区域/LEVEL/邻接/DIS/网络类型（只有点到点与广播两种网络类型）/路由泄露 ISIS配置:基本配置及查看命令高级配置之:重分发/默认路由/汇总/认证＝＝
IS-IS 协议上机实验 1. 学习目标 1. 掌握IS-IS 协议的配置 2. 掌握IS-IS 协议的基本调试 3. 掌握IS-IS 协议的基本故障排除 2. 实验步骤： 2.1 IS-IS 协议的基本配置 实验环境： A r e a : 86.0001Area 86.0002 1.1.1.0/30.1 .2 2.2.2.0/30.1.2 L0: 20.1.1.1/24 L0: 30.1.1.1/24 L0: 40.1.1.1/24 RTA RTB RTC 图1 IS-IS 协议上机组网图 本实验中NET 的配置采用扩展Loopback 0的IP 地址获得，RTA 为L1路由器；RTB 为L12路由器，与RTA 连接的接口为L1接口，与RTC 连接的接口为L2接口；RTC 为L2路由器。 RTA 的配置命令： [rta]isis [rta-isis]network-entity 86.0001.0200.0100.1001.00 [rta-isis]is-level Level-1 [rta-LoopBack0] ip address 20.1.1.1 255.255.255.255 [rta-LoopBack0] isis enable [rta-Ethernet1/0] ip address 1.1.1.1 255.255.255.252 [rta-Ethernet1/0] isis enable [rta-Ethernet1/0]isis circuit-level level-1 RTB 的配置：
[rtb]isis [rtb-isis] network-entity 86.0001.0300.0100.1001.00 [rtb-Ethernet4/1/0] ip address 1.1.1.2 255.255.255.252 [rtb-Ethernet4/1/0] isis enable [rtb-Ethernet4/1/0] isis circuit-level level-1 [rtb-Ethernet5/0/0] ip address 2.2.2.1 255.255.255.252 [rtb-Ethernet5/0/0] isis enable [rtb-Ethernet5/0/0]is circuit-level level-2 RTC的配置： [rtc]isis [rtc-isis] network-entity 86.0002.0400.0100.1001.00 [rtb-isis]is-level level-2 [rtc-Ethernet5/0/0] ip address 2.2.2.2 255.255.255.252 [rtc-Ethernet5/0/0] isis enable [rtc-Ethernet5/0/0]is circuit-level level-2 [rtc-LoopBack0] ip address 40.1.1.1 255.255.255.255 [rtc-LoopBack0] isis enable 查看RTA的路由表： [rta]display ip routing-table Routing Table: public net Destination/Mask Proto Pre Cost Nexthop Interface 0.0.0.0/0 IS-IS 15 10 1.1.1.2 Ethernet1/0 1.1.1.0/30 DIRECT 0 0 1.1.1.1 Ethernet1/0 1.1.1.1/32 DIRECT 0 0 127.0.0.1 InLoopBack0 2.2.2.0/30 IS-IS 15 20 1.1.1.2 Ethernet1/0 20.1.1.1/32 DIRECT 0 0 127.0.0.1 InLoopBack0 30.1.1.1/32 IS-IS 15 20 1.1.1.2 Ethernet1/0 127.0.0.0/8 DIRECT 0 0 127.0.0.1 InLoopBack0 127.0.0.1/32 DIRECT 0 0 127.0.0.1 InLoopBack0 由于RTA 是Level-1 的路由器，所以RTA产生一条默认的IS-IS 路由 指向与它最近的L1-L2路由器RTB。由于RTB是L1-L2的路由器，所以 RTB的路由信息能够被RTA学习到；RTC是L2的路由器，产生Level-2 的路由，RTC的路由信息RTB不会发送给RTA。 查看RTC的路由表 [rtc-isis]display ip routing-table Routing Table: public net Destination/Mask Protocol Pre Cost Nexthop Interface
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/5d15963432.html, 基于ISIS协议的大型IP网络路由规划与设计分析 作者：魏立津左丞 来源：《硅谷》2014年第06期 摘要对于比较大型的IP网络来说，组成十分复杂。其路由器就会组成成千上万台，还会具有很大的规模、很多的网络节点、很复杂的网络结构以及非常巨大的路由信息。正是由于这些大型网络的这些变化，使得大型的网络对于网络的实时性以及安全性能具有更高的要求。ISIS路由协议是一个重要的IGP协议，它在大型的IP网络中使用十分普遍。文章简要介绍ISIS的工作过程、IP网络中部署ISIS路由协议的方法，探讨基于ISIS的IP网络设计方法。 关键词 ISIS；路由协议；大型IP网络 中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）06-0050-02 1 概述 对于比较大型的IP网络来说，组成十分复杂。其路由器就会组成成千上万台，还会具有很大的规模、很多的网络节点、很复杂的网络结构以及非常巨大的路由信息。正是由于这些大型网络的这些变化，使得大型的网络对于网络的实时性以及安全性能具有更高的要求。 大型网络的评价标准有很多，主要的标准有高效性能、健壮性以及可扩展性等等。高效性能主要指的是路由协议应该使用更小的负载（其中有较小的CUP计算负载以及链路带宽）；健壮性能主要指的在大型网络的网络拓补发生变化的时候，该路由协议能够将其中的影响降低至最低；可扩展性指的是：不会因为扩大了网络容量，网络协议的性能就会迅速下降。大型IP 网络建设中对于路由的设计等非常重要，往往在整个系统中能起到举足轻重的作用。大型IP 网络，路由协议的选择标准是：可扩展性、高效性和稳定性等，而ISIS协议恰恰满足了大型IP网络的选择路由协议的标准。 2 ISIS路由协议介绍 1）ISIS协议简介。ISIS协议是七层的OSI构架之中的路由协议。它与TCP/IP协议中的OSPF协议具有很多相同的地方。近些年来计算机和互联网发展十分迅速，已经普及到人们生活的方方面面。而ISIS协议也在大型的ISP骨干网络中具有非常重要的作用。正是由于ISIS 协议的重要性，国内外主要的设备提供厂商都提供了相应的ISIS的网络产品，这些厂家包括 中兴、华为和思科等等。但是这样就存在着一个问题，就是不同厂商之间的产品是否存在兼容性的问题。因此应该对不同厂商的产品进行测试，使得这些支持ISIS协议的网络产品能够相