4.5 ISIS路由协议资料文件与下载

4.5 ISIS路由协议

1、ISIS路由基础

ISIS属于内部网关协议IGP（Interior Gateway Protocol），ISIS也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。ISIS与OSPF非常相似，这里对照OSPF协议学习ISIS协议。ISIS路由协议和OSPF路由协议一样适用于大型网络，目前主要用于城域网和承载网中。如中国公用计算机互联网CHINANET的骨干网络内部路由协议采用的就是ISIS路由协议。

1）ISIS协议区域分层结构

为支持大规模的路由网络，ISIS在自治系统内采用骨干区域与非骨干区域两级的分层结构。一般来说，将Level-1路由器部署在非骨干区域，Level-2路由器和Level-1-2路由器部署在骨干区域。每一个非骨干区域都通过Level-1-2路由器与骨干区域相连。

如图所示，是一个运行ISIS协议的网络，它与OSPF的多区域网络拓扑结构非常相似。整个骨干区域不仅包括Area1中的所有路由器，还包括其它区域的Level-1-2路由器。

 ISIS协议区域分层结构示例一

如图所示，是ISIS的另外一种拓扑结构图。在这个拓扑中，Level-2级别的路由器没有在同一个区域，而是分别属于不同的区域。此时所有物理连续的Level-1-2和Level-2路由器就构成了ISIS的骨干区域。

 ISIS协议区域分层结构示例二

2） ISIS路由器的分类

ISIS路由协议定义了三种路由器角色：Level-1、Level-2、Level-1-2。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。

（1）Level-1路由器

Level-1路由器负责区域内的路由，它只与属于同一区域的Level-1和Level-1-2路由器形成邻居关系，属于不同区域的Level-1路由器不能形成邻居关系。Level-1路由器只负责维护Level-1的链路状态数据库LSDB（Link State Database）。

（2）Level-2路由器

Level-2路由器负责区域间的路由，它可以与同一或者不同区域的Level-2路由器或者其它区域的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。

（3）Level-1-2路由器

同时属于Level-1和Level-2的路由器称为Level-1-2路由器，它可以与同一区域的Level-1和Level-1-2路由器形成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。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。

3） 指定中间系统DIS和伪节点

ISIS只支持两种类型的网络，根据物理链路不同可分为：广播链路和点到点链路。

在广播网络中，ISIS需要在所有的路由器中选举一个路由器作为指定中间系统DIS（Designated Intermediate System）。DIS用来创建和更新伪节点（Pseudonodes），并负责生成伪节点的链路状态协议数据单元LSP（Link state Protocol Data Unit），用来描述这个网络上有哪些网络设备。

伪节点是用来模拟广播网络的一个虚拟节点，并非真实的路由器。在ISIS中，伪节点用DIS的System ID和一个字节的Circuit ID（非0值）标识。

Level-1和Level-2的DIS是分别选举的，用户可以为不同级别的DIS选举设置不同的优先级，DIS优先级为整数形式，取值范围是0～127。缺省值为64。DIS优先级数值最大的被选为DIS。如果优先级数值最大的路由器有多台，则其中MAC地址最大的路由器会被选中。不同级别的DIS可以是同一台路由器，也可以是不同的路由器。

4） ISIS的报文类型

在ISIS路由协议中使用的三大类报文是：

l Hello报文、链路状态数据包（LSP）和序列号数据包（SNP），Hello报文用来建立和维持ISIS路由器之间的邻接关系；

l LSP用来承载和泛洪路由器的链路状态信息，并且LSP（确切地说应该是链路状态数据库）是路由器进行SPF计算的依据；

l SNP（包括CSNP和PSNP两种）用来进行链路状态数据库的同步，并对LSP进行请求和确认。CSNP与PSNP都包含了路由器本地链路状态数据库中LSP的摘要信息，其中CSNP包含的是所有LSP的摘要信息，PSNP包含的是部分LSP的摘要信息。

2、ISIS地址结构

开放系统互联OSI网络和IP网络的网络层地址的编址方式不同。IP网络的地址是的IPv4地址或IPv6地址，而ISIS协议将OSI网络层地址称NSAP（Network Service Access Point，网络服务接入点）用来描述OSI模型的网络地址结构，NASP地址代表的一个节点，而不是一个接口。

网络服务访问点NSAP是OSI协议中用于定位资源的地址。NSAP的地址结构如图所示，它由IDP（Initial Domain Part）和DSP（Domain Specific Part）组成。IDP和DSP的长度都是可变的，NSAP总长最多是20个字节，最少8个字节。

 ISIS地址结构

（1）Area Address（区域地址）

Area-Address，1-13个字节。它们一起被称为区域地址（Area Address），相当于OSPF中的区域编号。同一Level-1区域内的所有路由器必须具有相同的区域地址，Level-2区域内的路由器可以具有不同的区域地址。

（2）System ID（系统ID）

System ID用来在区域内唯一标识主机或路由器。在设备的实现中，它的长度固定为48bit（6字节）。在实际应用中，一般使用Router ID与System ID进行对应。

（3）NSEL（NASP选择符）

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

（4）网络实体名称NET

网络实体名称NET（Network Entity Title）指的是设备本身的网络层信息，可以看作是一类特殊的NSAP（NSEL＝00）。NET的长度与NSAP的相同，最多为20个字节，最少为8个字节。在路由器上配置ISIS时，只需要考虑NET即可，NSAP可不必去关注。

3、ISIS工作原理

1） ISIS 邻居关系建立

两台运行ISIS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居关系。ISIS建立邻居关系的原则如下。

² 只有同一层次的相邻路由器才有可能成为邻居。

² 对于Level-1路由器来说，区域号必须一致。

² 链路两端ISIS接口的网络类型必须一致。通过将以太网接口模拟成P2P接口，可以建立P2P链路邻居关系。

² 链路两端ISIS接口的IP地址必须处于同一网段。

由于ISIS是直接运行在数据链路层上的协议，并且最早设计是给CLNP使用的，ISIS邻居关系的形成与IP地址无关。但在实际的实现中，由于在IP上运行ISIS，所以要检查对方的IP地址的。只要双方有某个IP（主IP或者从IP）在同一网段，就能建立邻居，不一定要主IP相同。

2）ISIS的LSP交互

ISIS路由域内的所有路由器都会产生链路状态报文LSP，当路由器发生一些相关事件时会触发一个新的LSP（链路状态协议数据单元），这些事件包括邻居Up或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，接口被赋了新的metric值，周期性更新等。ISIS的LSP周期性更新设置为，刷新间隔为15分钟，老化时间为20分钟。

3）ISIS路由计算

ISIS路由协议和OSPF路由协议一样，是数据链路状态路由协议。ISIS路由协议也是在链路状态数据库LSDB的基础上，运行SPF算法，计算出正确的路由，形成路由信息表，并指导网络数据包的转发。