ISIS路由选择协议研究与应用

郭文豪 李松莹

摘要：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。本文在全面介绍了ISIS路由选择协议理论，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；路由协议；应用研究

引言

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 ISIS路由协议详解

1.1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。

2.2   IS-IS中的NET

在IS-IS协议中，IS间建立邻居、交换路由信息所使用的Hello、LSP等协议报文，均直接承载在OSI数据链路帧中，而不像其他IGP由IP来承载。这些协议报文的格式是OSI报文格式，报文中包含有OSI地址。在OSI体系结构中，使用OSI地址标识网络设备，建立拓扑信息，OSI地址采用NSAP地址格式。NSAP由IDP（Initial Domain Part）和DSP（Domain Specific Part）组成。IDP相当于IP地址中的主网络号，DSP相当于IP地址中的子网号和主机地址。

IDP部分是ISO规定的，它由AFI（地址分配机构和地址格式）与IDI（内部域标识）组成。DSP由HO-DSP（用来分割区域）、System ID（用来区分主机）和NSEL（用来指示服务类型）组成。

在集成IS-IS中，将NSAP地址划分成三部分：区域地址、System ID和NSEL。IDP的DSP中的HO-DSP一起用来标识路由域中的区域，因此将（IDP、HO-DSP）一起称为区域地址。一般情况下，一台路由器只需要配置一个区域地址，且同一区域中所有节点的区域地址都相同。为支持区域的平滑合并、分裂、迁移，一台路由器最多可配置3个区域地址。

System ID用来在区域内唯一标识终端系统或路由器，它的长度固定为6字节。System ID的指定可以有不同的方法，但要保证能够唯一标识终端系统或路由器，一般System ID由Router ID或者MAC地址转换而成。

NESL的作用类似于IP中的协议标识符，不同的传输对应不同的NSEL。在IP中，NSEL均为00。

NET（Network Entity Title，网络实体名称）指的是IS本身的网络层信息，不包括传输层信息，可以看作是一类特殊的NSAP，即NSEL为0的NSAP地址。NET的长度与NSAP相同，最多为20个字节，最少为8个字节。

3  ISIS协议优势

3.1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；

3.2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。

3.3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。

3.4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。

　　4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。

　4.1决策过程

　　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。

　　4.2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； 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。

　　4.3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。

　　4.4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）。

结论

　　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。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, 各模块协作性定会朝着越来越好的方向走去

参考文献

　　[1] 凡璇，侯志荣译.IS-IS网络设计解决方案.北京：人民邮电出版社，2002.

　　[2] 别碧勇.ISIS路由协议及其在IP网络工程设计中的应用[J].铁道勘测与设计，2006 （1）：47-53.