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ISIS協定與Quagga ISIS配置ISIS協定

ISIS協定

參考：

ISIS協定詳解

華為-ISIS路由協定（原理+配置實操）

quagga手冊 ISIS協定部分根據：RFC1195、RFC5308、ISO10589

協定-ISIS基礎知識

ISIS基礎知識——很詳細

原理

IS-IS是一種鍊路狀态路由協定，每一台路由器都會生成一個LSP，它是該路由器所有使能IS-IS協定接口的鍊路狀态資訊的集合。

  • 通過跟相鄰裝置建立IS-IS鄰接關系，互相更新本地的LSDB，使LSDB與整個IS-IS網絡其他裝置的LSDB同步，
  • 然後根據LSDB運用SPF算法計算出IS-IS路由。如果此IS-IS路由是到目的位址的最優路由，則此路由會記錄到IP路由表中，并指導封包的轉發。

ISIS是ISO定義的OSI協定棧中**無連接配接網絡服務CLNS（Connectionless Network Service）**的一部分，用于動态路由資料包。

CLNS由以下三個協定構成：

  • CLNP：類似TCP/IP中的IP協定。IP協定為TCP/IP傳輸層服務。CLNP為OSI傳輸層服務。
  • ISIS：中間系統的路由協定，類似于IP中的OSPF
  • ES-IS：主機系統與中間系統間的協定，就像IP中的ARP，ICMP等。

ISIS是封裝在二層中的，這點與IP中的協定是不同的。IS-IS是在鍊路層上直接封裝的路由協定，基于CLNS 構架，有節點概念 & 無接口概念，

拓撲結構與路由器類型

拓撲結構

  • IS-IS在自治系統内采用骨幹區域與非骨幹區域兩級的分層結構。
  • 一般來說：
    • 将Level-1路由器部署在非骨幹區域
    • 将Level-2路由器部署在骨幹區域
    • 每一個非骨幹區域都通過Level-1-2路由器與骨幹區域相連
  • IS-IS 的一個路由器的所有接口肯定在同一個區域

路由器類型

ISIS協定與Quagga ISIS配置ISIS協定
ISIS協定與Quagga ISIS配置ISIS協定

Level-1路由器

  • 負責區域内的路由
  • 隻與屬于同一區域的Level-1和Level-1-2路由器形成鄰居關系
  • 屬于不同區域的Level-1路由器不能形成鄰居關系
  • 隻負責維護Level-1的鍊路狀态資料庫LSDB（本區域的路由資訊）
  • 到本區域外的封包轉發給最近的Level-1-2路由器

Level-2路由器

  • 負責區域間的路由
  • 可以與同一或者不同區域的Level-2路由器或者其它區域的Level-1-2路由器形成鄰居關系
  • Level-2路由器維護一個Level-2的LSDB（包含區域間的路由資訊）
  • 所有Level-2級别（即形成Level-2鄰居關系）的路由器組成路由域的骨幹網，負責在不同區域間通信
  • 路由域中Level-2級别的路由器必須是實體連續的，以保證骨幹網的連續性
  • Level-2級别的路由器才能直接與區域外的路由器交換資料封包

Level-1-2路由器

  • 同時屬于Level-1和Level-2的路由器
  • 可以與同一區域的Level-1和Level-1-2路由器形成Level-1鄰居關系，也可以與其他區域的Level-2和Level-1-2路由器形成Level-2的鄰居關系
  • Level-1路由器必須通過Level-1-2路由器才能連接配接至其他區域
  • Level-1-2路由器維護兩個LSDB，Level-1的LSDB用于區域内路由，Level-2的LSDB用于區域間路由
ISIS協定與Quagga ISIS配置ISIS協定

九種封包

  • Hello：用于建立和維持鄰居關系，也稱為IIH（IS-to-IS Hello PDUs）
    • Broadcast L1-Hello 用于建立Level-1 的鄰居關系
    • Broadcast L2-Hello 用于建立Level-2 的鄰居關系
    • P2P Hello：點到點網絡的hello封包
  • LSP：（鍊路狀态PDU）類似于OSPF的LSU（Link-state update），分為Level-1、Level-2，用于交換鍊路狀态資訊，觸發更新或 15分鐘周期更新
  • CSNP（完全序列号資料包）類似于OSPF的DD（Database Description Packets）封包，分為Level-1、Level-2，包括LSDB中所有LSP的摘要資訊，進而可以在相鄰路由器間保持LSDB的同步。
  • PSNP（部分序列号資料包）類似于OSPF的LSRequest或LSAck封包，分為Level-1、Level-2
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鄰居關系建立

網絡類型

  • 廣播網絡
  • 點到點網絡：
    • 2Way是屬于兩次握手，沒有可靠性保證。隻要收到鄰接發送的IIH封包，并檢測通過，維護鄰居的狀态為UP狀态。
    • 3Way是屬于三次握手，在點到點網絡中使用3way的方式保證鄰接建立的可靠性。

建立條件：

隻有同一層次的相鄰路由器才有可能成為鄰居。

對于Level-1路由器來說，區域号必須一緻。

鍊路兩端IS-IS接口的網絡類型必須一緻。

鍊路兩端IS-IS接口的位址必須處于同一網段。

ISIS鄰居路由器的類型對形成鄰接類型的規則

參考：

ISIS鄰居路由器的類型對形成鄰接類型的規則

形成鄰接關系的規則：

  • Level-1 和 Level-2 路由器 一定不能形成鄰居關系
  • Level-1或level-1-2的鄰居是Level-2路由器 不管Area ID是否相同都能形成Level-2鄰接關系
  • Level-1或level-1-2的鄰居是Level-1路由器 隻有Area ID相同才能形成Level-1鄰接關系
  • 兩台Level-1-2路由器之間 Area ID相同則為Level-1鄰接；不同則為Level-2鄰接關系

DIS（Designated Intermediate System）

在廣播網絡中，IS-IS需要在所有的路由器中選舉一個路由器作為DIS，在鄰居關系建立後，路由器會等待兩個Hello封包間隔，再進行DIS的選舉。——類似于OSPF的DR，但沒有BDR即備份的DIS。

作用：

  • 周期性10s發送CSNP封包，CSNP相當于DBD 接收PSNP請求，回複LSP應答（同時擔當ACK确認）
  • 建立和更新僞節點（Pseudonodes）
  • 負責生成僞節點的LSP（Link state Protocol Data Unit），用來描述這個網絡上有哪些網絡裝置。

hold time

用于設定鄰居在收到 hello 資料包後認為此路由器可運作（啟動）的時間長度。如果鄰居在指定時間内沒有收到另一個 hello 資料包，它會将此路由裝置标記為不工作（關閉）。保持時間本身在 hello 資料包中公布。

在測試收斂時，如果停止某個容器，會導緻對端的veth-pair也被删除，這對運作isis的容器似乎有較大影響：

  • isis都需要接口資訊，配置再zebra和isis配置檔案中，如果本機的接口也被删除，是不是不符合實際？

LSP互動

廣播網絡：

需要借助DIS。

  • 所有裝置：向多點傳播位址通告自己的LSP
  • **DIS：**收集LSP，并每隔10s發送一次CSNP。其中，CSNP封包中通告DIS裝置中LSDB中所有LSP的摘要資訊
  • 其他裝置：收到DIS的CSNP封包後：
    • 檢視在CNSP封包中是否包含自己的LSP，如果包含，說明DIS收到了自己發送的LSP；如果沒有需要重傳
    • 将CSNP中的摘要資訊和本地的LSDB做對比，檢視本地去缺少哪些LSP，後續通過PSNP封包向DIS請求自己缺少的LSP
  • DIS：收到PSNP封包後回複PSNP封包中請求的LSP

點對點網絡：

  • 首先建立鄰接關系。
  • 開始互相發送CSNP，在CSNP封包中包含本地LSBD中所有LSP的摘要資訊。
  • 收到鄰居發送的CSNP封包，需要将CSNP封包中的LSP摘要資訊和自己的LSDB做對比，檢視缺少的LSP，并通過PSNP封包請求缺少的LSP。
  • 收到PSNP請求後，回複LSP封包。
  • 收到LSP封包後回複PSNP确認接收到的LSP。

NET位址

概述

運作 IS-IS 協定的路由器必須有一個被稱為 NET （Network Entity Title）的網絡位址，NET 也稱為網絡實體名，可唯一辨別一台路由器，長度為 8 至 20 位元組，是可變長的，采用 16 進制寫法，兩位代表一個位元組。

從下圖可以看出：

  • area id是變長的，1-13位元組，L2路由選擇需要
  • system id是固定長度，6位元組，L1路由選擇需要
  • NET中的SEL總是為00

[外鍊圖檔轉存失敗,源站可能有防盜鍊機制,建議将圖檔儲存下來直接上傳(img-0bZe2vdm-1629967347759)(images/ISIS協定.assets/image-20210806211949069.png)]

NET位址的配置設定規則

Area ID

  • 同一區域中所有節點的區域ID必須相同

System ID

  • 同一路由選擇域中所有節點的系統ID長度必須相同
  • L2 IS的系統ID必須在路由選擇域範圍内唯一
  • L1 IS的系統ID必須在區域範圍内唯一
  • 同一路由器上的多個NET的系統ID必須相同（似乎一個路由器可以最多配置3個NET）

配置NET位址的方法

一台路由器使用接口Loopback0的IP位址1.1.1.1作為Router ID，那麼SystemID可以進行如下轉換：

1、配置System ID

  • 補足3位：将IP位址1.1.1.1的每一部分都擴充為3位，不足3位的在前面補0：001.001.001.001
  • 4位分割：将擴充後的位址001.001.001.001重新劃分為3部分，每部分由4位數字組成，得到的0010.0100.1001就是System ID

2、配置Area ID

  • 這台路由器屬于area 1區域，則區域号設定為49.0001

3、拼湊NET位址

  • 由于NET的SEL總是00
  • 這台路由器的NET位址為：49.0001. 0010.0100.1001. 00

4、根據楊甯老師的PPT，可以設定為最簡單的8位元組區域ID（一個位元組的area id也夠用）加系統ID格式：

  • 如：49. 0010.0100.1001. 00
  • 但又有文獻說49是固定格式，可以嘗試一下

ISIS和OSPF的相同點和差別

相同點

  • 鍊路狀态資料庫和基于Dijkstra的SPF算法
  • 使用Hello封包形成和維護鄰接關系
  • 使用區域構成階層化的拓撲結構
  • 支援區域間的路由彙總
  • 無類别路由選擇
  • 在廣播型多址網絡上選取DR
  • 更新、決定和泛洪處理
  • 收斂能力

區域差別

IS-IS區域

  • 沒有專門的骨幹區域，由L2和L1/L2路由器連接配接形成IS-IS骨幹，可穿越多個區域
  • 區域邊界在鍊路上（一個路由器隻屬于一個域）
  • 一台IS-IS路由器屬于一個區域

OSPF區域

  • 所有非骨幹區域連接配接在一個中心的骨幹區域（area0）上
  • 區域邊界在路由器上（一個路由器可能同時屬于多個域，看接口劃分域）
  • 一條鍊路屬于一個區域

其他差別

IS-IS

  • LS資訊：LSP，一個分組
  • 每個區域可支援到1000台路由器
  • 隻定義2種網絡類型：廣播型、點到點（非廣播型）
  • ISIS的DR（DIS）選取不同于OSPF——隻選取DR，不選取BDR

OSPF

  • LS資訊：LSA，多種類型，封裝在LSU分組中
  • 每個區域可支援到50台路由器
  • 定義4種網絡類型：廣播型、點到點、NBMA、點到多點

IS-IS路由滲透

作用：

Level 1-2 和 Level-2 路由将自己知道的其他 Level-1 區域以及 Level-2 區域的路由資訊通報給指定的 Level-1 區域的過程，需要手動配置。

原理：

預設情況下，level-1-2和level-2路由器并不會将自己知道的路由域中其他level-1區域以及骨幹區域的路由資訊通報給level-1區域。于是，level-1路由器隻能通過自動生成預設路由來通路區域以外的任何目的地，類似ospf的Totally Stub區域。但預設路由未必最優，是以需要讓level-1知道其他外部區域的路由資訊。

這種情況下需要手動配置路由滲透。

import-route isis level-2 into level-1  //在level-1-2路由器上配置

其他細節：

控制Level-1裝置是否生成預設路由：

IS-IS協定規定，如果IS-IS Level-1-2裝置根據鍊路狀态資料庫判斷到通過Level-2區域比Level-1區域能夠到達更多的區域，該裝置（level-1-2）會在所釋出的Level-1 LSP内将ATT比特位置位。對于收到ATT比特位置位的LSP封包的Level-1裝置，會生成一條目的地為發送該LSP的Level-1-2裝置的預設路由。

Quagga ISIS配置

一個簡單的例子可以參考quagga.pdf P62。

quagga與思科的配置差異

router isis (ISIS程序名配置)

  • 作用：配置ISIS程序名，也是指定area的tag

    ip router isis

     指令也使用該名字
  • 用法：

    router isis + process_name
  • 在思科配置中，

    router isis

     不需要加程序名字，而在quagga中必須使用

    router isis WORD

     的形式指定ISIS 程序的名字。而這個程序的名字将被激活ISIS接口指令使用（ip router isis WORD）。

ip address 和 ip router isis WORD

都需要用到

interface

指令，與接口配置有關。

1、ip address

  • 作用：擷取接口資訊，是針對接口的配置，在zebra.conf中配置
  • 用法：

    ip address ip_address/prefix

2、ip router isis

  • 作用：用于在該接口上激活ISIS鄰接關系，在isisd.conf中配置
  • 用法：

    ip router isis + process_name

3、ip address和ip router isis應該要一起使用

需要注意一點，在思科路由器配置裡：

  • ①接口資訊（ip address address/prefix指令）是與②在接口上激活ISIS鄰接關系(ip router isis WORD)指令是放在一起的。 
# 對思科路由器配置
！
interface eth0
 ip address 10.1.255.5 255.255.255.252
 ip router isis

然而，在quagga中，需要在zebra中填寫①接口資訊，而在isisd中②激活ISIS鄰接關系。

此外：

  • ip router isis 還需要寫明該ISIS程序的名字，如下圖的“r1”，而在思科配置中沒有；
  • ip address 隻能用斜線标記法
  • 用法： 
# 對quagga
# zebra.conf中
！
interface eth0
 ip address 10.1.255.5/30 # 注意用“斜線标記法”，需要寫網絡字首所占位數
# isisd.conf中
interface eth0
 ip router isis r1 #

其他配置

router配置

net(NET配置)
  • 作用：配置路由器net位址
  • 用法：

    net XX.XXXX. ... .XXX.XX
is-type(路由器類型配置)
  • 作用：配置路由器類型
  • 用法：

    is-type [level-1 | level-1-2 | level-2-only]
  • 預設情況下都是level-1-2 
router isis r1
 net 01.0001.0000.0001.00
 is-type level-1

接口配置

isis circuit-type(接口類型)
  • 作用：配置接口鄰接關系的類型
  • 用法：

    isis circuit-type [level-1 | level-1-2 | level-2]
isis network point-to-point(網絡類型)
  • 作用：配置網絡類型
  • 用法：

    isis network point-to-point
  • 預設是廣播網絡
Linux linux學習 路由協定 quagga
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