ISIS路由选择协议研究与应用

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
ISIS协议中

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
IP路由选择协议来支撑
Internet在网络世界中占据主要地位之
陆续出现了很多IP路由选择协议，但是只有3种路由选
ISIS作为
BGP以及和ISIS同属
ISIS的竞争对手的
。ISIS报文中采用一种三元组的形式来携带不同的信息，
ISIS对于新的应用的扩展，这使得ISIS

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
OSI参考协议的第二层（链接层），而路由发
。这一区别使二者在传递信息的过程

路由协议是指通过在路由器之间共享路由信息来支持

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
IS-IS（Intermediate System to Intermediate System）路
最新的版本定义在ISO DP 10589中（对应的Internet
RFC 1142）。由于TCP/IP与OSI并存于当前的网络环
TCP/IP与OSI提供支持。在这种
1990年，Internet工程任务组的IS-IS工作组在OSI
IS-IS路由协议基础上增加了对TCP/IP的支持，包括对IP
TOS（Type of Service）的路由、
External Routing）以及一些其他IP概念的支持，
IS-IS路由协议――ISIS，使得这一单一的路由
IP环境、纯OSI环境以及IP与OSI的混和环

ISIS协议是典型的链路状态路由协议，用链路状态数据
（Link State PDU，LSP）来同步区域内路由器的链路状态数
Link state databa LSDB）。它用于在一个域（Domain）
Interior Gateway
，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

（2）简单性：总体来说，ISIS是一种简单的协议。比如

（3）安全性：ISIS并不是一个基于IP的协议，而是一个
IP路由协议的攻击。这一点可以进一步从ISIS数据包
ISIS的数据包不被封装在网络层的，而
ISIS是独无二的，
ISIS有自
0xFE），它可以看作是IP的对等层。
IS要发送数包时，会在数据前面加上IS-IS头，直接传
数据链路层不需用ARP协议来查找相应的
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
ISIS协议制定的初衷是适应双协议系
IS-IS协议的诸多优点，它也成为纯IP网

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、

决策过程（Decision Process）
这个过程根据路由度量（routing metrics）计算IS到达域
形成路由表。如果该IS同时有分
IS的链路状态数据库，借助于更新

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
IS的标识、路由度

量以及邻接关系

（1）接收LSP：更新过程接收的LSP是通过接收过程获
LSP传播给其他IS； （2）生成LSP：除了需
LSP之外，在网络拓扑结构发生变化或者路
LSP；
（3）传播LSP：一级链路状态数据包将传播给在分区内
IS，但是不会传播到分区之外；二级链路状态数据
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
Forwarding
）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，
。
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
Hello
用于发现新的邻居IS并维护原有邻接关系。当它收到另
IS反馈的Hello包时，邻接关系就建立起来了。在邻接关
下一步就需要与新的邻居IS进行链路状态信息

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
ISIS协议利用LSP和SNP包（包括CSNP和
）进行链路状态信息的同步。当IS之间刚刚建立邻接关
已经建立邻接关系的IS之间

广播网络内，当两个IS之间建立起新的邻居关系――假
ISA（DIS）与ISB，作为DIS的ISA将组织CSNP向
描述自己的链路状态信息数据库，这个描述信息包括数
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
ISB将用PSNP包封装这些信息的描
ISA。这个PSNP包就是ISB的请求。ISA根据PSNP
LSP，使得ISB能够更新自己的
如果ISB的数据库中有CSNP中没有的LSP，
ISB直接发送这些LSP给ISA。这样，ISA与ISB的数据库

利用SNP和LSP数据包进行链路状态数据库的同步，是
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
1：
假设ISA与ISB已经稳定运行了一段时间，ISA的优先级
ISC和ISB。与ISA、ISB相连的是一个拓扑复杂的网络。
ISC刚刚建立与ISA的邻接关系时，很显然它需要从ISA处
ISA发送CSNP、ISC发送PSNP，
LSP传送链路状态数据库的内容。在这个场景下， ISIS
IS的数据库更
2：
与场景1基本类似，唯一不同的是我们假设ISB与ISC
ISA
ISC形成，它们需要同步链路状态数据库。首先，ISA发送
，这时，ISC会发现ISA的大部分链路状态都是自己已知
LSP交换的信息非常之少。这种场景下的

事实上，在实际网络中存在着大量的拓扑冗余，因此，
ISIS的这种数

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
DIS是在利用
协议进行邻居发现的过程中完成选举的，选举依据两个
（1）该IS在子网中拥有最高优先级。优先级体现在该
发出的Hello包的PRIORITY字段值上。（2）如果最高优先
IS不唯

一，则MAC地址最大的IS必定为DIS。DIS的选
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
ES邻居并除掉已经失效的邻接关系。LSP在网络
“Flooding”，就是每个IS将接收到的新的LSP
LSP的发送邻居之外），
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
ISIS协议是一种
IP网络又适合CLNP网络。实践证明，在IP世界里，ISIS
ISP网络中的IGP协议OSPF唯一的可
VPN、流量工程等，这些新的功能如何在网络
ISIS协议的灵活、
LSP
ISIS在新
ISP都在逐步转向ISIS协议。ISIS协议在现代通信中正逐步

可以肯定的说，在将来路由协议的发展道路上，必将是
ISIS协议作为其中的核心代表在我

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
2002.
[2] 别碧勇.ISIS路由协议及其在IP网络工程设计中的应
[J].铁道勘测与设计，2006 （1）：47-53.
[3] e of OSI IS-IS for Routing in TCP/IP and Dual
， RFC1195.1990-11.
[4] Michael ler.数据与通信网络[M].北京：科学出版
2005.
[5] Rita Puzmanova .路由与交换[M].北京：人民邮电出版
2004.
[6] 曾华桑.现代网络通信技术[M].成都：西南交通大学
2004.
[7] 杨晶，赵保华，曲玉贵.基于层次结构的OSPF 一致
[J]，通信学报2002； 23（8）：87-92.