IS-IS OSPF IGP 協定 路由

原生OSI網路層標準 IS-IS路由協定簡介

2013-11-20
本文要介紹的是IS-IS路由協定及其相關的技術解說。IS-IS路由協定與之前所介紹過的OSPF路由協定其實共同點還蠻多的,它們都歸屬於IGP路由協定,且都屬於Link State路由方式,可是IS-IS路由協定和OSPF路由協定之間的差異到底在哪裡?
Link-State路由演算法的儲存資料

Link-State路由演算法使用以下五種資訊來維護整個路由資訊:

  • LSA(Link-State Advertisements)
  • 網路拓撲資料庫(Topological Database)
  • 最短路徑優先(SPF)演算法
  • 最短路經優先樹狀結構
  • 存放網路路徑的Routing Table
其中,網路拓撲資料庫也被稱為Neighbor-ship Database,而最短路徑優先(SPF)樹狀結構也被稱為Link-State Database,而最後用來存放網路路徑的Routing Table就相當於存放「最佳路徑」的地方。

經典的Link-State路由演算法包括OSPF路由協定和IS-IS路由協定兩種。本篇文章就是要介紹其中的IS-IS路由協定。

基本上,Link-State路由演算法會從其他路由器中收集有關整個網路的路徑資訊,也就是說,整個網路內所有的路由器會互相交換並傳遞所知的網路路徑資訊。

到最後,每一台網路中的路由器設備都會對整個網路有一定的了解,因此整個網路上的每一台路由器設備都有整個網路的路徑表,等到收集完整個網路的路徑資訊之後,每台路由器設備自行計算屬於自己的「最佳網路路徑」,而這樣的資訊在各個路由器設備之間是不完全相同的。

事實上,Link-State路由演算法這樣的設計主要是用來彌補Distance Vector路由演算法的缺點。Link-State路由演算法能夠針對網路的變化做出比較快速的回應動作。當網路有所變化的時候,Link-State路由演算法會發送更新過的網路路徑資訊,平常的時候Link-State路由演算法也會固定發送路徑更新資訊,預設上是每隔30秒做一次。

根據這樣的概念,整個網路上所有的路由器設備在時間久了之後,這些設備之間的網路拓撲資料庫內容就越能一致,因為資料會互相做同步的動作。

IS-IS協定所使用的網路架構

IS-IS協定所使用的網路架構,就與Link State的網路架構有關。Link-State路由演算法提供兩層式的網路架構環境,而在這兩層的網路架構中,有兩個主要的構成元素:Area和Autonomous System(自治系統)。一個自治系統包含一堆使用相同路由設定的網路,而一個自治系統可以分成多個Area。一個Area指的是一群連續的網路,多個Area可組合成一個自治系統。而整個雙層式網路架構如下圖所示:


上圖中,中間的網路區段與下面兩個網路區段所形成的網路就是自治系統。在每一個自治系統中必須有一個稱為Backbone Area的網路,這個Backbone Area是與外部路由網路互相連接的區段,也負責外部路由網路與自治系統內部其他網路的溝通,所以也就是Transition Area。

除了Backbone Area之外,自治系統中其他的網路區段就是Non-Backbone Area。這裡必須注意的是,自治系統中所有的Non-Backbone Area都必須連接到Backbone Area上,而在OSPF路由協定中,Non-Backbone Area可以被設定成為Stub Area,或是設定為Stubby Area,也可設定成所謂的NSSA(Not-So-Stubby Area)網路,以便於降低Link-State路由演算法所需的資料庫大小,也能夠減少Routing Table的資料筆數,進而提升網路整體的效能。

IS-IS協定的發展歷史

IS-IS路由協定一開始是由Digital Equipment Corporation所研發,而到了1992年,才由ISO組織列為ISO 10589標準,當初是用於定義所謂的Intermediate System內網路設備之間的網路溝通。

Intermediate System一詞是相對於End System而言。而IS-IS路由協定開發的當下,IETF(Internet Engineering Task Force)組織也剛好在研發OSPF路由協定。

如同剛剛所看到的,IS-IS路由協定與OSPF路由協定都是屬於IGP協定,也都是用於Link State網路環境,因此兩者的共同性質還不少。

後來,IS-IS路由協定在IP網路環境中對Datagrams的路由技術做了延伸上的支援,而這樣的延伸版本,也被稱為Integrated IS-IS,此延伸版本定義於RFC 1195文件內。

OSPF及IS-IS的差異與共同點

OSPF和IS-IS網路協定的共同點其實很多,但是也有不少不同的地方。

OSPF與IS-IS的共同特色

底下整理出OSPF和IS-IS兩種路由協定的共同特色:

  • 1. 都是Link State路由協定
  • 2. 都是Interior Gateway Protocol
  • 3. 都使用Dijstra最短路徑演算法
  • 4. 皆支援多變長度子網路遮罩
  • 5. 對於路由更新,都支援Authentication。
其中,多變長度子網路遮罩就是Variable-Length Subnet Mask,簡稱VLSM,是用來讓不同長度、不同層級的子網路能在同一個網路之中存在並且運作,換句話說,多變長度子網路遮罩可以讓網路中的IP位址分配更加彈性化,也能夠使可用的IP位址個數增加。

當然,IS-IS路由協定與OSPF路由協定也很多不同的地方,接下來逐一說明。

不同的網路特色

OSPF路由協定是用於在IP層上的路由功能,其本身就是運作於IP層之上。而IS-IS路由協定本身就是OSI的網路層協定,IS-IS並不是採用IP協定來運載路由資訊。

相反地,OSPF路由協定在設計時,是針對IPv4的環境來使用,也因此,IS-IS路由協定對於IPv6的支援會比較容易。OSPF路由協定為了IPv6,當然也做了相對應的改變,新版本的OSPF v3被定義於RFC 2740文件。


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