OSPF与ISIS的对比

OSPF与IS-IS在区域划分上的区别

在OSPF中，一个路由器的不同接口可以属于不同区域；在IS-IS中，每个路由器都只属于一个区域

在OSPF中，Area 0被定义为骨干区域，其它区域为非骨干区域；在IS-IS中，单个区域没有骨干与非骨干的概念

在OSPF中，只有同一个区域内才使用SPF算法，区域之间的路由需要通过骨干区域来转发；在IS-IS中，Level-1和Level-2级别的路由器都采用SPF算法，分别生成最短路径树

   

OSPF支持的网络类型与IS-IS支持的网络类型

OSPF支持的网络类型：

• P2P
• NBMA
• Broadcast
• P2MP

IS-IS支持的网络类型：

• P2P
• Broadcast

   

OSPF中的开销值和IS-IS中的开销值

OSPF中的开销值：

• 每一个激活了OSPF的接口都会维护一个接口的Cost值
• 
• OSPF以"累计Cost"为开销值，也就是流量从源网络到目的网络所经过所有路由器出接口的Cost总和

IS-IS中的开销值：

• IS-IS接口的Cost在缺省情况下不与接口带宽相关，无论接口带宽多大，缺省时Cost为10
• 在实际部署中，IS-IS也支持根据带宽调整Cost值
• IS-IS以"累计Cost"为开销值，也就是流量从源网络到目的网络所经过的所有路由器出接口的Cost总和
• IS-IS中Cost的开销类型：
  • Narrow类型(使能IS-IS的接口下最大只能配置值63)
  • Wide类型(使能IS-IS的接口开销值可以扩展到16777215)

   

OSPF中的报文和IS-IS中的报文

OSPF中的报文

• OSPF一共定义了5种类型的报文，不同类型的OSPF报文有相同的头部格式
• OSPF报文直接采用IP封装，在报文的IP头部中，协议号为89
• OSPF的5种类型报文：
  • Hello：发现和维护邻居关系
  • Database Description(DD)：交互链路状态数据库摘要
  • Link State Request(LSR)：请求特定的链路状态信息
  • Link State Update(LSU)：发送特定的链路状态信息
  • Link State Ack(LSAck)：确认收到的LSA

  OSPF中Hello报文发送的时间间隔：缺省值10秒

  OSPF中Hello报文失效时间：缺省值40秒

IS-IS中的报文

• IS-IS报文是直接封装在数据链路层的帧结构中的
• PDU(Protocol Data Unit，协议数据单元)可以分为两个部分：报文头(IS-IS Header)和变长字段部分(Variable Length Fields)
• 其中IS-IS Header可以分为通用头部(PDU Common Header)和专用头部(PDU Specific Header)，对于所有PDU来说，通用报头都是相同的，但专用报头根据PDU类型不同而又所差别
• IS-IS的3种类型报文：
  • IIH(IS-IS Hello)：用于建立和维持邻居关系
    • 广播网络中的Level-1路由器使用Level-1 LAN IIH(type：15)
    • 广播网络中的Level-2路由器使用Level-2 LAN IIH(type：16)
    • 点对点网络种使用P2P IIH(type：17)
  • LSP(Link State PDU)：用于交换链路状态信息
    • Level-1 LSP(type：18)
    • Level-2 LSP(type：19)
  • SNP：通过描述全部或部分链路数据库中的LSP来同步各LSDB，从而维护LSDB的完整和同步
    • CSNP：
      • Level-1 CSNP(type：24)
      • Level-2 CSNP(type：25)
    • PSNP：
      • Level-1 PSNP(type：26)
      • Level-2 PSNP(type：27)

  IS-IS中IIH报文发送的间隔时间：缺省值10秒

  IS-IS中IIH报文失效时间：缺省值30秒

     

OSPF中邻接关系的建立和IS-IS中邻接关系的建立

在OSPF中邻接关系的建立

1. 建立邻居关系
   1. 路由器会向目的地址为组播地址224.0.0.5，并且和它处于相同网段的设备发送Hello报文(报文简单记住四要素：Router ID、认证字段、Area ID，Neighbor字段,此时的Router ID就是路由器自己的Router ID，Neighbor则为空)
   2. 假设现在R1发送了Hello报文给了R2，R2在收到Hello报文后，会将收到R1报文的这个接口状态设置为Init状态，并将R1发送过来的Hello报文中的Router ID放到自己路由器的邻居表中，并发送一个包含自己Router ID，Neighbor为R1 的报文给R1(以组播方式发送，地址为224.0.0.5)
   3. R1收到R2发送过来的Hello报文后，查看报文中Neighbor字段是自己，就将自己收到R2报文的这个接口的状态设置为2-Way状态，并以同样的方式，将R2发送过来的Hello报文中的Router ID放到自己路由器的邻居表中，并发送一个包含自己Router ID，Neighbor为R2的报文给R2(以组播方式发送，地址为224.0.0.5)
   4. R2收到报文后，检查报文中的Neighbor字段是自己，就将自己接收到R1Hello报文的接口状态设置为2-Way状态。

   这样，R1和R2两台路由器的接口都建立起了双向的2-Way状态，邻居关系建立起来

   

2. 邻接关系建立
   1. 如果是广播网络，则进行DR和BDR的选举，选举的规则：
      1. 接口的DR优先级越大越优先
      2. 接口的DR优先级相等时，Router ID越大越优先

      注意：接口的DR优先级设置为0是，表示该路由器不参与DR/BDR的选举

      DR/BDR的选举是非抢占式的

   2. R1和R2两者已建立了邻居关系。当R1的邻居状态变为ExStart状态后，R1会发送第一个DD报文(此报文中I-bit置位，表示这是第一个DD报文，M-bit置位表示后续还有DD报文要发送，MS-bit置位，表示R1宣告自己是Master，DD序列号被随机设置为X)
   3. 同样R2的邻居状态变为ExStart状态后，R2会发送第一个DD报文(此报文中的I-bit置位，M-bit置位，MS-bit置位，DD报文随机设置为Y)。由于R2的Router ID较大，所以R2将成为真正的Master。收到此报文后，R1会产生一个Negotiation-Done事件，并将邻居状态从ExStart变为ExChange状态
   4. 当R1的邻居状态变为ExChange后，R1会发送一个新的DD报文(此报文中包含了LSDB的摘要信息，序列号设置为R2在上一步骤中使用的序列号Y，I-bit不置位，表示这不是第一个DD报文，M-bit不置位，表示这是最后一个包含LSDB摘要信息的DD报文，MS-bit不置位，表示R1宣告自己是Slave)。收到此报文后，R2将邻居状态从ExStart变为ExChange状态
   5. 当R2的邻居状态变为Exchange后，R2会发送一个新的DD报文(此报文包含了LSDB的摘要信息，DD序列号为Y+1，I-bit不置位，M-bit不置位，MS-bit置位，表示R2宣告自己是Master)。
   6. R1开始向R2发送LSR报文，请求那些在Exchange状态下通过DD报文发现的，并且在本地LSDB中没有的链路状态信息
   7. R2向R1发送LSU报文，LSU报文中包含了那些被请求的链路状态的详细信息。R1在完成LSU报文的接收之后，且没有其他待请求的LSA后，会将邻居状态从Loading状态变为Full状态
   8. R1向R2发送LSAck报文，作为对LSU报文的确认

   

      

   

IS-IS中邻接关系建立

• 广播网络中的邻接关系建立过程

  在广播网络中，使用三次握手建立邻接关系

  

1. 在Down状态下，R1组播(地址：01-80-C2-00-00-14)发送Level-1 LAN IIH报文，此报文中邻接列表为空
2. R2 收到此报文后，将自己的邻接状态标识为initial，然后，R2再向R1回复Level-1 LAN IIH，此报文中标识R1为R2邻接
3. R1收到此报文后，将自己与R2的邻接状态标识为Up，然后，R1在向R2 回复Level-1 LAN IIH，此报文中标识R2为R1的邻接
4. R2收到此报文后，将自己与R1的邻接状态标识为Up，这样，两个路由器成功的建立了邻接关系
5. 广播网络中需要选举DIS，在邻接关系建立后，路由器会等待2个Hello报文间隔(缺省值：20秒)，进行DIS选举

注意：Level-1 LAN IIH发送的组播地址：01-80-C2-00-00-14；Level-2 LAN IIH发送的组播地址：01-80-C2-00-00-15

DIS的选举规则：

• DIS优先级数值最大的被选举为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成为DIS

注意：DIS发送Hello PDU的时间间隔是普通路由器的1/3(约3秒)，这样可以确保DIS出现故障时能够更快的被发现

• P2P网络中的邻接关系建立过程

  点到点网络中，邻接关系的建立使用两次握手方式

  

1. RouterA接口启动IS-IS后，向RouterB发送一个P2P IIH，报文中携带了自己的System ID和其他信息，但报文并没有Neighbor邻居列表
2. RouterB接收到Hello报文后，直接将RouterA的邻接状态设置为Up
3. RouterA也在收到RouterB的P2P IIH报文后将直接将邻接状态设置为Up

   

OSPF中的DR和IS-IS中的DIS的区别

• 在OSPF协议中优先级为0的路由器不参与DR/BDR的选举；在IS-IS协议中优先级为0的路由器也参与DIS的选举
• 在OSPF中，当一台新路由器加入后，即使他的DR优先级值最大，也不会立即成为该网段中的DR(即，OSPF中的DR是不会抢占的)；在IS-IS广播网络中，当有新的路由器加入，并符合成为DIS的条件时，这个路由器会被选中成为新的DIS(即，IS-IS中的DIS时会被抢占的)，原有的伪节点被删除，此更改会引起一组新的LSP泛洪
• 在OSPF协议中，路由器只与DR和BDR建立邻接关系，DRother路由器不建立邻接关系；在IS-IS广播网络中，同一网段上的同一级别的路由器之间都会形成邻接关系，包括所有的非DIS路由器之间也会形成邻接关系

   

IS-IS中LSDB同步过程

• 广播网络中LSDB同步过程

1. 新加入的路由器R3首先发送IIH报文，与该广播网络中的路由器建立邻接关系，建立邻接关系之后，R3等待LSP刷新定时器超时，然后将自己的LSP发往组播地址(L1：01-80-C2-00-00-14；L2：01-80-C2-00-00-15)。这样，网络上所有邻接都将收到该LSP
2. 该网段中的DIS会把收到的R3的LSP加入到LSDB中，并等待CSNP报文定时器超时(缺省值：10秒)并发送CSNP
3. R3收到DIS发来的CSNP报文，对比自己的LSDB，然后向DIS发送PSNP报文请求自己没有的LSP
4. DIS收到该PSNP报文请求后，向R3发送对应的LSP进行LSDB同步

• 点对点网络中LSDB同步过程
  • R1先与R2建立邻接关系
  • 建立邻接关系之后，R1与R2会先发送CSNP到对端设备，如果对端的LSDB与CSNP没有同步，则发PSNP请求索取相应的LSP

  

     

  假设R2向R1索取相应的LSP

1. R1发送R2请求的LSP的同时，启动重传定时器，并等待R2发送的PSNP作为收到LSP的确认
2. 如果在接口LSP重传定时器超时，R1没有收到R2发送的PSNP报文作为应答
3. 则R1重新发送该LSP
4. R2收到LSP后，发送PSNP进行确认

   

OSPF路由计算和IS-IS路由计算

OSPF路由计算

IS-IS路由计算

• Level-1路由器的路由计算
  • R1是Level-1路由器，只维护Level-1 LSDB，该LSDB中包含同属一个区域的R2及R3以及R1自己产生的Level-1 LSP
  • R1根据LSDB中的Level-1 LSP计算出Area49.0001内拓扑，以及到达区域内各个网段的路由信息
  • R2及R3作为Area 49.0001内的Level-1-2路由器，会在它们向该区域下发的Level-1 LSP中设置ATT标志位，用于向区域内的Level-1路由器宣布可以通过自己到达其他区域。R1作为Level-1路由器，会根据ATT标志位，计算出指向R2和R3的默认路由

  

• Level-1-2路由器的路由计算
  • R2及R3路由器维护Level-1 LSDB，它们能够通过这些LSDB中LSP计算出Area 49.0001的路由
  • R2及R3路由器维护Level-2 LSDB，它们能够通过这些LSDB中LSP计算出Area 49.0002的路由
  • R2及R3路由器通过Level-2 LSP的形式将49.0001的路由发送到Area 49.0002

  

     

     

• Level-2路由器的路由计算
  • R4和R5作为Level-2路由器，只会维护Level-2 LSDB，它们能够根据该LSDB计算出到达全网各个网段的路由

   

OSPF中的缺省路由和IS-IS中的缺省路由

OSPF中的缺省路由：

由于OSPF路由的分级管理，Type3缺省路由的优先级高于Type5和Type7路由

OSPF缺省路由的应用情况

• 由区域边界路由器(ABR)发布Type3 LSA，用来指导区域路由器进行区域之间报文的转发
• 由自治系统边界路由器(ASBR)发布Type5 LSA或Type7 LSA，用来指导OSPF路由域内路由器进行域外报文的转发

区域类型	产生条件	发布方式	产生LSA类型	泛洪范围
普通区域	通过default-route-advertise命令配置	ASBR发布	Type5 LSA	普通区域
Stub区域和Totally Stub区域	自动产生	ABR发布	Type3 LSA	Stub区域
NSSA区域	通过nssa [default-route advertise]	ASBR发布	Type7 LSA	NSSA区域
Totally NSSA区域	自动产生	ABR发布	Type3 LSA	NSSA区域

注意：

import-route命令不能引入外部路由的缺省路由。当需要引入其他协议产生的缺省路由时，必须在ASBR上配置default-route-advertise命令，发布缺省路由到OSPF普通区域或OSPF的NSSA区域

OSPF路由域中在通告缺省路由前，会比较缺省路由的优先级，如果在某OSPF设备上同时配置了静态缺省路由，要使OSPF通告的缺省路由加入到当前的路由表中，则必须保证所配置的静态缺省路由的优先级比OSPF通告的缺省路由的优先级低

IS-IS中的缺省路由：

在IS-IS中，主要通过3种方式控制缺省路由的生成和发布：

• 在Level-1-2设备上，控制产生的Level-1 LSP中ATT位的置位情况
• 在Level-1设备上，通过配置使其即使收到ATT位置位的Level-1 LSP也不会自动产生缺省路由
• 在IS-IS中发布缺省路由

   

OSPF中的等价路由和IS-IS中的等价路由

当路由表中存在到达同一目的地址，且同一路由协议发现的多条路由时，若这几条路由的开销值也相同，那么这些路由就是等价路由

OSPF中存在等价路由可以实现负载分担

IS-IS中存在等价路由可以采取两种方式：

• 配置负载分担：流量会被均匀的分配到每条链路上
• 配置等价路由优先级：针对等价路由中的每一条路由，明确指定其优先级，优先级高的路由将被优选，优先级低的路由可以作为备用链路

当组网中存在的等价路由数量大于maximum load-balancing命令配置的等价路由数量时，按照下面原则选取有效路由进行负载分担：

1. 路由优先级：选取优先级高的路由进行负载分担
2. 下一跳设备的System ID：如果路由的优先级相同，则比较下一跳设备的System ID，选取System ID小的路由进行负载分担
3. 本地设备出接口索引：如果路由优先级和下一跳设备的System ID都相同，则比较出接口的索引，选取接口索引小的路由进行负载分担