OSPF和IS-IS详解笔记

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#网络路由协议 #OSPF #IS-IS

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本文详细介绍了OSPF和IS-IS这两种链路状态路由协议的起源、基本知识、消息类型、寻址、邻接关系、泛洪、数据库同步、区域设计、安全性和可扩展性等关键概念，以及它们在MPLS流量工程、IPv6和多拓扑改进方面的应用。

OSPF和IS-IS详解

OSPF和IS-IS详解 2014.5

链路状态路由协议之由来

IETF的TCP/IP vs ISO/ANSI OSI 7层参考模型
1. DECnet Phase V --> IS-IS
2. IETF OSPF
3. NetWare NLSP

链路状态路由协议基本知识

（距离）矢量路由协议
1. RIP
2. BGP
3. IGRP和EIGRP
4. 先计算路由信息，再转发；每台路由器只掌握直接邻居的局部信息
5. 路由环路
  1. A <--> B <--> C <--> B' <--> A' （这里B认为还有一条经过C到A的路由，实际上只是B<-->C之间的回路导致）
    1. 水平分割：从某接口学得的路由，不会通过同一接口向外通告
  2. A <--> B <--> C <--> D，同时B <--> D
  3. ‘计数到无穷大’
    1. 设定上限
    2. holddown计时器
6. EIGRP：最优路由的替代路由（DUAL算法）？
7. BGP：全局的AS号形成AS_PATH？
链路状态的基本概念
1. “精髓”：收到路由信息、执行路由计算之前转发；每台路由器都需要具备独立计算（全局）路由信息（网络拓扑）的能力
  1. me：假如是恶意地转发错误信息呢？（Byzantine问题）
2. 通告（Annoucement）/Hello: 自身，及各接口的直接链路（网络层地址）、邻居路由器、开销
3. 4个概念
  1. 邻接关系
    1. 双向连通性验证：3次握手（跟TCP的倒是差不多）
    2. me：如果没有回路的话，是不需要链路状态路由器协议的吧？
  2. 泛洪
    1. 稳定性：老化（aging）、序列号、校验和
      1. me：序列号不需要简单地从1到2^32-1，可以拆分为多个滑动窗口，并要求任意时刻，只允许有2个相邻的全局窗口
        序列号其实本质上就是要求数据不可变的版本化，最好的思路是使用变长数据编码。。。（-_-）
    2. 路由宣告消息的头部
      1. 在泛洪过程中，路由器不必解析其‘全身’，只需解析其‘头部’
  3. 链路状态（LS）数据库
    1. 数据库同步过程（减少大范围泛洪开销）
  4. SPF路由计算：Dijkstra
4. 区域

消息类型

IETF/OSPF术语：路由器主机 RID MAC地址数据包数据帧链路状态通告自治系统（AS）骨干区域非骨干区域
ISO/IS-IS术语：中间系统（IS）端系统 SysID SNPA NPDU SNPDU LSP 路由域 L2子域 L1子域
消息封装格式
1. OSPF：IP包，协议号=89
2. IS-ISL：数据链路层，单播或组播
3. p75 对于常规IP流量，大约40%都是40B长的ACK包，追加8B的AAL5头部后，正好是一个ATM信元的载荷，可惜的是，。。。
  1. 近几年来，绝大多数ISP对网络进行过改造，逐步淘汰了ATM技术
消息结构
1. OSPF/LSA：4字节对齐，增加新功能需定义新LSA类型（实际上难与扩展）
2. IS-IS：PDU+多个TLV（类似于IPv6？）
消息类型
1. OSPF：Hello DD LSR LSack LSU
2. IS-IS：HH CSNP PSNP LSP
LSA和LSP
子网无关/相关功能

寻址、邻居发现和邻接关系

路由器和区域IDya
1. OSPF区域ID（AID）：0.0.0.0为骨干区域
2. IS-IS System-ID和区域ID（NET）
  1. kao，作为网络设计人员，这一堆无意义的数字真让人头疼
Hello协议
邻接关系
1. OSPF：除了互相验证外，还得同时支持某些可选功能
  1. me：哦！要双向连通性验证，必然需要3次握手！
指定路由器（DR）
1. 略
介质类型
1. OSPF：广播网络、点到点、非广播多路访问（NBMA）、点到多点、虚链路
2. IS-IS：广播网络（LAN）、常规拓扑网络（点到点）
接口数据库：略