Giao thức định tuyến IS-IS

[Trần Hoàng Tú]

IS-IS là một giao thức định tuyến nộI (IGP) được phát triển năm 1980 bởi Digital Equipment. Sau đó IS-IS được công nhận bởi tổ chức ISO như là một giao thức định tuyến chuẩn. IS-IS được tạo ra nhằm các mục đích sau:

• Xây dựng một giao thức định tuyến chuẩn.
• Có cơ chế định vị địa chỉ rộng lớn.
• Có cơ chế định vị có cấu trúc.
• Hiệu quả, cho phép hội tụ nhanh và có phí tổn thấp.

Mục tiêu ban đầu của IS-IS là tạo ra một giao thức mà tất cả các hệ thống có thể dùng. Tuy nhiên, để có thể đảm bảo một yếu tố thực sự mang tính mở (open), ISO đã cố gắng tích hợp mọi đặc điểm mang tính thuyết phục của các giao thức định tuyến khác vào IS-IS. Kết quả là IS-IS là một giao thức khá phức tạp. Phần lớn các nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) dùng IS-IS từ những năm IS-IS được tạo ra. Điều này là do IS-IS là một giao thức độc lập, có khả năng mở rộng và đặc biệt nhất là có khả năng định nghĩa “kiểu dịch vụ” trong quá trình routing (ToS routing).
.

Các thuật ngữ trong IS-IS

Adjacency (quan hệ liền kề): Thông tin định tuyến nội bộ cho biết khả năng đi đến các router ES hoặc IS láng giềng. Một quan hệ được tạo ra cho mỗi láng giềng (neighbor) trên một mạng và cho mỗi mức routing. IS-IS có hai mức routing, gọi là mức 1 và mức 2 (L1 và L2) trên một mạng broadcast.

Administrative Domain (Khu vực quản lý - AD): Một nhóm các routers chạy chung một giao thức định tuyến trong một tổ chức, một công ty.

Area (Vùng): Vùng con bên trong một AD. Các router bên trong một vùng sẽ duy trì những thông tin chi tiết một vùng. Các routers cũng sẽ duy trì các thông tin routing cho phép chúng đến được các vùng khác. Địa chỉ vùng được lưu trong địa chỉ NETvà địa chỉ NSAP.

Circuit: Thông tin định tuyến nội bộ cho một điểm kết nối đơn. (Single subnet point of attachment – SNPA).

Code/Length/Value (CLV): Đây là các field có chiều dài thay đổi trong PDU. Vùng code sẽ chỉ ra thông tin trong vùng content. Vùng length sẽ chỉ ra kích thước của của vùng value. Vùng value chứa chính thông tin đó.

Complete sequence number packet (CSNP): CSNP mô tả tất cả các kết nối trong cơ sở dữ liệu link-state (link-state database). CSNP được gởi trên các kết nối point- to-point khi kết nối để đồng nhất database. Các router DR, hoặc DIS sẽ gửi ra các CSNP mỗi 10 giây.

Connectionless Network Protocol (CLNP): Đây là giao thức chuẩn được dùng để mang dữ liệu và các thông tin lỗi ở cấp network. CLNP tương đương với IP. Tuy nhiên CLNP không có công cụ nào để phát hiện lỗi trong lúc truyền dữ liệu. CLNP sẽ dựa trên lớp transport để đảm bảo khả năng truyền dữ liệu.

Connectionless Network Service (CLNS): CLNS dùng các gói để truyền dữ liệu và không yêu cầu một mạch được thiết lập trước khi dữ liệu được truyền. Ở trên, CLNP định nghĩa giao thức thật thì CLNS sẽ định nghĩa dịch vụ cung cấp lên lớp transport bên trên. Do hoạt động theo cơ chế phi kết nối (connectionless), CLNP không đảm bảo là dữ liệu sẽ không bị mất. Nếu ta cần đảm bảo việc phân phối dữ liệu, cấp transport sẽ đảm nhận vai trò này.

Designated intermediate system (DIS): Router trên một mạng LAN được phân công tạo ra các PDU trên toàn mạng LAN bằng cách xem mạng LAN như một node duy nhất.

Dual IS-IS: IS-IS hỗ trợ cho cả OSI và IP routing. Các vùng bên trong một AS có thể chạy OSI hoặc IP hoặc cả hai. Tuy nhiên, cấu hình được lựa chọn phải nhất quán trong toàn vùng.

End system (ES): Là host có chạy IP giao thức hoặc ES. Có thể truyền và nhận dữ liệu.

End System-to-Intermediate System (ES-IS): Là giao thức được chạy giữa ES và IS để thiết lập nên các quan hệ.

Hello: Các gói hello được dùng để tìm và duy trì các quan hệ.

Host address: Đây là địa chỉ con của địa chỉ NET, bao gồm cả domain, area và system-id.

Integrated IS-IS: Đây là một tên gọi khác của Dual IS-IS. Tên gọi này chỉ ra rằng IS-IS có thể được dùng để hỗ trợ cho hai L3 giao thức (IP và CLNP) trong cùng một hệ thống mạng.

Intermediate system (IS): Là một router. IS là một thiết bị có khả năng chuyển một traffic đến một host ở xa.

IS-IS domain: Một nhóm các router chạy IS-IS nhằm chia sẽ thông tin.

Level 1 (L1): Các router L1 này chỉ thuộc về bên trong một vùng. Các routers này chỉ nhận những thông tin liên quan đến vùng đó và không quan tâm đến các vùng khác. Để đến các vùng khác, level 1 router sẽ duy trì một đường đi đến Level 2 router.

Level 1-2 (L1-2): Là router kết nối các areas. Router này sẽ kết nối một vùng level-1 đến một level-2 backbone. Router loại này sẽ có một bảng routing level 1 để route đến ES và IS trong vùng của nó. Nó cũng sẽ duy trì các route L2 để đến các vùng khác.

Level 2 (L2): Các routers này chỉ kết nối bề backbone và hoạt động như trạm trung chuyển giữa các vùng.

Link: Kết nối vật lý đến router láng giềng.

Link-state packet (LSP): Packet mô tả kết nối của router. LSP cho level 1 và level 2 là riêng biệt.

Neighbor: Là router trên cùng kết nối với một quan hệ được hình thành và thông tin routing được trao đổi.

Network entity title (NET): Là một phần của địa chỉ OSI. NET sẽ mô tả cả vùng và System-ID của một hệ thống trong mạng IS-IS. NET không mô tả NSEL.

Network selector (NSEL): Thỉnh thoảng được mô tả như SEL. Field này sẽ mô tả dịch vụ ở lớp network . NSEL tương tự như field protocol trong IP.

Network service access point (NSAP): Được mô tả như một dịch vụ ở lớp network NSAP là địa chỉ NET có SEL được gán một giá trị khác 0x00.

Partial sequence number packet (PSNP): PSNP được gởi trên các kết nối điểm-điểm để công nhận từng LSP mà router nhận. Một router trên một hệ thống mạng broadcast sẽ gửi PSNP yêu cầu LSP để đồng bô hóa dữ liệu.

Protocol data unit (PDU): Một đơn vị dữ liệu được truyền từ một layer của mô hình OSI đến cùng một layer trong một hệ thống khác.

[Trần Hoàng Tú]

So sánh IS-IS và OSPF

1. Sự tương quan giữa IS-IS và OSPF

IS-IS và OSPF có nhiều điểm chung. Cả hai đều là giao thức nhóm linkstate và dựa trên giải thuật Dijsktra của SPF. Thêm vào đó, cả hai đều hỗ trợ kiểu thiết kế cấu trúc. OSPF được triển khai trong hầu hết các mạng cấp công ty, trong khi IS-IS được dùng trong các mạng ISP.
.

Thuật ngữ IS-IS	Thuật ngữ OSPF
Area	Stub Area
Area ID	Area ID
Backbone Area	Backbone Area
DIS (Designated Intermediate System)	Designated Router
Domain	Network
ES (End System)	Host
ES-IS (the address resolution feature of ES-IS)	ARP (Address Resolution Protocol)
IS (Intermediate System)	Router
ISO Routeing Domain	Autonomous system
Level 1	Internal nonbackbone stub area
Level 1-2	Area border router (ABR)
Level 2	Backbone router
LSP (Link-State Packet)	LSA (Link-State Advertisement)
CSNP và PSNP (complete và partial sequence number PDUs)	Link-state acknowledgement packet
PDU (protocol data unit)	Packet
NET (Network Entity Title)	IP destination address (subnet và host), used in a similar way to router ID
NSAP (Network Service Access Point)	IP destination address + IP protocol number
Routing technology = link state - Giao thức định tuyến classless. - Địa chỉ được summary khi đi qua các vùng khác nhau. - Sử dụng link state database. - Acknowledges LSPs. - Đường đi ngắn nhất được tính dựa trên giải thuật Dijksstra. - Các gói hello được dùng để tạo và duy trì quan hệ. - Khoảng thời gian hello và hold time có thể được cấu hình.	Routing technology = link state - Giao thức định tuyến classless . - Địa chỉ được summary khi đi qua các vùng khác nhau. - Sử dụng link state database. - Acknowledges LSAs. - Đường đi ngắn nhất được tính dựa trên giải thuật Dijsstra. - Các gói hello được dùng để tạo và duy trì quan hệ. - Khoảng thời gian hello và hold time có thể được cấu hình.
Subnet = data link	Subnet = IP network
SNPA (Subnetwork Point of Attachment)	Layer 2 address Ví dụ: MAC address (Media Access Control) hoặc DLCI (data-link connection identifier) trong Frame Relay
Virtual link (được định nghĩa nhưng chưa hỗ trợ)	Virtual link

.
2. Sự khác nhau giữa IS-IS và OSPF

Trong IS-IS, địa chỉ vùng và địa chỉ host được gán trong toàn bộ router, trong khi đối với OSPF, địa chỉ được gán ở cấp interface. Một IS-IS router nằm trong một area, trong khi một OSPF router có thể thuộc về nhiều area. Điều này có nghĩa là tất cả các level-1 routers phải thuộc về cùng một vùng và thông qua level1-2 để kết nối đến các areas khác. Tuy nhiên, level-1-2 router cần phải nằm trong cùng một vùng với level-1 router mà nó tương tác. Router level-1-2 có thể thấy toàn bộ các AS và sẽ làm nhiệm vụ như là default-route đến level 1 area. Khái niệm này rất giống với OSPF stub area. Level 2 router sẽ gửi level 2 thông tin cập nhật đến các vùng khác giống như ABR trong OSPF.

Vai trò của DR thì hơi khác. DIS trong IS-IS sẽ tồn tại ở cả level1 và level 2 trên những hệ thống mạng đa truy cập (multiaccess), nhưng sẽ không có BDR. Thêm nữa, trong OSPF DR sẽ luôn tồn tại; ngược lại trong IS-IS nếu có một router khác có độ ưu tiên cao hơn, DIS hiện thời sẽ bị loại bỏ vai trò. Rất ít các quan hệ adjacencies được hình thành trong OSPF bởi vì OSPF router chỉ lập các quan hệ đối với DR và BDR; trong khi trong IS-IS, tất cả các router sẽ thiết lập quan hệ với tất cả các router khác trên cùng segment mạng. Tuy nhiên, các LSP chỉ được gởi bởi DIS.
Một sự khác nhau lớn khác là quá trình đóng gói của hai giao thứcs. IS-IS là độc lập vì nó chạy trực tiếp từ lớp datalink. Sự phân mảng (fragmentation) thuộc về trách nhiệm của IS-IS. Ngược lại OSPF được đóng gói trong IP và vì vậy bị giới hạn bởi giao thức đó.

Các LSP cũng được quản lý hơi khác. Trong IS-IS, các LSP không được công nhận sẽ bị bỏ qua và bị flood. Trong khi đối với OSPF, các LSA sẽ bỏ qua và drop.
.

Thuật ngữ	Intergrated IS-IS	OSPF
Areas	- Giới hạn định nghĩa trên kết nối. - Một router có thể trong một area.	- Giới hạn được định nghĩa trên router. - Các cổng giao tiếp của router có thể thuộc về các areas khác nhau. - Level-1 IS-IS routers thì tương đương với OSPF stub area.
DR	- Nếu một router trở thành active có độ ưu tiên bằng hoặc cao hơn DIS, router mới sẽ trở thành DIS. Các quan hệ được thiết lập với tất cả các IS trên mạng broadcast. - Mỗi IS sẽ gửi các LSP đến tất cả các routers theo cơ chế multicast. Các LSP không được ACK.	- Một router có độ ưu tiên bằng hoặc cao hơn sẽ không trở thành DR . - Các quan hệ được thiêt lập giữa các router với DR và BDR. - Tất cả các LSA đều có ACK.
Encapsulation	- IS-IS chạy trên nền layer-2. - IS-IS là một layer-3 giao thức với cấu trúc packet riêng.	- OSPF là một ứng dụng IP. - Có OSPF header và nằm bên trong IP. - Fragmentation là trách nhiệm của IP.
Lan flooding	- Tât cả các IS sẽ thiết lập quan hệ với các IS khác. - DIS gửi CSNP tới tất cả các router khác. - Định kỳ CSNP sẽ được gửi để database được đồng bộ.	- Multicast thông tin cập nhật được gởi từ DR. - Unicast ACK được gởi từ DR.
LSAs	- Có hai kiểu LSP. - LSP được mã hóa. - Các LSP không được nhận ra sẽ bị flood trên mạng.	- Có 7 kiểu LSA. - Các unrecognized sẽ bị drop. - LSA thông tin cập nhật được gửi bởi tất cả các routers.

[Trần Hoàng Tú]

Đánh dấu địa chỉ cho IS-IS

Khi IS-IS được dùng cho routing IP traffic, các thông tin routing được mang trong các IS- IS thông tin cập nhật, vì vậy các router tham gia cần có một địa chỉ toàn cục (ISO address). Địa chỉ ISO address bao gồm 2 phần: phần NSAP và phần gồm NET (tùy thuộc vào thiết bị đang được dùng).

Địa chỉ IS-IS có chiều dài từ 8 đến 20. Chuẩn ISO 10589 định nghĩa ba phần của một địa chỉ: Area, ID và SEL.

- Area: Vùng này được dùng để router giữa các vùng với level-2 routing
- ID: ID được dùng để route đến một host hoặc một router bên trong một level-1 routing
- SEL: được dùng để route một đối tượng bên trong một host hay một ES

1. NETs và NSAP

NET và NSAP là các địa chỉ ISO. Địa chỉ NET là địa chỉ của host, trong khi giá trị trong NSEL được gán bằng 0. Vì vậy, không có upper-layer giao thức nào được dùng bên trong host. Nếu không có ứng dụng được chỉ ra ở host cuối cùng, packet có thể được route tới đích nhưng nó không thể chuyển cho một process. Tuy nhiên router không có các upper-layer giao thức bởi vì nó là các IS trung gian. Vì vậy, NSAP của router được gọi là NET trong đó có vùng NSEL được gán bằng 0.

2. Các nguyên tắc cho việc dùng địa chỉ ISO

- Địa chỉ ISO được gán cho toàn bộ hệ thống, chứ không gán đến cổng giao tiếp của router
- Router thường có một địa chỉ NET. Qui ước là tối đa ba địa chỉ NET.
- Nếu nhiều NET được cấu hình trên cùng router, nó phải có cùng system-ID.
- Địa chỉ của vùng phải là giống nhau cho toàn bộ các router trong cùng một area
- Tất cả các level-2 phải có System-ID riêng biệt cho toàn domain
- Tất cả các level-1 router phải có System-ID riêng biệt và duy nhất cho toàn area
- System-ID phải có cùng chiều dài cho các IS và ES trong một routing domain.

3. Ví dụ của một địa chỉ NET

Ví dụ: 47.0005.aa00.0301.16cd.00

- Area ID: 47.0005

• SystemID: aa00.0301.16cd
• SEL: 00

[Trần Hoàng Tú]

Cấu trúc của IS-IS
.
..

1) Level-1 Router

Level-1 router giống stub router trong OSPF vì database của nó chỉ giới hạn đến area. Để đi ra ngoài một vùng khác, dùng default-route đến router level-2 gần nhất.

2) Level-2 Router

Để route traffic giữa các vùng, ta cần phải có level 2 router. Routing giữa các areas được gọi là interarea routing. Loại router này tương tự như router backbone trong OSPF. Level-2 router sẽ giao tiếp với nhau thông qua Hello. Database của các level-2 router phải giống nhau và chứa các network trong những areas khác.

3) Level 1-2 Router

Loại router có đầy đủ thông tin trong database là level 1-2. Đặc điểm của nó là tương tự với ABR trong OSPF. Router này sẽ có các router láng giềng nằm trong các vùng khác nhau bởi vì nó gửi cả hello loại 1 và hello loại 2. Router level 1-2 này sẽ thông báo cho các level-1 router khác về các vùng mà nó nối về, hơn nữa nó sẽ thông báo cho các level 2 router thông tin về vùng của nó. Router loại này sẽ tiêu tốn nhiều bộ nhớ và CPU. Cấu hình này là cấu hình mặc định trong các Cisco routers.

[Trần Hoàng Tú]

Các nguyên lý cơ bản của định tuyến theo vùng (area routing)

- Khi một router nhận một traffic để route đến một đích khác, router sẽ thực hiện việc tìm kiếm trong bảng routing-table.
- Router sẽ gửi bỏ system-id và sel để tìm ra địa chỉ area. Nếu địa chỉ của vùng là tương tự cho vùng đó, nó sẽ route các packet đến host dùng level-1 database.
- Nếu vùng là khác nhau, router sẽ thực hiện một trong những thao tác sau:

1. Gửi packet đến level router gần nhất (nếu router là level 1 router).
2. Tìm kiếm đường đi trong bảng định tuyến nếu router là level 2 router.
3. Phân giải địa chỉ để tìm route dài nhất. IS-IS cũng có dùng các thu gọn route để làm giảm kích thước của bảng routing.

Các areas trong IS-IS được định nghĩa trên các kết nối (link).
.

Các level-2 router có khả năng gửi các thông tin cập nhật phải kết nối với nhau liên tục:
.

Integrated IS-IS và các cổng giao tiếp của routers

Các routers thông thường trao đổi các thông tin với nhau để cập nhật các kiến thức của nó về network chung quanh. Ở mức tối thiểu, một router phải truyền đạt cho những routers lân cận các thông tin như định danh của router, các cổng giao tiếp của routers.
Trong IS-IS, nếu các hello-packets được trao đổi và các điều kiện được thõa mãn, các routers sẽ thiết lập quan hệ láng giềng. Mặc dù quá trình hình thành các quan hệ láng giềng phụ thuộc vào hạ tầng mạng được dùng nhưng những thông tin bên trong các hello-packets

luôn luôn là giống nhau. Mỗi hello sẽ chỉ ra nguồn gốc của Hello và những đặc điểm của cổng của router. Nếu các cổng của router có chung đặc điểm, các quan hệ (adjacency) được tạo ra. Sau khi một quan hệ đã được tạo ra, các thông tin routing sẽ được trao đổi nhờ vào các LSPs.
.

Để một quan hệ được hình thành và duy trì, cả hai cổng giao tiếp của router phải tương đồng với nhau về các đặc điểm sau:

• Kích thước packet MTU phải bằng nhau.
• Mỗi routers phải cần phải được cấu hình ở cùng một mức routing – nghĩa là hoặc là level-1 hoặc level-2. Nếu ở cùng một mức thì routers mới có khả năng giải mã những hello do những routers khác gửi đến.
• Nếu cả hai router là ở level-1, nó phải ở trong cùng area.
• Nếu level-1 router hình thành các quan hệ với các level-1 router và level-2 hình thành các quan hệ với các level-2 routers. Để một level-1 router hình thành một quan hệ với một level-2 router, router kia phải được cấu hình như một level-1-2 router.
• Giá trị system-ID của mỗi hệ thống phải là duy nhất.
• Nếu quá trình xác thực (authentication) được dùng, nó phải được cấu hình giống nhau trên cả hai router.
• Thời gian hello phải bằng nhau

IS-IS định nghĩa hai kiểu network: broadcast và point-to-point (OSPF có 5 kiểu). Một mạng kiểu broadcast hỗ trợ cho các cơ chế broadcast và multicast. Các kết nối point-to-point có thể không hỗ trợ broadcast và có thể là các PVC hoặc SVC.

Thiết lập các quan hệ liền kề (adjacency) của IS-IS

- Trên các kết nối Point-to-Point:

Khi thiết lập các quan hệ, các router sẽ gửi các CSNP. Các CSNP là một danh sách các kết nối được lưu trong cơ sở dữ liệu. CSNP cũng sẽ kích hoạt quá trình đồng bộ hóa (synchronization) trong từng router. Các hello định kỳ sẽ duy trì các quan hệ liền kề này. Nếu một router không nghe một hello-packet trong một khoảng thời gian “hold-time”, router kia sẽ được xem như là đã không hoạt động. Khoảng thời gian hold-time bằng ba lần thời gian hello.

- Trên các kết nối broadcast:

Trên các kết nối broadcast, tất cả các router chạy IS-IS sẽ nhận packets được gửi bởi một router duy nhất – DIS. DIS có trách nhiệm phát tán (flooding) để tất cả các routers đang chạy IS-IS. Một cách diễn đạt khác là DIS sẽ phát tán các LSP cho pseudonode.Một paseudenode sẽ tượng trưng cho một mạng LAN, trong đó mỗi router của LAN là một cổng giao tiếp ảo của router ảo kia. Router ảo này gọi là pseudonode. Cũng giống như router thật, router ảo sẽ phát tán các LSP khi có một thay đổi trong kết nối của LSP (ví dụ như khi có một router lân cận online).

Các quan hệ liền kề với các routers khác sẽ được duy trì bởi DIS. DIS sẽ gửi các Hello mỗi 3.3 giây. Cơ chế này nhằm đảm bảo tính toàn vẹn của các kết nối. Nếu có một vấn đề với DIS hiện tại hoặc có một router khác có độ ưu tiên cao hơn, router DIS hiện hành sẽ bị cho về hưu. Quá trình bầu chọn dựa trên độ ưu tiên .Nếu tất cả các router có giá trị độ ưu tiên mặc định là 64 thì router nào có giá trị SNPA cao nhất sẽ là DIS.

- Trên các kết nối NBMA:

Các công nghệ Frame Relay, ATM và X25 là các ví dụ của môi trường NBMA. Bằng cách dùng các PVCs, môi trường NBMA tạo ra nhiều kết nối truy cập đồng thời tương tự như một mạng cục bộ LAN. IS-IS sẽ xem môi trường NBMA này như là một dạng của mạng cục bộ LAN và cho rằng môi trường này có hỗ trợ IS-IS. Để tránh sự phức tạp và các lỗi có thể, Cisco khuyến cáo các kết nối nên được cấu hình như một loạt các kết nối point-to-point.
.

[Trần Hoàng Tú]

Các giao thức lớp network của IS-IS

Các PDU được tạo ra ở lớp network và được đóng gói trực tiếp vào các frame datalink. Tất cả các IS-IS packet chia sẽ cùng header 8 bytes. Sau phần header, có một số field có kích thước thay đổi. Các field này được gọi là Type/length/Value (TLV) hoặc Code/Length/Value (CLV).

Nằm phía sau phần header chung này là các field có kích thước thay đổi. Có ba dạng packets trong Integrated IS-IS: hello, LSPs và SNPs.

Định dạng gói hello trong Point-to-point
.

Tham số	Độ dài (octets)	Mô tả
Fixed Intergrated IS-IS header	8	Thông thường đối với các gói PDU của Intergrated IS-IS.
Circuit Type	1	Xác định router đang truyền là level-1, level-2 hay level-1-2.
Source ID	ID length	System ID từ NSAP của router đang truyền.
Holding Time	2	Thời gian mà các neighbor phải chờ gói hello trước khi khai báo rằng router đang truyền bị chết.
Packet Length	2	Chiều dài của gói hello.
Local Circuit ID	1	ID của interface đang truyền. ID này là duy nhất đối với router đang truyền.

.
Định dạng gói hello trong LAN
.

Tham số	Độ dài (octets)	Mô tả
Fixed Intergrated IS-IS header	8	Thông thường đối với các gói PDU của Intergrated IS-IS.
Circuit Type	1	Xác định router đang truyền là level-1, level-2 hay level-1-2.
Source ID	ID length	System ID từ NSAP của router đang truyền.
Holding Time	2	Thời gian mà các neighbor phải chờ gói hello trước khi khai báo rằng router đang truyền bị chết.
Packet Length	2	Chiều dài của gói hello.
Priority	2	Được sử dụng trong việc bầu chọn DIS (priority cao nhất).
LAN ID	ID length + 1	DIS sử dụng system ID của nó cộng thêm một octet nữa để đặt tên cho LAN. Octet cộng thêm được sử dụng để xác định một LAN với các kết nối LAN khác trên DIS.

[Trần Hoàng Tú]

Hoạt động của Integrated IS-IS

1. Router gửi Hello ra tất cả các cổng giao tiếps để tìm các router láng giềng và hình thành nên các quan hệ liền kề.
2. Các router có cùng kết nối datalink sẽ trở thành quan hệ láng giềng.
3. Các router xây dựng các LSPs dựa trên các IS-IS interfaces và các prefix được học từ các quan hệ láng giềng.
4. Routers sẽ phát tán (flood) các LSP đến tất cả các router lân cận ngoài trừ router đã gửi LSPs.
5. Khi một LSPs mới được nhận, router sẽ xây dựng lại databse kết hợp các LSP này.
6. Router sẽ thực hiện giải thuật SPF cho từng network, xây dựng bảng định tuyến.

Hoạt động của IS-IS được chia thành 4 quá trình:

1. Quá trình cập nhật (update process):

LSP được tạo ra khi có một thay đổi trong mạng, thông thường do cấu hình một router nào đó thay đổi. Tuy nhiên, bất cứ một sự kiện nào dưới đây cũng kích hoạt tạo ra LSP:

• Một router láng giềng up hoặc down.
• Một cổng giao tiếp trên router thay đổi trạng thái hoặc metric.
• Một đường đi thay đổi.

Trong quá trình phát tán, một router sẽ truyền và nhận các LSPs.

* Gửi và nhận LSP:

Khi nhận được một LSP, router sẽ lưu trong database và đánh dấu sẽ phát tán LSP này. Nếu LSP đã có trong database, router chỉ cần gửi ack và sau đó bỏ qua LSP này. Nếu đây là LSP mới, router sẽ tại ra một LSP mô tả kết nối của nó với router láng giềng. Sau đó, router sẽ gửi LSP mới và LSP do chính nó tạo ra đến các quan hệ láng giềng. Các router láng giềng kia, đến lượt nó sẽ phát tán đến các router láng giềng kế tiếp. Các LSP level-1 được gửi ra toàn bộ area, trong khi các level-2 LSP được gửi ra tất cả các Level 2 routers.

Quá trình truyền các LSP trên các kết nối vật lý khác nhau sẽ khác nhau.

* Truyền các LSP trên các cổng point-to-point:

- Khi một quan hệ adjacency được thiết lập, cả hai đầu đều gửi các CSNP packet trong đó có một phiên bản thu nhỏ của database.
- Nếu có bất kỳ một LSP nào không có trong CSNP, router sẽ gửi một bản LSP đó cho router kia.
- Tương tự, nếu trong cơ sở dữ liệu bị mất một LSP nào đó, router nhận sẽ yêu cầu gửi lại chính xác LSP đó.
- Các LSP được yêu cầu gửi, nhận và công nhận (ack) nhờ vào các PSNP.
- Khi một LSP được gửi, router sẽ thiết lập một đồng hồ. Nếu sau một khoảng thời gian đã expire, LSP sẽ được gửi lại. Khoảng thời gian này gọi là minimumLSPTransmission-interval.
- Mặc định trong Cisco routers, khoảng thời gian này là 10 giây.

* Truyền các LSP trên các kết nối broadcast:

Các thông tin cập nhật mức level 1 và level 2 dùng các địa chỉ multicast. DIS có ba công việc sau:

• Tạo và duy trì các quan hệ.
• Tạo và cập nhật các LSP.
• Phát tán các LSP trên mạng LAN

* Các bước chính trong quá trình phát tán:

- Khi nhận được CSNP, router sẽ so sánh LSP với database.
- Nếu database có một bản LSP mới hơn hoặc nếu không có phiên bản nào của LSP trong CSNP, router sẽ phát tán các LSP vào mạng LAN dùng multicast.
- Nếu database không có LSP được gửi trong CSNP, nó sẽ gửi PSNP yêu cầu một LSP đầy đủ.
.

* Xác định LSP trong database là có hợp lệ hay không?

LSP có chứa 3 field giúp xác định LSP đang được nhận có mới hơn LSP đã có trong database hay không. Các field này là:

- Remaining Lifetime: Được dùng để loại ra các LSP cũ. Nếu một LSP đã tồn tại trong database khoảng 20 phút, nó giả sử rằng router ban đầu đã ngừng hoạt động. Thời gian làm mới (refresh time) có giá trị là 15 phút. Nếu khoảng thời gian bị hết hạn (expire), LSP sẽ loại bỏ nội dung chứa bên trong, chỉ để lại header.
- Sequence Number: Đây là một giá trị tuyến tính 32 bit. LSP đầu tiên được cấp chỉ số là 1. Các LSP kế tiếp được tăng lên 1.
- Checksum: Nếu một router nhận một LSP và checksum không tính toán chính xác, LSP sẽ flush và lifetime của LSP được gán về 0. Tất cả các router còn lại sẽ bỏ LSP. Router ban đầu sẽ truyền lại LSP mới.

2. Quá trình quyết định

Sau khi database đã được đồng bộ, router cần phải quyết định đường đi nào sẽ dùng để đến một đích nào đó. Dĩ nhiên là có thể sẽ có nhiều đường đi để chọn lựa. Mục tiêu của quá trình quyết đinh là tạo ra một cây phản ánh đường đi ngắn nhất đến tất cả các đích. Mỗi router sẽ xây dựng một cây trong đó bản thân nó là root. Sẽ có vài bảng được tạo ra trong quá trình này. Bảng PATH là bảng chứa đường đi ngắn nhất trong quá trình xây dựng. Bảng TENT là bảng tạm được dùng trong quá trình tính toán. Nếu có nhiều hơn một đường đi đến một đích, các tiêu chuẩn sau đây được chọn lựa:

- Nếu có nhiều hơn một đường đi đến một đích, Cisco router sẽ dùng tối đa 6 đường đi.
Giá trị mặc định là 4.
- Các metric tùy chọn được tham khảo trước khi default-metric được chọn. Tuy nhiên Cisco routers chỉ hỗ trợ default-metric.
- Các đường đi bên trong (internal) được chọn trước các đường đi external.
- Các đường đi level-1 bên trong một vùng thì được ưu tiên hơn.
- Địa chỉ với subnetmask dài nhất sẽ được dùng.
- Nếu ToS được cấu hình, đường đi có ToS sẽ được chọn trước các đường đi khác.
- Nếu ToS là bằng nhau, sẽ có tối đa 6 đường đi được đặt trong bảng routing. Router sẽ thực hiện load-balancing trên các đường đi này
- Nếu không có đường đi nào, router sẽ chuyển packet đến level-2 router gần nhất, là router mặc định.

* Metric (Cost):

Metric định nghĩa phí tổn của đường đi. IS-IS có 4 metric, trong đó chỉ có một metric là được dùng. Các metric được định nghĩa là:

- Default: còn được gọi là cost. Tất cả các IS-IS router phải hỗ trợ loại cost này. Cisco gán giá trị mặc định là 10.
- Độ chậm trễ (delay).
- Chi phí hiện thời của network (expense).
- Độ tin cậy của đường đi (error).

3. Quá trình forwarding

Các đường đi có subnet mask dài nhất sẽ được chọn.

4. Quá trình nhận

Không được mô tả chi tiêt trong giáo trình CCNP.

[Trần Hoàng Tú]

Các tiêu chí thiết kế IS-IS

Trong IS-IS, quá trình thiết kế tập trung vào area và địa chỉ.

* Thiết kế vùng (area) trong IS-IS

Khi thiết kế IS-IS, cần xem xét các dòng dữ liệu và tài nguyên được yêu cầu bởi IS-IS. Điều chỉnh quá trình cập nhật có thể là cần thiết. Nếu ta giảm thời gian cập nhật, database sẽ hội tụ nhanh hơn nhưng network có thể thiếu tài nguyên hệ thống để route dữ liệu. Một vài thiết kế tiêu biểu bao gồm:

- Một mạng dạng flat chỉ dùng level-1 routing. Thiết kế này sẽ không mang tính mở rộng vì bất kỳ một thay đổi nào trong mạng cũng tạo ra một sự phát tán các LSPs đến tất cả các routers. Tuy nhiên, thiết kế đơn giản này có ưu điểm là chỉ có một cơ sở dữ liệu và không có vấn đề về suboptimal routing.
- Một mạng flat dùng level-2 routing: Khi hệ thống mạng phát triển, các level-1 có thể thêm vào.
- Một hệ thống mạng có cấu trúc, trong đó phần core chạy level-2 routing còn level-1 kết nối đến core. Level 1-2 router được dùng để kết nối các area.

Route Summarization

Các level-1-2 routers có thể tóm lược các routes bên trong vùng của nó. Route tổng (summarize route) được lan truyền đến level-2 router. Level-1 routes không thể được summarize bên trong areas bởi vì IS-IS không cho phép điều này.

Giải pháp cho mô hình Integrated IS-IS NBMA trong mạng chuyển mạch WAN

Đối với IS-IS, môi trường NBMA sẽ được cấu hình như multipoint và cho phép việc bầu ra một DIS. Một giải pháp khác là cấu hình cổng giao tiếp với các subinterfaces như các kết nối point-to-point.