Chương 4: Giáo thực định tuyến 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.. Các routers này chỉ nhận những thông tin liên quan đến vùng đó và

60

4.1 Tổng quan

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)

Bảng 4.1 - Các thuật ngữ 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 NET và địa

61

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

62

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 đưởn2g 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 Là một phần của địa chỉ OSI NET sẽ mô tả cả vùng và

63

(NET) Systen-ID của một hệ thống trong mạng IS-IS NET không

mô tả NSEL

Network selector

(NSEL)

Thỉng 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

4.2 So sánh IS-IS và OSPF

4.2.1 Sự tương tự 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

Bảng 4.2 - So sánh sự giống nhau giữa OSPF và IS-IS

DIS (designated intermediate system) Designated router

ES-IS (the address resolution feature

of ES-IS) ARP (Address Resolution Protocol)

64

Level 1 Internal nonbackbone stub area

LSP (link-state packet) LSA (link-state advertisement)

CSNP và PSNP (complete và partial

sequence number PDUs) Link-state acknowledgement 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

65

connection identifier) trong Frame Relay Địa chỉ của host bên trong mạng, thỉnh thoảng được sử dụng như router ID định

ra mức độ ưu tiên Virtual link

(được định nghĩa nhưng chưa hỗ trợ)

Virtual link

4.2.2 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

Bảng 4.3 - So sánh sự khác nhau giữa OSPF và IS-IS

Areas - Giới hạn định nghĩa trên kết

nối

- Giới hạn được định nghĩa trên router

66

- Một router có thể trong một area

- 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

67

4.3 Đánh dấu địa chỉ cho IS-IS

Khi 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 (IS-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

4.3.1 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

4.3.2 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

4.3.3 Các ví dụ của một địa chỉ NET:

Ví dụ 1: 47.0005.aa00.0301.16cd.00

- Area ID: 47.0005

- SystemID: aa00.0301.16cd

- SEL: 00

68

4.4 Cấu trúc của IS-IS

4.4.1 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

4.4.2 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

4.4.3 The 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

4.5 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)

69

Hình 4.1 - Định nghĩa các vùng của IS-IS

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

Hình 4.2 - IS-IS-Backbone

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