這裡將說明原本IS-IS協定設計的緣由,它是因為無連接網路服務(CLNS)而設計出來的,並介紹後來發展出來整合於IP網路環境的IS-IS協定,並且與同為內部閘道協定(IGP)的OSPF協定做比較,清楚分辨兩者之間有那些同與不同之處。
認識Link State路由協定
所謂路由演算法,就是如何選擇網路路徑以便於發送網路封包。而Link-State路由演算法,其實就是使用所謂的最短路徑優先(Shortest Path First,SPF)演算法來決定網路路徑。顧名思義,就是以最短的網路路徑為最佳網路路徑的優先考量,Link-State路由演算法就是用這種方式來維護其存放網路路徑的資料庫內容。
Link-State路由演算法的儲存資料
Link-State路由演算法會使用以下五種資訊來維護整個路由資訊:
‧LSA(Link-State Advertisements)
‧網路拓樸資料庫(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,網路拓樸資料庫也被稱為Neighbor-ship Database,而最短路徑優先樹狀結構也被稱為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路由演算法有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會有整個網路的路徑表,等到收集好整個網路的路徑資訊後,每一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。當網路有所變化時,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,預設是每隔30秒做一次。根據這樣的概念,整個網路內,在時間久了之後,所有的路由器設備之間的網路拓樸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協定使用的網路架構
這就與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Area和Autonomous System(自治系統)兩個主要的構成元素。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圖1所示。
在圖1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,必須會有一個稱為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可被設定成為Stub Area,或是設定為Stubby Area,也可以設定成所謂的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,並減少Routing Table的資料筆數,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年的時候,才由ISO組織列為ISO 10589標準,當初是用於定義所謂的Intermediate System中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路由協定和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網路環境內對Datagrams的路由技術做了延伸的支援,而這樣的延伸版本,也被稱為Integrated IS-IS,也就是稍早提到的整合性的IS-IS協定,此延伸版本定義於RFC 1195文件中。
OSPF與IS-IS的差異及共同點
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和IS-IS的共同特色
接著,一起來整理一下這兩個路由協定的共同特色:
1. 都是Link State路由協定
2. 都是Interior Gateway Protocols
3. 都是使用Dijstra最短路徑演算法
4. 都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(Variable-Length Subnet Mask,VLSM)是用來讓不同長度、不同層級的子網路能在同一個網路中存在並且運作。所以,也就是說,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,也能夠讓可用的IP位址個數增加。