Chương 4: Giáo thực định tuyến IS-IS

Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 4 – Intergrated IS-IS 60 CHƢƠNG 4: INTEGRATED IS-IS 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 Thuật ngữ Định nghĩa 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 Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 4 – Intergrated IS-IS 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. Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 4 – Intergrated IS-IS 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 Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 4 – Intergrated IS-IS 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 tƣơng 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 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 Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 4 – Intergrated IS-IS 64 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 Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 4 – Intergrated IS-IS 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 Thuật ngữ Intergrated IS-IS OSPF Areas - Giới hạn định nghĩa trên kết nối. - Giới hạn được định nghĩa trên router. Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 4 – Intergrated IS-IS 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. Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 4 – Intergrated IS-IS 67 4.3. 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 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 Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 4 – Intergrated IS-IS 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). Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 4 – Intergrated IS-IS 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 [...]... Intergrated IS-IS Giáo trình khóa học BSCI Packet Length 2 Local Circuit ID 1 Chiều dài của gói hello ID của interface đang truyền ID này là duy nhất đối với router đang truyền Định dạng gói hello trong LAN Bảng 4.5 - Định dạng gói hello trong LAN Độ dài Tham số Mô tả (octets) Fixed Intergrated IS-IS 8 header Circuit Type Source ID 1 ID length Thông thường đối với các gói PDU của Intergrated IS-IS Xác định. .. 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  Metrics (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. .. tin cậy của đường đi (error) 76 Giáo trình khóa học BSCI 4.8.3 Chƣơng 4 – Intergrated IS-IS Quá trình forwarding Các đường đi có subnet mask dài nhất sẽ được chọn 4.8.4 Quá trình nhận Không được mô tả chi tiêt trong giáo trình CCNP 4.9 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... 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 Bảng 4.4 - Định dạng gói hello trong Point-to-Point Độ dài Tham số Mô tả (octets) Fixed Intergrated IS-IS header Circuit Type Source ID 8 1 ID length Thông thường đối với các gói PDU của Intergrated IS-IS Xác định router đang truyền là level-1, level-2 hay level-1-2 System... các quan hệ láng giềng 73 Chƣơng 4 – Intergrated IS-IS Giáo trình khóa học BSCI 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: 4.8.1 Quá trình... các kết nối nên được cấu hình như một loạt các kết nối point-to-point 71 Chƣơng 4 – Intergrated IS-IS Giáo trình khóa học BSCI Hình 4.4 - Các công nghệ đƣợc hỗ trợ bỏi IS-IS 4.7 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... 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 70 Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 4 – Intergrated IS-IS IS-IS định nghĩa hai kiểu network: broadcast và point-to-point (OSPF có 5 kiểu) Một mạng kiểu broadcast hỗ trợ cho các... 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 75 Giáo trình khóa học BSCI Chƣơng 4 – Intergrated IS-IS - 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 4.8.2 Quá trình quyết định Sau khi database... 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 74 Chƣơng 4 – Intergrated IS-IS Giáo trình khóa học BSCI - 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...Chƣơng 4 – Intergrated IS-IS Giáo trình khóa học BSCI 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 Hình 4.3 - Các quan hệ IS-IS mức 1 và mức 2 Để một quan hệ được