Что такое IS-IS

IS-IS (Intermediate System to Intermediate System) — один из ведущих протоколов маршрутизации, который используется в сетях OSI. Он был разработан для обеспечения эффективного маршрутизации данных между соседними узлами в сетях, состоящих из промежуточных систем.

IS-IS основан на алгоритме SPF (Shortest Path First), который позволяет находить кратчайший путь для доставки данных от отправителя до получателя. Протокол обеспечивает высокую скорость работы, надежность и масштабируемость сети, что делает его предпочтительным для использования в крупных корпоративных сетях и провайдерских сетях.

IS-IS работает на уровне 2 (канальный уровень) модели OSI, что означает, что он используется для обмена информацией о соседних узлах и нахождения оптимальных маршрутов внутри одной области маршрутизации. Каждое устройство в сети, поддерживающее IS-IS протокол, называется промежуточной системой (Intermediate System), и оно имеет свой уникальный идентификатор.

IS-IS основан на использовании LSP (Link State PDU) — пакетов состояния канала, которые передаются между узлами для обновления информации о топологии сети. Каждая промежуточная система поддерживает свою таблицу соседей и таблицу маршрутизации, которые используются для принятия решений о передаче данных в сети.

Что такое IS-IS?

IS-IS основан на алгоритме SPF (Shortest Path First), который позволяет находить кратчайший путь между двумя узлами в сети. Протокол IS-IS обладает множеством функций, позволяющих эффективно обмениваться информацией о маршрутах и оптимизировать передачу данных через сеть.

IS-IS использует иерархическую структуру сети, в которой сеть разделена на зоны. Каждая зона имеет свой идентификатор и управляется одним или несколькими маршрутизаторами. Маршрутизаторы обмениваются информацией о маршрутах внутри зоны и между зонами, чтобы найти оптимальный путь для доставки данных.

IS-IS поддерживает различные типы маршрутизаторов, такие как L1, L2 и L1/L2, которые определяют уровень иерархии маршрутизатора. L1 маршрутизаторы работают только внутри своей зоны, L2 маршрутизаторы работают как внутри своей зоны, так и между зонами, а L1/L2 маршрутизаторы могут выполнять оба типа функций.

IS-IS может использоваться в больших сетях с высокой степенью надежности. Он обладает масштабируемостью и способностью обрабатывать большое количество маршрутов. IS-IS также может автоматически обнаруживать и восстанавливаться от сбоев в сети, обеспечивая непрерывность работы сети.

История развития

На протяжении истории своего развития IS-IS претерпел несколько важных изменений и модификаций. В начале своего существования протокол использовался в крупных сетях, таких как DECnet и OSI, и был сравнительно сложным в использовании. Однако со временем протокол стал применяться в сетях IP и претерпел значительные изменения, чтобы стать проще и эффективнее.

Одним из ключевых изменений было внедрение технологии OSPF (Open Shortest Path First) в IS-IS, которое позволило протоколу стать более эффективным и гибким в работе. В результате этого IS-IS стал одним из наиболее популярных протоколов маршрутизации в мире и широко используется в сетях провайдеров и предприятий.

Протокол IS-IS продолжает развиваться и улучшаться. К настоящему времени было внедрено несколько версий протокола, с целью обеспечить более высокую производительность, устойчивость и безопасность. Вместе с тем, IS-IS остается одним из наиболее надежных и эффективных протоколов маршрутизации, играющим важную роль в современных сетях.

Принципы работы

IS-IS использует алгоритм SPF (Shortest Path First), чтобы определить самые короткие пути до различных узлов в сети. Каждая промежуточная система поддерживает базу данных LSP (Link State Packet), которая содержит информацию о всех прочих промежуточных системах и сетевых интерфейсах в автономной системе.

Промежуточные системы обмениваются LSP через протокол OSPF (Open Shortest Path First), и каждая промежуточная система строит карту сети на основе полученной информации. Эта карта служит основой для принятия решений о передаче данных.

IS-IS также может использовать протокол MP-BGP (Multiprotocol BGP) для обмена информацией о префиксах IPv4 и IPv6 между автономными системами. Это позволяет IS-IS использовать многопротокольную маршрутизацию и поддерживать гетерогенные сети.

IS-IS поддерживает многоуровневую архитектуру, что позволяет организовывать автономные системы в иерархические блоки. Это улучшает масштабируемость и облегчает управление сетью.

В целом, IS-IS является надежным протоколом маршрутизации, который обеспечивает эффективное распределение данных и обнаружение кратчайших путей в сети.

Алгоритм маршрутизации

Алгоритм маршрутизации IS-IS (Intermediate System to Intermediate System) использует распространенный алгоритм маршрутизации SPF (Shortest Path First), также известный как алгоритм Дейкстры.

IS-IS определяет логические пути (LSP — Link State Packets), которые представляют собой информацию о состоянии и связях между сетевыми узлами. Каждый узел сети имеет свою базу данных LSP, которая содержит информацию о соседних узлах и их связях.

Алгоритм маршрутизации SPF используется для вычисления кратчайшего пути от узла к другим узлам в сети. Он основывается на взвешенных метриках, которые определяют стоимость передачи данных по каждому из возможных путей.

IS-IS выполняет шаги алгоритма маршрутизации SPF следующим образом:

1. Собирает информацию о соседних узлах и их связях.
2. Строит граф сети на основе полученных данных.
3. Вычисляет кратчайший путь от текущего узла до каждого другого узла в сети, используя алгоритм SPF.
4. Записывает маршруты в таблицу маршрутизации, которая будет использоваться для принятия решений о передаче данных.

Алгоритм маршрутизации IS-IS обеспечивает высокую производительность и быстрое восстановление сети в случае сбоев. Он также позволяет оптимизировать передачу данных в сети, выбирая кратчайшие пути с наименьшей стоимостью.

Иерархическая структура

IS-IS использует иерархическую структуру для организации сетей. Это означает, что сеть разбивается на несколько уровней, каждый из которых имеет свои особенности и функции. Иерархическая структура позволяет управлять и масштабировать сетевую инфраструктуру более эффективно.

На верхнем уровне иерархии находятся «уровни систем» (Level 1 systems), которые работают только внутри одной области (area). Уровень системы состоит из одного или нескольких «зон» (zones), которые содержат множество «линков» (links). Уровень 1 может иметь несколько зон.

На следующем уровне иерархии находятся «уровни автономных систем» (Level 2 systems), которые объединяют несколько областей. Уровень автономной системы может иметь несколько уровней 1. Уровни 1 и 2 могут иметь различные пропускные способности и стоимости маршрутизации.

IS-IS также поддерживает использование «уровней очистки» (Level protection) для улучшения надежности сети. Уровень очистки позволяет определить, какие маршруты могут быть использованы в случае сбоя на уровне выше. Это помогает предотвратить «петли» (loops) и сократить время восстановления сети.

Иерархическая структура позволяет ускорить процесс поиска маршрутов и уменьшить нагрузку на сеть, так как обмен информацией между уровнями происходит только при необходимости. Кроме того, она облегчает масштабирование сети, так как новые уровни и зоны могут быть легко добавлены без изменений в уже существующую структуру.

Распределение маршрутов

Протокол IS-IS использует алгоритм распределения маршрутов, который основывается на состоянии связности сети. Это означает, что маршруты между сетями распределяются на основе информации о топологии сети, полученной от соседних маршрутизаторов.

Каждый маршрутизатор в сети IS-IS создает базу данных о топологии сети, которую он использует для принятия решений о передаче пакетов. В основе этой базы данных лежит информация обо всех маршрутизаторах в сети и о состоянии связей между ними.

Когда маршрутизатор получает информацию о топологии сети от соседних маршрутизаторов, он обновляет свою базу данных и пересчитывает маршруты. Этот процесс называется обновлением топологической базы данных.

На основе этой базы данных маршрутизаторы строят дерево кратчайших путей и определяют наилучший маршрут для передачи данных. Этот процесс называется расчетом маршрутов. Он позволяет каждому маршрутизатору знать, какие маршруты в сети находятся в его радиусе действия.

Распределение маршрутов в IS-IS происходит автоматически и динамически. Это означает, что когда в сети происходят изменения (например, добавление нового маршрутизатора или отказ одной из связей), маршрутизаторы автоматически обновляют свою базу данных и пересчитывают маршруты.

Протокол IS-IS поддерживает многоуровневую сеть, что позволяет разбить большую сеть на несколько логических подсетей. Каждая подсеть может иметь свою собственную топологическую базу данных и свои маршруты, что упрощает управление и масштабирование сети.

Особенности протокола

Во-первых, протокол IS-IS предоставляет эффективный и надежный способ обмена информацией о маршрутах между устройствами в сети. Он использует децентрализованный подход, в котором каждое устройство (Intermediate System) рассылает информацию только о своих ближайших соседях. Это позволяет снизить объем трафика на сети и упрощает процесс обновления маршрутной информации.

Во-вторых, протокол IS-IS обладает высокой степенью масштабируемости. Он может работать в сетях с большим числом устройств без значительного ухудшения производительности. Протокол использует иерархическую структуру, состоящую из уровней и областей, чтобы организовать сеть. Это позволяет упростить процесс маршрутизации и делает его более эффективным.

В-третьих, протокол IS-IS обеспечивает высокую отказоустойчивость сети. Он имеет встроенные механизмы для обнаружения и восстановления отказов в сети. Если какое-либо устройство или линия связи перестает функционировать, протокол быстро адаптируется и выбирает новый оптимальный маршрут для доставки пакетов. Это обеспечивает непрерывность работы сети и минимизирует время простоя.

В-четвертых, протокол IS-IS обладает возможностью поддержки различных типов услуг. Он может передавать не только информацию о маршрутах, но и другие сведения, такие как статические или динамические метрики, приоритеты или ограничения пропускной способности. Это позволяет настраивать сеть под конкретные требования и обеспечивать оптимальную работу различных типов трафика.

Плюсы и минусы

Протокол IS-IS имеет свои плюсы и минусы, которые стоит учесть при использовании.

Определение того, подходит ли IS-IS для конкретной сети, зависит от конкретных требований и особенностей сети. Несмотря на некоторые минусы, IS-IS остается популярным протоколом маршрутизации, который широко используется в крупных сетях и сетях провайдеров.

Применение

Протокол IS-IS широко применяется в сетях провайдеров и внутрикорпоративных сетей для достижения высокой производительности и эффективности маршрутизации. Ниже приведены основные области применения протокола IS-IS:

1. Сети провайдеров: IS-IS позволяет провайдерам построить масштабируемые и устойчивые сети, способные обрабатывать большой объем трафика. Протокол поддерживает многоуровневую иерархическую структуру сети, что позволяет провайдерам эффективно организовать маршрутизационные процессы.
2. Внутрикорпоративные сети: IS-IS также активно применяется в больших корпоративных сетях для обеспечения высокой производительности и отказоустойчивости. Протокол позволяет организовать гибкую и масштабируемую маршрутизацию, а также обеспечить безопасность и контроль доступа к ресурсам сети.
3. Сети с большим количеством маршрутизаторов: IS-IS эффективно работает в сетях с большим количеством маршрутизаторов. Протокол обладает высокой масштабируемостью и эффективно распределяет нагрузку на ресурсы сети. Это делает IS-IS очень популярным для использования в крупных телекоммуникационных сетях и сетях провайдеров.
4. Сети с различными технологиями передачи данных: Протокол IS-IS можно использовать в сетях, основанных на различных технологиях передачи данных, таких как Ethernet, Frame Relay, ATM и другие. IS-IS является независимым от технологии протоколом и способен работать с различными сетевыми протоколами.