IS-IS LSP泛洪同步过程

概述：

IS-IS通过泛洪LSP来实现链路状态同步过程，如何保证泛洪过程的可靠性及LSP的完整性则需要SNP报文的协助完成，它分为两类：

1. CSNP (Complete Sequence Number Packet:完全序列号报文)。
2. PSNP (Partial Sequence Number Packet:部分序列号报文)。

CSNP和PSNP的报文格式是相同的，而且都携带LSP的摘要信息。不同的地方是，CSNP报文携带的是当前路由器的链路状态数据库中的所有LSP的摘要信息，类似OSPF的DD (数据库描述)报文；而PSNP报文携带的是数据库中部分LSP的摘要信息。这个摘要包括了LSP ID、序列号、校验和及剩余生存时间。

因为链路状态数据库有LI类型和L2类型的，所以CSNP和PSNP两种报文也有L1类型和L2类型。广播链路下：L1发送到组播地址01-80-C2-00-00-14， L2发送到组播地址01-80-C2-00-00-15。并且在广播网络和P2P网络中，对这两种报文的使用还有此区别。

报文格式分析如下：
https://blog.csdn.net/tushanpeipei/article/details/112557014

泛洪机制：

机制概述：
作为一种链路状态路由协议，IS-IS 和OSPF一样，在学习和计算路由之前，区域中的路由器首先要交换链路状态信息，最终所有路由器的链路状态数据库达到一致的状态，这就好比每台路由器都有了一张相同的网络拓扑。然后，每台路由器利用自己的SPF算法计算到区域内任何其他网络的最优路由。

路由器产生一个LSP后，然后从所有运行了IS-IS 的接口打散出去，区域中的其他路由器从一个接口接收到LSP后，将这份LSP的一份拷贝装入L1或L2的数据库中，然后再将这份LSP从其他所有运行了IS-IS的接口继续扩散。

IS-IS路由域内的所有路由器都会产生LSP，以下事件会触发一个新的LSP：

1. 邻居Up或Down
2. IS-IS相关接口Up或Down
3. 引入的IP路由发生变化
4. 区域间的IP路由发生变化
5. 接口被赋了新的metric值
6. 周期性更新

路由器接收到一条LSP时，处理流程如下：

1. IS-IS路由器接收到LSP，在数据库中搜索对应的记录。若没有该LSP，则将其加入数据库，并组播新数据库内容。
2. 若收到的LSP序列号大于本地LSP的序列号，就替换为新报文,并组播新数据库内容;若收到的LSP序列号小于本地LSP的序列号，就向入端接口发送本地LSP报文。
3. 若两个序列号相等，则比较Remaining Lifetime (剩余生存时间)。若收到的LSP的Remaining Lifetime小于本地LSP的Remaining Lifetime,就替换为新报文，并组播新数据库内容;若收到的LSP的Remaining Lifetime大于本地LSP的Remaining Lifetime,就向入端接口发送本地LSP报文。
4. 若两个序列号和Remaining Lifetime都相等，则比较Checksum。若收到的LSP的Checksum大于本地LSP的Checksum，就替换为新报文，并组播新数据库内容；若收到的LSP的Checksum小于本地LSP的Checksum，就向入端接口发送本地LSP报文。
5. 若两个序列号、Remaining Lifetime和Checksum都相等，则不转发该报文。

注意与OSPF的区别。

SRM和SSN标志：
SRM和SSN标志在链路状态信息泛洪过程发挥了重要作用。SRM标志用来跟踪路由器从一个接口向邻居发送LSP的状态。在广播网络中，SSN 标志用来跟踪向邻居请求完整的LSP状态;在点对点网络中，SSN标志用来跟踪对LSP的确认状态。

SRM和SSN标志可以帮助路由器以更优化的方式发送LSP和PSNP，从而减少带宽和CPU的开销，提高链路状态数据库的同步。详细信息会分别在广播网络和点到点网络数据库同步的内容中介绍。

计时器：
IS-IS协议在链路状态信息泛洪过程中使用了多个计时器,这些计时器中有的用来控制LSP刷新的间隔，有的用来限制LSP产生的频率等。在不稳定的网络中，这些计时器确保了LSP泛洪不会带来过大的网络资源开销，还提供了保证数据库完整性的方法，这一节就来跟大家解释一下这些计时器的使用及在华为VRP系统中的配置命令。

1. 最大生存时间
   • 最大生存时间是指一个LSP 从“生命”诞生开始直到“老死”经历的最长时间，IS010589定义的LSP最大生存时间为1200s。 一个LSP的“阳寿”是从最大生存时间向下递减的，当一个LSP的“阳寿”等于0时，就从数据库中清除掉了。在华为VRP系统中，使用剩余生存时间来标识一个LSP的“阳寿”。正常情况下，一个LSP的始发源路由器会定期更新它的LSP (LSP 更新时间在下文介绍)，路由器接收到新的LSP后，替换掉老的LSP并重置LSP的剩余生存时间到最大生存时间。如果LSP的剩余生存时间减少到0时，还没有得到源路由器的刷新，那么这个LSP就会被清除。在清除之前路由器还会等-一个“零阳寿生存时间”(Zero Age Life Time)，ISO 10589定义的零阳寿生存时间为60s。
   • 一般情况 下,不建议大家修改LSP的默认最大生存时间，因为网络中的路由器使用的LSP最大生存时间必须一致，如果路由器接收到一个LSP的剩余生存时间比本地的最大生存时间还要大，那么会认为该LSP已经被破坏而将其丢弃，从而影响网络的稳定性。

2. LSP刷新间隔
   LSP始发路由器在LSP“阳寿”消耗尽之前(LSP剩余生存时间减少到0之前)，每隔一定时间会重新产生该LSP的新实例，这个时间间隔默认为900s。周期性的刷新有利于网络中所有路由器的链路状态数据库的完整性。华为VRP系统修改LSP刷新间隔的命令是timer lsp- refresh。适当将刷新时间间隔设置大些，可以减少网络资源的消耗，但是不利用网络的收敛。

3. LSP连续生成间隔
   LSP连续生成间隔是指路由器连续生成两个LSP的时间间隔。在一些不稳定的网络中，可以将LSP生成间隔设置大些，比如网络中有条链路持续翻滚的话，就会导致路由器不停地产生新的LSP,这会让网络中其他路由器的SPF进程频繁进行路由计算，增大了CPU开销。为了避免LSP频繁生成给网络带来的冲击，LSP的生成存在一个最小间隔的限制，即同一个LSP在最小间隔内不允许重复生成，一般缺省最小时间间隔为Ss，作了这种限制后，路由收敛速度受到较大影响。IS-IS 中，当本地路由信息发生变化时, 路由器需要产生新的LSP来通告这些变化。当本地路由信息的变化比较频繁时，立即生成新的LSP会占用大量的系统资源。另一方面，如果产生LSP的延迟时间过长，则本地路由信息的变化无法及时通告给邻居，导致网络的收敛速度变慢。可以使用timerlsp-generation命令来设置产生LSP (这些LSP具有相同的LSP ID)的延迟时间。

4. LSP传输间隔
   LSP传输间隔是指连续传送两个LSP的间隔，缺省情况下，接口上发送LSP的最小时间间隔为50ms。如果邻居路由器的资源有限，其他路由器向其传递一个LSP后，它无法按时确认的话，其他路由器就会重传LSP，这时可能使情况更加恶化，为了保护这样的邻居，LSP 传输间隔就得设置大些。

5. CSNP发送间隔
   在广‘播网络中，为维护链路状态数据库的完整性，DIS 周期性地发送CSNP， 默认间隔是10s。华为VRP系统可以通过接口命令isis timer csnp来修改默认值。这个值设置得小些，有利于网络的快速收敛，但同时增加了带宽的开销。如果一个网络在比较稳定的情况下，可以适当增大该值，以减少对带宽的开销。

以上这些计时器提供了一些优化和控制链路状态信息泛洪的方法。一般情况下，不建议修改这些计时器的默认值，除非修改后能预测相应的结果。如果网络规模大，加快收敛速度的办法就是升级路由器。另外，在网络规划时，一定要保证网络的高可用性。

广播链路下LSDB同步过程：

概述：

在广播网络中，路由器在邻接关系初始化后，首先泛洪自己的LSP，L1的LSP发送到组播地址01-80-C2-00-00-14(L1 IS)， L2的LSP发送到组播地址01-80-C2-00-00-15(L2 IS)。 其他L1或L2邻居接收LSP后，并不需要确认，因此，在广播网络中，LSP的泛洪是不可靠的。这样的话，对于LSP的始发路由器来说，如何确保所有邻居都接收到了自己的LSP呢? IS-IS 协议使用DIS周期性地发送CSNP来保证广播网络中链路状态数据库的同步。

DIS作用之一是IS-IS协议用来在广播网络中控制数据库信息的泛洪和同步的。在广播网络中，路由器都与DIS建立了邻接关系(当然，所有路由器之间都建立了邻接关系)，这就意味着，DIS 的数据库拥有其他所有路由器的数据库信息，基于这个前提，DIS使用一个或多个CSNP描述自己整个链路状态数据库信息，然后周期性地(每隔10秒)扩散到网络中。

广播链路下不用PSNP报文进行确认的原因是广播链路相比P2P环境会更加的复杂，如果一个网络中有多个邻居，组播泛洪的PSNP报文会对整个链路带宽和其他邻居造成影响。

其他路由器接收到DIS的CSNP后，与自己的数据库中的内容作比较，比较后会发现自己缺失或较新的LSP，然后发送PSNP来请求相应的LSP。

网络中的DIS或具有这份LSP的邻居收到请求后就会回应相应的LSP。在广播链路上，发送LSP之前会在接口上先设置一个SRM标志，待发送完LSP后立刻清除标志。如果路由器查看DIS发过来的CSNP内容后，发现自己数据库中具有的LSP而DIS没有或DIS具有的更老，这时它会主动将自己的LSP泛洪出来。通过上述过程，保证了广播网络中所有路由器的数据库都是一致的。在一个广播网络中有可能存在多台路由器，在链路状态数据库的同步过程中，如果对每条接收的LSP都要给予确认的话，这就需要发送端路由器跟踪其他所有邻居的接收情况，从而让整个过程变得更复杂。虽然DIS周期性泛洪CSNP会带来一定 的带宽开销，但是这个方法相对来说简单得多。

具体步骤：

1. 如上图所示，新加入的路由器RouterC首先发送Hello报文，与该广播域中的路由器建立邻居关系。
2. 建立邻居关系之后，RouterC等待LSP刷新定时器超时，然后将自己的LSP发往组播地址（Level-1：01-80-C2-00-00-14；Level-2：01-80-C2-00-00-15）。这样网络上所有的邻居都将收到该LSP。
3. 该网段中的DIS会把收到RouterC的LSP加入到LSDB中，并等待CSNP报文定时器超时并发送CSNP报文，进行该网络内的LSDB同步。而其他邻居在收到RouterC发来的LSP时会直接丢弃，因为在广播环境中，区域内的路由器只能与DIS进行LSP交互。
4. RouterC收到DIS发来的CSNP报文，对比自己的LSDB数据库，发现有许多LSP在本地数据库没有，所以向DIS发送PSNP报文请求自己没有的LSP。
5. DIS收到该PSNP报文请求后向RouterC发送对应的LSP进行LSDB的同步。

P2P链路下LSDB同步过程：

概述：

跟广播网络不一样，IS-IS 协议在P2P网络中的数据库同步过程中，接收到邻居的LSP后是需要给予确认的(可靠方式)。因为在P2P链路上，每台路由器只有一个邻居，确认不会带来过多的资源开销。

在P2P网络中，当两台路由器建立好邻接关系后，首先交换CSNP。跟前文介绍的一样，路由器通过比较接收到的CSNP的内容，确定本地数据库缺失的LSP，并根据前面介绍的LSP的新旧比较规则，比较自己的数据库和邻居数据库中LSP的新旧；对于缺少或过时的LSP，路由器会发出PSNP进行请求，并且在收到邻居回应过来的LSP后使用PSNP确认;如果路由器发现邻居路由器有缺失或拥有更旧的LSP，它会主动将LSP
发送给邻居。

如果发送的LSP没有得到邻居的PSNP确认，在重传间隔时间超时后，路由器会重传先前的LSP，直到接收到邻居的PSNP确认为止。在P2P链路上接收到一个LSP后，接口上会设置一个SSN标志表示需要向该接口发送PSNP确认，接收到确认后，SSN标志就会被清除；同时，如果需要将LSP拷贝从一个接口发送出去，也会在该接口上设置SRM标志，发送后标志立刻被清除。

具体步骤：

1. R2接收到R1的CSNP (描述了一条LSP: R1.00-00)后,发送PSNP进行请求。
2. R1收到请求后，将相应的LSP拷贝发送到网络中。
3. R2接收到请求的LSP后，将其拷贝存入数据库中，并且在接口2设置SSN标志，在接口3设置SRM标志。
4. R2向R3转发这个LSP的拷贝并向R1发送PSNP进行确认。
5. R2清除接口，上的SSN标志。
6. R3从R2接收到这个LSP后，存入数据库中，并同时在接口4上设置SSN标志。
7. R4向R2发送PSNP确认，并同时清除接口4.上的SSN标志。
8. R2接收到R3的PSNP确认后，清除接口3的SRM标志。

总结在P2P链路上PSNP有两种作用：（在广播环境中只有请求LSP的作用）

1. 作为Ack应答以确认收到的LSP。
2. 用来请求所需的LSP。

资料整理来源：《HCIE路由交换学习指南》、华为hedex指南