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最基本的网络通信协议,计算机网络通信协议

时间:2023-05-05 21:03:11 阅读:234885 作者:2251

ISIS协议全称叫Intermediate System to Intermediate System,中间系统到中间系统。这里的中间系统(简称IS)说的是路由器。为啥不直接用路由器,而用这么绕口的名字呢。这里还涉及到组织的背景。

网络设备由很多设备厂商生产,比如中兴、华为、烽火、CISCO、Juniper等等公司。大家都是竞争对手,自然互相之间谈不上什么配合。那么,用户该如何选择设备?难道只能选一家的,并且一直用这一家么?要知道网络设备都很贵的,一般省级的设备都要几百万一台,国家级的设备要上千万的。省级的设备一般一个省要几台到几十台,负责全省所有网络流量的对外和对内转发。而且我们要有配套的机房、安保、消防、降温等设备。这种情况下,网络硬件设施的投入是很大的。我不可能上亿的资金只给一家,那么这里就涉及到了不同厂商互通的问题。CISCO的设备怎么和华为的互通?两家是竞争对手啊,两家的工程师之间是没接触的,那么如何保证两家设备连根网线就能互相传递消息了呢?

这个方式就是协议,简单的说,大家事先协商好交流格式,然后都按照规矩办事,这样就能通信了。就好像中国人、美国人和希腊人交流,大家语言都不通,那么事先做个协商,都用英语,就OK了。

国际上有几种这样的组织,专门制定协议。ISIS协议就是ISO组织制定的。这个组织大家多少都听过。ISIS的文档编号为ISO10589,编号是为了方便查找和交流,毕竟协议题目往往都很长。而另一个组织,叫IETF。IETF搞的TCP/IP标准,很牛吧。很多通信协议都是IETF搞的。ISO做ISIS的时候想推自己的协议,完全没用TCP/IP这一套东西,ISIS也不支持IP,ISO自己想了种地址出来,叫network。IETF和ISO两个组织争协议标准争了好久,当然最后是TCP/IP赢了,大家现在经常看到的都是TCP/IP。而在当时争的时候,ISO当然不想用“路由器”这个名词,于是想了个IS这么个名字。后续ISIS协议里很多名词都和IETF说的是一个东西,但是就是不同的英文单词,也是两家争协议标准的结果。后来,ISIS协议也对自己做了扩展,支持了IP地址。而我们现在要说的这个,就是支持IP地址的ISIS协议。

后续大家也会看到,ISIS协议本身的设计是不区分IP地址族的,IPv4还是IPv6对协议本身无影响。这就是因为ISIS有其自身独特的地址标识结构。对于ISIS来讲IP地址只是后续扩展的,作为承载的信息存在的数据而已。

我大概能想到的应该有如下专有名词,和其对应TCP/IP的名词,后续再想到我们再补充。这些先看个眼熟,后面遇到会说明。

ISISTCP/IPISRouter(路由器)circuitinterfacenetwork相当于路由器标识adjacencypeer/neighbor          

网络协议分很多种,大体上和路由传递相关的有两类,AS内和AS间。对于这两类,我们管他们叫域内路由协议(IGP)和域间路由协议(BGP)

AS是个什么东东,全称叫自治系统(autonomous system)。是啥?先举个例子,联通的网络就是一个AS,移动的是另一个AS。AS就是一个运营商独立管理的一片网络。AS是个抽象的概念,从管理者的角度标识一个网络的范围。有点像学校分班,我是一班的,你是二班的,我们不同班,就不是一个AS。

AS内一般是一个运营商在管理,所以对网络是什么样子了解的都比较清楚。一班的yqdll对自己班级当然很了解,但是对二班了解就不多了。但是AS间也是需要沟通的,你拿联通的手机当然能够打通移动的电话,所以AS间需要信息传递。但是,无论从拓扑规模,还是从安全性上考虑,AS间传递的信息都比较有限。联通和移动是竞争对手啊,不能因为想要互相打电话,就让移动知道我内部网络的所有拓扑,这样很不安全。同时,要知道移动网络是覆盖全国的,它的拓扑多大,一台路由器要知道所有拓扑信息,内存估计会爆掉。所以,AS间的路由协议传递的信息主要是路由,不会传递拓扑信息。

ISIS就是属于IGP(域内路由协议)的,它的主要功能就是收集域内的网络拓扑,根据网络拓扑计算出到达各路由器的最短路径。根据最短路径,指导流量转发。

最早的时候,网络中两个路由器要想互相通信,需要配置静态路由,就是网络管理员需要知道两台路由器之间是哪个接口连着的,然后手工配置到达路由器A的路由要从哪个出接口出去。这种方式繁琐,而且当网络拓扑出现故障的时候恢复很慢,需要重新配置。

相信我,现网(目前正在使用中的网络)出现故障的几率很大,而且有的时候需要更换设备,修改线路,都会使得网络拓扑发生变更。

那么像ISIS这种能够自动算路的路由协议就显得很有优势了。自动计算,无需干预,最短路径,响应及时,一般故障后1秒钟之内就能完成重新计算(实际设备一般能够保证不怎么损失流量)。

当然,ISIS协议也有缺点,因为ISIS计算拓扑的最短路径,是依赖于一种叫COST的东西。在IETF组织写的标准里一般叫metric。实际上就是个数字,用来反映链路(网线)的损耗和传输数据的能力。例如,100GB/S的接口,我们可以配置COST为10,10GB/S的接口我们可以配置为100等等。那么这里的问题就在于,ISIS协议总是使用最短路径,也就是从路由器A到路由器B之间COST值的和最小的路径,那么其他路径就不用了。这就造成了一种忙的忙死,闲的要命的情况。这一点对于ISIS来说,没什么好办法解决。

另外,因为ISIS计算路径的时候,需要知道全网的拓扑,所以每台路由器都要存储全网的拓扑信息。ISIS使用最短路径树(SPT)算法计算最短路径,这个算法后面会介绍。但是这个算法有个要求,就是所有路由器必须基于相同的拓扑信息进行计算。ISIS协议最主要的部分,就是保持每台路由器的拓扑信息一致。这一部分的相关动作占用了协议一半以上的篇幅。


那么下面的章节,我们详细的看看ISIS协议究竟如何运作的。


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