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高性能路由器中集成IS-IS协议路由稳定性研究(1

2014-06-18 01:23 摘 要 本文基于高性能路由器，对影响集成IS-IS协议路由稳定性的问题进行了深入研究，通过对协议包处理流程的优化有效地减少了不稳定链路上LSP的产生，高效地处理了最大LSP顺序号的问题，通过理论分析得出了LSP交互的优化方案，利用基于未确认的LSP检测机制研究了减少LSP重传问题。 关键字 高性能路由器；集成IS-IS协议；路由稳定性1 引言 集成IS-IS( Intermediate System to Intermediate System)协议[1]是一种域内路由协议，通过与自治系统(AS)内其它路由器交互已知的路由信息，学习到整个自治系统的网络拓扑结构；并通过自治系统边界的路由器注入的其它自治系统的路由信息，得到整个Internet的路由信息。IS-IS[2]所使用的协议数据包有以下几种：点到点HELLO包；广播网HELLO包；链路状态协议数据包(LSP)；完全序列号协议数据包(CSNP)；部分序列号协议数据包(PSNP)。HELLO包用于发现、建立和维护邻居关系，LSP、CSNP、PSNP则主要用于链路状态信息的交换、更新和扩散。路由软件的稳定性主要与处理器对协议报文及时处理负载和路由抖动因素相关，如果处理器对路由信息处理的负载很高，那么将意味着网络稳定性不够，在网络有突发流量时就可能出现问题。路由抖动则是由于网络的不稳定而不断地进行路径的更替，不仅会产生过多的链路状态包，还增加了SPF计算的数量。本文对集成IS-IS的路由稳定性进行了深入研究，并提出优化改进方案。2 集成IS-IS协议链路状态数据包处理2.1 抑制不稳定链路LSP的产生 当IS产生一个新LSP后，就要向外进行扩散，刷新原有的链路状态通告，这样就会在网络中引起一序列的数据包收发过程以及路由的重新计算。如果这种新LSP的产生过于频繁，无疑会增加整个网络的传输和处理负担。当IS某个端口处于不稳定状态，端口UP/DOWN频繁时，就会出现这个问题。一个较简单方法是设定本地LSP最小产生间隔(如30秒)，也就是一个LSP产生之后，下一个LSP的产生要等待此间隔超时。如果在此间隔内本地IS状态已经出现了变化，应产生新LSP通告，那么就设置变化标志，等到间隔超时，再由此标志触发新LSP的产生。若在此期间有多次状态变化，则在间隔超时后，IS要对各端口和其它路由信息进行检查，最终的状态结果会包含在新产生的LSP中。2.2 最大LSP序列号的高效处理 LSP序列号表示了IS产生本地LSP的先后次序，同时也是比较LSP新旧的重要参数。序列号为4个字节，协议要求IS产生LSP序号从1开始，顺序递增，直至最大值。当序列号取最大值时，本地IS需要强制复位，重启后序列号又从1开始。为了保证网络中原有最大序列号LSP能被所有IS从数据库中超时清除，本地IS重启后要延迟足够的时间。如果LSP保持时间为1200秒，再加上60秒的零生命期，那么本地IS至少要等待1260秒才能重新启动。 对于序列号复位可以采用另一种更为有效的处理方法：当序列号取最大值后，由本地IS主动进行老化处理，也就是产生一个新LSP，其序列号为最大值，并且剩余生存期置为0，向所有接口网络中扩散。网络中其它IS收到此LSP后，按照协议规定，清除数据库中带有最大序列号LSP，只保留该LSP的一个摘要，同时启动零生命期。零生命期超时后，LSP被彻底删除。这样本地IS只需等待零生命期超时稍长的时间，就可以重新起用序列号1来产生新的LSP。与前一种方式相比，此种方法等待时间明显缩短，并且路由软件还不需复位重启。3 集成IS-IS协议链路状态数据包交互研究 只要某些IS具有相似的链路状态数据库，而又与DIS有所不同，就会发生LSP重复广播现象。当DIS A广播CSNP时，多个非DIS路由器都发现自己与DIS间链路状态数据库的差异，同时发出LSP更新对方或本地的链路状态数据库，形成不必要的重复广播，这种情况在新启动路由器被选举成DIS时更明显。 为避免或减少这种重复发生，一种可行处理方法是采用随机延迟策略。在收到DIS的CSNP包后，非DIS若需响应则应随机等待一段时间再发送 LSP。在此时间段内，如果有IS广播了 LSP，其它非DIS接收判别后就不必再作相同的广播，从而有效地减少了数据包重复发送。 随机等待的时间越长，多个IS同时响应的概率越小，产生重复发送的可能性就越小，但平均响应时间会加长。为便于分析，令随机等待时间，其中k取0到n的一个随机整数值(均匀分布)，