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IS-IS for IPv6技术白皮书-6W100

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IS-IS for IPv6技术白皮书

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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概述

IS-IS最初是为OSI网络设计的一种基于链路状态算法的动态路由协议。之后为了提供对IPv4的路由支持,IS-IS被扩展应用到IPv4网络,称为集成化IS-IS

随着IPv6网络的建设,同样需要动态路由协议为IPv6报文的转发提供准确有效的路由信息。IS-IS路由协议结合自身具有良好的扩展性的特点,实现了对IPv6网络层协议的支持,可以发现和生成IPv6路由。支持IPv6IS-IS路由协议又称为IS-ISv6动态路由协议。

IS-IS for IPv6技术实现

为了支持在IPv6环境中运行,指导IPv6报文的转发,IS-ISv6采用NLPIDNetwork Layer Protocol Identifier,网络层协议标识符)值1420x8E)来标识IPv6协议,并通过对IS-IS TLV进行简单的扩展,使其能够处理IPv6的路由信息。

2.1  IS-ISv6新增TLV

TLVType-Length-Value)是LSPLink State PDU,链路状态协议数据单元)中的一个可变长字段值。为了支持IPv6路由的处理和计算,IS-IS新增了两个TLV,分别是:

·     IPv6 Reachability:类型值为2360xEC),通过定义路由信息前缀、度量值等信息来说明网络的可达性。

·     IPv6 Interface Address:类型值为2320xE8),它对应于IPv4中的IP Interface Address TLV,只不过把原来的32比特的IPv4地址改为128比特的IPv6地址。

2.1.1  IPv6可达性TLVIPv6 Reachability TLV

IS-ISv6中的IPv6可达性TLV对应于IS-IS中的普通可达性TLV和扩展可达性TLV格式如1所示。

图1 IPv6可达性TLV

 

主要字段的解释如下:

·     Type:取值为236,表示该TLVIPv6可达性TLV

·     LengthTLV长度。

·     Metric:度量值,使用扩展的Metric值,取值范围为04261412864。度量值大于4261412864IPv6可达性信息都被忽略掉。

·     Uup/down状态标志位,用来防止路由环路。当某条路由从Level-2路由器传播到Level-1路由器时,这个位被置为1,从而保证了该路由不会被回环。

·     X:外部路由引入标识,取值1表示该路由是从其它协议引入的。

·     S:当TLV中不携带Sub-TLV时,S位置“0”;当S位置“1”时,表示IPv6前缀后面跟随Sub-TLV信息。

·     Reserve:保留位。

·     Prefix LengthIPv6路由前缀长度。

·     Prefix:该路由器可以到达的IPv6路由前缀。

·     Sub-TLV Length/Sub-TLVsSub-TLV字段长度以及Sub-TLVs字段,该选项用于以后扩展用。

2.1.2  IPv6接口地址TLV

IPv6接口地址TLV对应于IS-IS中的IPv4接口地址TLV,格式如2所示。

图2 IPv6接口地址TLV

 

主要字段的解释如下:

·     Type:取值为232,表示该TLV类型是IPv6接口地址TLV

·     LengthTLV长度。

·     Interface Address:使能IS-ISv6功能接口IPv6地址,Hello报文中接口IPv6地址TLV填入的是接口的IPv6链路本地地址,LSP报文中填入的是接口的非IPv6链路本地地址,即接口的IPv6全球单播地址。

2.2  IS-ISv6邻接关系

IS-IS使用Hello报文来发现同一条链路上的邻居路由器并建立邻接关系,当邻接关系建立完毕后,将继续周期性地发送Hello报文来维持邻接关系。为了支持IPv6路由,建立IPv6邻接关系,IS-ISv6Hello报文进行了扩充:

·     NLPID是标识IS-IS支持何种网络层协议的一个8比特字段,IS-ISv6对应的NLPID值为1420x8E)。如果设备支持IS-ISv6功能,那么它必须在Hello报文中携带该值向邻居通告其支持IPv6

·     Hello报文中添加IPv6接口地址TLVInterface Address字段填入使能了IS-ISv6功能接口的IPv6链路本地地址。

典型组网应用

3.1  IS-ISv6在纯IPv6网络组网应用

在一个纯IPv6网络中,要求通过IS-ISv6协议实现网络互通。如3所示,Routing Domain 1为一纯IPv6路由域,骨干区和Level-1区域均为纯IPv6区域,所有的路由器都运行IS-ISv6

图3 IPv6网络IS-IS典型组网图

 

3.2  IS-ISv6应用在IPv4IPv6共存网络

3.2.1  通过构建IPv4IPv6共存骨干区域实现IPv4/IPv6网络共存组网方案

在一个IPv4/IPv6共存的网络中,要求利用IS-ISIS-ISv6实现网络互通。

说明: 说明

一个路由域内不能同时存在两个互相独立的纯IPv4骨干区和纯IPv6骨干区,如果需要骨干区同时具有IPv4路由能力和IPv6路由能力,则必须将该骨干区配置为Dual IP

 

4所示,Routing Domain1IPv4IPv6双协议路由域:

·     规划一个双协议栈骨干区域Area 49,骨干区域中的所有IS同时使能IS-ISIS-ISv6功能;

·     用户根据需要,配置Level-1 Area的区域类型为纯IPv4、纯IPv6或双协议栈。非骨干区Area 49.01IPv6-Only区域;非骨干区Area 49.02IPv4-Only区域;非骨干区Area 49.03Area 49.04为双协议栈区域。

·     经过这种规划而组成的IPv4/IPv6共存网络,Area 49.02Area 49.03Area 49.04以及Area 49之间可以实现IPv4互通;Area 49.01Area 49.03Area 49.04以及Area 49之间可以实现IPv6互通。

此种IPv4/IPv6共存组网方案配置较为简单,组网框架逻辑清晰,可扩展性很强,用户可以根据需要随时增减Level-1区域,很容易实现IPv4网络向IPv6网络的逐渐过渡。

图4 IPv4/IPv6典型组网

 

3.2.2  通过GRE隧道技术实现IPv4/IPv6网络共存组网方案

利用GRE隧道技术实现IPv6孤岛跨越IPv4核心网络进行互通,具体解决方法是在两个使能IS-ISv6功能的路由器上配置IPv6 GRE隧道,使得两个路由器在逻辑上直接相连,无需考虑隧道经过的IPv4网络。

5所示,分别在Device ADevice B上创建并配置Tunnel 0,在Tunnel 0上使能IS-ISv6功能。Device ADevice B通过Tunnel 0发送IS-ISv6协议报文并建立邻居关系,这样两个IPv6孤岛就可以进行通信了。

通过GRE隧道技术实现IPv4/IPv6网络共存组网的优点是:

·     不要求所有路由器都运行IS-ISv6,只要IPv6网络内的路由器运行IS-ISv6即可。

·     IPv4网络内,用户可以根据需要自由选择路由协议。

缺点是配置比较复杂,且需要对整个网络做好规划。

图5 IS-IS for IPv6 over IPv4技术实现IPv4/IPv6共存组网的方案示意图

 

3.2.3  通过IPv6单播拓扑实现IPv4/IPv6网络共存组网方案

1. 功能简介

在一个IPv4/IPv6共存的网络中,当一些设备和链路不支持IPv6协议时,支持双协议栈的路由器因为无法感知到这些路由器和链路不支持IPv6,仍然会把IPv6报文转发给它们,这就导致IPv6报文由于无法转发而被丢弃。

IS-IS支持IPv6单播拓扑,即IPv4IPv6分拓扑计算可以解决上面的问题。如6所示,图中的数值表示对应链路上的开销值;Device ADevice BDevice D支持IPv4IPv6双协议栈;Device C只支持IPv4协议,不能转发IPv6报文。

Device ADevice BDevice D上都配置IS-IS支持IPv6单播拓扑,所有的路由器对于IPv4IPv6都分为两个拓扑进行计算,则Device A能够感知到Device BDevice C之间、Device CDevice D之间的链路不支持IPv6,即不会将到达Device DIPv6报文转发给Device B,从而避免报文丢失。

图6 IS-IS支持IPv6单播拓扑功能示意图

 

2. 应用限制

在一个区域内配置多拓扑功能需要保证所有设备均配置多拓扑功能,否则可能会导致部分设备无法计算出路由。

参考文献

·     ISO 10589ISO IS-IS Routing Protocol

·     RFC 1195Use of OSI IS-IS for Routing in TCP/IP and Dual Environments

·     RFC 5308Routing IPv6 with IS-IS

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