OSPF和IS-IS：链路状态路由协议的全面对比
OSPF和IS-IS：链路状态路由协议的全面对比
在现代网络通信中，OSPF（开放最短路径优先）和IS-IS（中间系统到中间系统）是最常用的两种链路状态路由协议。它们在大型网络中发挥着关键作用，但具体应用场景和技术细节有所不同。本文将深入对比这两种协议的异同，帮助网络工程师和管理员根据实际需求做出最佳选择。
背景
OSPF是由IETF（互联网工程任务组）定义的一种链路状态路由协议，最早于1987年提出。经过多年的演进，OSPF已成为企业和互联网网络中的标准协议之一。其设计目标是为大型网络提供高效的路由计算能力，并适应各种拓扑结构和网络需求。
IS-IS最初由ISO（国际标准化组织）制定，用于OSI模型中的中间系统间路由。随着TCP/IP网络的发展，IS-IS也被引入其中，成为一种适用于各种网络环境的动态路由协议。其灵活性和可扩展性使其在大型运营商和提供商网络中得到广泛应用。
OSPF
OSPF是一种链路状态路由协议，使用Dijkstra最短路径算法来计算网络中的最短路径。每个路由器都维护一个链路状态数据库（LSDB），存储网络拓扑的最新信息。通过交换Hello消息和链路状态更新，OSPF路由器能够保持对整个网络的同步。
OSPF将网络划分为不同的区域，每个区域有其特定的功能和特点。区域之间通过区域边界路由器（ABR）连接。常见的OSPF区域类型包括Backbone Area、Stub Area、和NSSA（Not So Stubby Area）。
OSPF路由器根据其在网络中的位置和角色分为不同类型，如ASBR（自治系统边界路由器）、DR（指定路由器）和BDR（备份指定路由器）。这些角色和类型在确定路由计算和数据库同步时起着关键作用。
IS-IS
与OSPF类似，IS-IS也是一种链路状态路由协议，它使用SPF（最短路径优先）算法来确定最短路径。IS-IS路由器通过交换Hello消息和链路状态包（LSP）来维护网络拓扑。
IS-IS将网络划分为区域，每个区域由一个IS-IS路由器负责。IS-IS的区域划分相对简单，包括Level 1区域和Level 2区域，以及连接两者的L1/L2路由器。
IS-IS路由器也具有不同的角色，如L1/L2路由器、L1路由器和L2路由器。这些角色决定了路由器在IS-IS网络中的功能和职责。
OSPF和IS-IS的共同点
- IGP和链路状态协议：OSPF和IS-IS都是内部网关协议（IGP），用于在单一自治系统内部执行路由。
- 可靠的更新：两者都通过链路状态数据库来实现可靠的信息交换，确保网络中的路由器具有相同的拓扑视图。
- SPF算法：OSPF和IS-IS都使用SPF算法来计算最短路径，以找到到达目标网络的最佳路径。
- 邻接关系和Hello协议：在实际交换链路信息之前，它们都使用Hello数据包建立邻接关系，维护与邻居的关系。
- 两级分层模型：OSPF中有骨干区域和非骨干区域的概念，而IS-IS有LEVEL 1和LEVEL 2的概念，都是为了更好地组织和管理大型网络。
- 认证和路由聚合：OSPF和IS-IS都支持认证机制，以确保安全性，并能够执行路由聚合以简化路由表。
- 使用多播地址：它们使用多播地址来传递协议信息，例如OSPF使用224.0.0.5和224.0.0.6，而IS-IS使用224.0.0.15。
- 在多路访问网络上的选择：针对多路访问网络，它们都有机制来选择指定的设备作为DR（Designated Router）或DIS（Designated Intermediate System）。
- 区分内部和外部路由：两者都能够区分内部路由和外部路由，并且可以相应地标记路由。
- 支持各种功能：这些协议还支持平滑重启、GRES/NSR（Graceful Restart/Non-Stop Routing）、流量工程、IPv6等高级功能。
OSPF vs IS-IS
维度 | OSPF | IS-IS |
|---|---|---|
开发和标准化 | 由IETF开发，是IETF的标准之一 | 由ISO标准化，是ISO的网络层协议之一 |
协议类型 | 基于链路状态的协议，使用Dijkstra算法计算最短路径 | 既可以作为链路状态协议使用，也可以作为距离矢量协议使用 |
支持的网络类型 | 主要用于IP网络，但也支持IPv6 | 原始设计用于支持多协议，包括IP和IPv6 |
区域和级别 | 使用区域的概念来分隔网络，通过区域边界路由器连接 | 使用域的概念，通过L1/L2路由器连接 |
LSA和LSP | 使用LSA（链路状态通告） | 使用LSP（链路状态数据单元） |
路由算法 | 使用Dijkstra算法计算最短路径 | 在链路状态模式下，也使用Dijkstra算法 |
封装协议 | 使用IP封装 | 通常使用CLNP封装 |
扩展性 | 在大型网络中引入ABR，可能引起层次结构复杂性 | 使用L1/L2路由器提供扩展性，更适合设计大型网络 |
开销计算 | 使用链路的带宽作为开销，考虑其他因素如延迟和MTU | 默认使用链路的带宽作为开销，可配置使用其他因素 |
收敛速度 | 通常具有较快的收敛速度 | 由于设计特点，可能实现更快的收敛，尤其在大型网络中 |
路由过滤 | 提供基于区域和路由类型的灵活路由过滤机制 | 提供更灵活的过滤机制，可以基于IP前缀、AS路径等 |
管理和维护 | 配置相对复杂，但提供丰富的调试和监控工具 | 配置相对简单，可能缺乏一些详细的管理和监控功能 |
可用性和采纳率 | 更广泛采用，特别是在IP网络中 | 在ISP和大型企业网络中常见，尤其在需要多协议支持的环境中 |
安全性 | 提供基本的安全性，可以通过ABR隔离区域 | 在基本配置中较为开放，可通过配置加强安全性 |
支持的技术特性 | 支持ECMP、区域间虚拟连接等特殊技术 | 支持ECMP，也有一些类似的技术，如多拓扑、多宿主、TE等 |
总结
总体而言，选择OSPF还是IS-IS取决于网络的需求、技术偏好和规模。这两者都可以提供可靠的内部路由，具体的选择应考虑网络结构、管理复杂度以及已有的技术基础。