IS-IS 協議 | LSP 傳輸與鏈路狀態數據庫同步機制

略作整理，待校。

IS-IS 中 SRM 與 SSN 標志的作用及協同機制

SRM 和 SSN 標志的作用

在 IS-IS 協議中，SRM 和 SSN 是兩個關鍵標志，用于控制和優化 LSP（Link State PDU,鏈路狀態信息）在網絡中的泛洪與同步過程。

一、SRM 與 SSN 標志在鏈路狀態信息泛洪中的機制

SRM：用于跟蹤路由器通過某一接口向鄰居發送鏈路狀態 PDU（LSP） 的狀態。每個 LSP 在每個接口上均維護一個 SRM 標志，以記錄發送過程的狀態。
SSN：用于在數據庫同步過程中，標識 LSP 在 PSNP 中被描述的狀態。它通過跟蹤 LSP 的序列號，保障數據傳輸的有序性和完整性。

二、SRM 標志的功能

SRM 的核心作用是跟蹤路由器通過特定接口向鄰居發送 LSP 的狀態，具體體現在以下方面：

特定接口：指與鄰居直接連接的物理接口（如 GE 口、串口）或邏輯接口（如 VLAN 接口、PPP 接口）。每個接口通常對應唯一鄰居（點對點網絡）或一組鄰居（廣播網絡），明確了 LSP 的發送方向。
狀態跟蹤：記錄接口是否已發送某個特定 LSP，以及鄰居是否已確認接收。其核心目的是避免冗余發送（例如，若確認鄰居已接收，則停止重傳），從而減少網絡帶寬占用和設備 CPU 消耗。

三、SSN 標志的功能（按網絡類型區分）

SSN 標志的主要功能是在數據庫同步過程中，標識 LSP 在 PSNP 中的狀態，具體行為因網絡類型而異：

廣播網絡：用于跟蹤向鄰居請求完整 LSP 的狀態。當節點發現 LSP 缺失或過期時，通過 SSN 標記需要請求的 LSP 序列范圍，確保鄰居能針對性地返回所需信息，避免全量泛洪導致的資源浪費。
點對點網絡：用于跟蹤對 LSP 的確認狀態。通過記錄 LSP 的序列號及其確認情況，若未收到確認（即 SSN 標志指示該 LSP 未被確認），則觸發重傳機制，保障 LSP 傳輸的可靠性。

四、協同作用

SRM 與 SSN 通過 “發送控制” 與 “交互確認” 的協同機制，共同優化 IS-IS 數據庫的同步效率，具體表現為：

減少冗余流量：避免重復發送已被鄰居接收的 LSP，降低網絡帶寬占用。
聚焦必要信息處理：減少設備對冗余信息的處理，降低 CPU 負載，使路由器更高效地處理未同步或有變化的鏈路狀態信息。
加速鏈路狀態數據庫同步：提升路由協議的收斂速度，確保網絡拓撲信息快速達成一致，增強網絡穩定性。

LSP 傳輸與 CSNP 發送間隔

LSP 傳輸時間間隔

在 IS-IS 協議中，LSP（鏈路狀態報文）的傳輸時間間隔默認為 50 ms。當鄰居路由器資源有限時，若其他路由器向其傳遞 LSP 后，該路由器無法按時確認，其他路由器會重傳 LSP。這可能會進一步加重網絡負擔。為了避免這種情況，可以適當增大 LSP 的傳輸間隔，以保護資源受限的鄰居路由器。

CSNP 發送間隔

在廣播網絡中，為確保鏈路狀態數據庫的完整性，DIS（指定中間系統）會周期性地發送 CSNP（鏈路狀態數據庫摘要報文）。默認情況下，CSNP 的發送間隔為 10 秒。華為 VRP 系統允許通過接口命令 isis timer csnp 修改該默認值。

調整建議：
- 縮短該值有利于網絡的快速收斂，但會增加帶寬開銷。
- 在網絡較為穩定的情況下，適當增大該值可以減少對帶寬的占用。

這些計時器提供了一些優化和控制鏈路狀態信息泛洪的方法。一般情況下，不建議修改這些計時器的默認值，除非能夠預測相應的結果。如果網絡規模較大，可以通過升級路由器來加快收斂速度。此外，在網絡規劃時，應確保網絡的高可用性。

鏈路狀態數據庫同步過程

廣播網絡中的同步過程

在廣播網絡中，路由器在鄰接關系初始化后，會首先泛洪自己的 LSP。L1 的 LSP 發送到組播地址 01-80-C2-00-00-14（L1 IS），而 L2 的 LSP 發送到組播地址 01-80-C2-00-00-15（L2 IS）。其他 L1 或 L2 鄰居接收 LSP 后無需確認，因此廣播網絡中的 LSP 泛洪是不可靠的。

那么，LSP 的始發路由器如何確保所有鄰居都接收到自己的 LSP 呢？IS-IS 協議通過 DIS 周期性地發送 CSNP 來保證廣播網絡中鏈路狀態數據庫的同步。

DIS 的作用

DIS 是 IS-IS 協議中用于在廣播網絡中控制數據庫信息泛洪和同步的關鍵組件。在廣播網絡中，所有路由器均與 DIS 建立了鄰接關系，這意味著 DIS 的數據庫包含了其他所有路由器的數據庫信息。基于此，DIS 使用一個或多個 CSNP 描述其整個鏈路狀態數據庫信息，并周期性地（每隔 10 秒）將其擴散到網絡中。

同步機制

其他路由器接收到 DIS 的 CSNP 后，會將其與自己數據庫中的內容進行比較。如果發現缺失或較新的 LSP，它們會發送 PSNP（部分序列號報文）來請求相應的 LSP。網絡中的 DIS 或擁有該 LSP 的鄰居路由器收到請求后，會回應相應的 LSP。

在廣播鏈路上，發送 LSP 之前會在接口上設置一個 SRM（發送請求標志），待 LSP 發送完成后，該標志會立即清除。如果路由器發現自己的 LSP 在 DIS 的 CSNP 中缺失，或者自己的 LSP 更新，則會主動將該 LSP 泛洪出去。通過上述過程，確保了廣播網絡中所有路由器的數據庫保持一致。

帶寬與效率

雖然 DIS 周期性泛洪 CSNP 會帶來一定的帶寬開銷，但這種方法相對簡單，避免了對每條接收的 LSP 進行確認的復雜性。

廣播網絡鏈路狀態信息的同步過程示例

下圖展示了廣播網絡中鏈路狀態信息同步的完整過程。

在這里插入圖片描述
廣播網絡鏈路狀態信息的同步過程如下：

R3 發送 LSP：R3 與 R1 和 R2 建立鄰居關系后，它將自己的鏈路狀態報文（LSP）R3.00-00 發送到組播地址。這樣，R1 和 R2 都將收到該 LSP。
R2（DIS）處理 LSP：作為指定中間系統（DIS），R2 收到 R3 的 LSP 后，將其加入到鏈路狀態數據庫（LSDB）中。
R2 發送 CSNP：R2 等待 CSNP 報文定時器超時（DIS 每隔 10 秒發送一次 CSNP 報文），然后發送 CSNP 報文，以同步該網絡內的 LSDB。
R3 請求缺失的 LSP：R3 收到 DIS 發來的 CSNP 報文，該報文描述了網絡中所有路由器的 LSP（R1 00-00、R2 00-00、R2 01-00 和 R3 00-00）。R3 將自己的 LSDB 與 CSNP 報文中的信息進行比較，發現自己缺少 R1 和 R2 的 LSP。于是，R3 向 DIS 發送 PSNP 報文，請求這些缺失的 LSP。
DIS 響應 PSNP 請求：DIS（R2）收到 R3 的 PSNP 報文請求后，向 R3 發送對應的 LSP。

通過這一過程，確保了廣播網絡中所有路由器的數據庫都是一致的，從而實現了鏈路狀態信息的有效同步。

點對點（P2P）網絡中的同步過程

與廣播網絡不同，IS-IS 協議在 P2P 網絡中的數據庫同步過程中，接收到鄰居的 LSP 后需要給予確認（采用可靠方式）。因為在 P2P 鏈路上，每臺路由器只有一個鄰居，確認過程不會帶來過多的資源開銷。

同步機制

在 P2P 網絡中，當兩臺路由器建立鄰接關系后，會首先交換 CSNP。與前文所述類似，路由器通過比較接收到的 CSNP 內容，確定本地數據庫中缺失的 LSP，并根據 LSP 的新舊比較規則，比較自身數據庫和鄰居數據庫中的 LSP。

對于缺少或過時的 LSP，路由器會發送 PSNP 進行請求，并在收到鄰居回應的 LSP 后使用 PSNP 進行確認。如果路由器發現鄰居路由器缺失或擁有更舊的 LSP，它會主動將 LSP 發送給鄰居。

如果發送的 LSP 未得到鄰居的 PSNP 確認，且重傳間隔時間超時，路由器會重傳先前的 LSP，直至收到鄰居的 PSNP 確認為止。

標志的作用

在 P2P 鏈路上，接收到 LSP 后，接口上會設置一個 SSN（序列號通知）標志，表示需要向該接口發送 PSNP 確認。收到確認后，SSN 標志將被清除。同時，如果需要將 LSP 拷貝從一個接口發送出去，也會在該接口上設置 SRM 標志，發送完成后標志將立即清除。

P2P 網絡鏈路狀態信息的同步過程示例

圖展示了 P2P 網絡中的同步過程。

在這里插入圖片描述
如圖所示，R2 與 R1、R3 通過點對點鏈路建立連接，以 R1 先發送自己的 CSNP 為例，同步過程如下：

R2 收到 R1 的 CSNP（描述了一條 LSP：R1.00-00）后，發送 PSNP 進行請求。
R1 收到請求后，將相應的 LSP 拷貝發送到網絡中。
R2 收到請求的 LSP 后，將其拷貝存入數據庫中，并在接口 2 設置 SSN 標志，在接口 3 設置 SRM 標志。
R2 向 R3 轉發該 LSP 的拷貝，并向 R1 發送 PSNP 進行確認。
R2 清除接口 2 上的 SSN 標志。
R3 從 R2 收到該 LSP 后，存入數據庫中，并在接口 4 上設置 SSN 標志。
R3 向 R2 發送 PSNP 確認，并清除接口 4 上的 SSN 標志。
R2 收到 R3 的 PSNP 確認后，清除接口 3 上的 SRM 標志。

CSNP 中的 LSP 與 LSDB 中的 LSP 比較

	CSNP 中的 LSP（索引信息）	LSDB 中的 LSP（完整鏈路狀態報文）
內容	僅包含 LSP 標識符（LSP ID）、序列號（Seq）、校驗和（Checksum）等狀態字段，無拓撲細節	包含完整鏈路狀態信息，如鄰居關系、鏈路開銷（Cost）、接口狀態、IP 地址等拓撲數據
作用	作為數據庫摘要，供鄰居路由器比對本地 LSDB，識別需要更新、刪除或請求的 LSP	存儲全網鏈路狀態實體，為 SPF 算法計算路由提供基礎數據
數據大小	較小（僅索引字段），通常為幾十到幾百字節	較大（包含完整拓撲），根據網絡規模可達數千字節
發送頻率	由 DIS 周期性發送（IS-IS 協議默認周期為 10 秒），鄰居關系建立后 DIS 會立即開始發送 CSNP 以實現數據庫同步。	觸發式泛洪（如鏈路狀態變化時），或響應鄰居 PSNP 請求時發送
確認機制	無需確認，僅用于數據庫狀態同步通知	通過 PSNP（部分序列號分組）請求缺失 LSP，并通過虛擬重傳隊列（VRQ）確保可靠傳輸
是否包含拓撲細節	不包含，僅為 LSP 的“目錄索引”	完整包含網絡拓撲結構、鏈路屬性等細節
作用對象	向鄰居路由器提供本地 LSDB 的索引快照，用于數據庫同步	供本地路由計算（SPF 算法）及鄰居路由器構建完整 LSDB

說明

CSNP 中的 LSP
作為 IS-IS 協議中 LSDB 的“索引目錄”，由 DIS 周期性發送，僅包含 LSP 的關鍵狀態字段，用于鄰居間快速比對數據庫差異，無需可靠傳輸機制。
LSDB 中的 LSP
作為鏈路狀態數據庫的實體內容，包含全網拓撲細節，通過泛洪機制在網絡中傳播，依賴 PSNP 確認和重傳機制保證完整性，是路由計算的核心數據。

via: HCIE