IS-IS 协议 | LSP 传输与链路状态数据库同步机制

略作整理，待校。

IS-IS 中 SRM 与 SSN 标志的作用及协同机制

SRM 和 SSN 标志的作用

在 IS-IS 协议中，SRM 和 SSN 是两个关键标志，用于控制和优化 LSP（Link State PDU,链路状态信息）在网络中的泛洪与同步过程。

一、SRM 与 SSN 标志在链路状态信息泛洪中的机制

SRM：用于跟踪路由器通过某一接口向邻居发送链路状态 PDU（LSP） 的状态。每个 LSP 在每个接口上均维护一个 SRM 标志，以记录发送过程的状态。
SSN：用于在数据库同步过程中，标识 LSP 在 PSNP 中被描述的状态。它通过跟踪 LSP 的序列号，保障数据传输的有序性和完整性。

二、SRM 标志的功能

SRM 的核心作用是跟踪路由器通过特定接口向邻居发送 LSP 的状态，具体体现在以下方面：

特定接口：指与邻居直接连接的物理接口（如 GE 口、串口）或逻辑接口（如 VLAN 接口、PPP 接口）。每个接口通常对应唯一邻居（点对点网络）或一组邻居（广播网络），明确了 LSP 的发送方向。
状态跟踪：记录接口是否已发送某个特定 LSP，以及邻居是否已确认接收。其核心目的是避免冗余发送（例如，若确认邻居已接收，则停止重传），从而减少网络带宽占用和设备 CPU 消耗。

三、SSN 标志的功能（按网络类型区分）

SSN 标志的主要功能是在数据库同步过程中，标识 LSP 在 PSNP 中的状态，具体行为因网络类型而异：

广播网络：用于跟踪向邻居请求完整 LSP 的状态。当节点发现 LSP 缺失或过期时，通过 SSN 标记需要请求的 LSP 序列范围，确保邻居能针对性地返回所需信息，避免全量泛洪导致的资源浪费。
点对点网络：用于跟踪对 LSP 的确认状态。通过记录 LSP 的序列号及其确认情况，若未收到确认（即 SSN 标志指示该 LSP 未被确认），则触发重传机制，保障 LSP 传输的可靠性。

四、协同作用

SRM 与 SSN 通过 “发送控制” 与 “交互确认” 的协同机制，共同优化 IS-IS 数据库的同步效率，具体表现为：

减少冗余流量：避免重复发送已被邻居接收的 LSP，降低网络带宽占用。
聚焦必要信息处理：减少设备对冗余信息的处理，降低 CPU 负载，使路由器更高效地处理未同步或有变化的链路状态信息。
加速链路状态数据库同步：提升路由协议的收敛速度，确保网络拓扑信息快速达成一致，增强网络稳定性。

LSP 传输与 CSNP 发送间隔

LSP 传输时间间隔

在 IS-IS 协议中，LSP（链路状态报文）的传输时间间隔默认为 50 ms。当邻居路由器资源有限时，若其他路由器向其传递 LSP 后，该路由器无法按时确认，其他路由器会重传 LSP。这可能会进一步加重网络负担。为了避免这种情况，可以适当增大 LSP 的传输间隔，以保护资源受限的邻居路由器。

CSNP 发送间隔

在广播网络中，为确保链路状态数据库的完整性，DIS（指定中间系统）会周期性地发送 CSNP（链路状态数据库摘要报文）。默认情况下，CSNP 的发送间隔为 10 秒。华为 VRP 系统允许通过接口命令 isis timer csnp 修改该默认值。

调整建议：
- 缩短该值有利于网络的快速收敛，但会增加带宽开销。
- 在网络较为稳定的情况下，适当增大该值可以减少对带宽的占用。

这些计时器提供了一些优化和控制链路状态信息泛洪的方法。一般情况下，不建议修改这些计时器的默认值，除非能够预测相应的结果。如果网络规模较大，可以通过升级路由器来加快收敛速度。此外，在网络规划时，应确保网络的高可用性。

链路状态数据库同步过程

广播网络中的同步过程

在广播网络中，路由器在邻接关系初始化后，会首先泛洪自己的 LSP。L1 的 LSP 发送到组播地址 01-80-C2-00-00-14（L1 IS），而 L2 的 LSP 发送到组播地址 01-80-C2-00-00-15（L2 IS）。其他 L1 或 L2 邻居接收 LSP 后无需确认，因此广播网络中的 LSP 泛洪是不可靠的。

那么，LSP 的始发路由器如何确保所有邻居都接收到自己的 LSP 呢？IS-IS 协议通过 DIS 周期性地发送 CSNP 来保证广播网络中链路状态数据库的同步。

DIS 的作用

DIS 是 IS-IS 协议中用于在广播网络中控制数据库信息泛洪和同步的关键组件。在广播网络中，所有路由器均与 DIS 建立了邻接关系，这意味着 DIS 的数据库包含了其他所有路由器的数据库信息。基于此，DIS 使用一个或多个 CSNP 描述其整个链路状态数据库信息，并周期性地（每隔 10 秒）将其扩散到网络中。

同步机制

其他路由器接收到 DIS 的 CSNP 后，会将其与自己数据库中的内容进行比较。如果发现缺失或较新的 LSP，它们会发送 PSNP（部分序列号报文）来请求相应的 LSP。网络中的 DIS 或拥有该 LSP 的邻居路由器收到请求后，会回应相应的 LSP。

在广播链路上，发送 LSP 之前会在接口上设置一个 SRM（发送请求标志），待 LSP 发送完成后，该标志会立即清除。如果路由器发现自己的 LSP 在 DIS 的 CSNP 中缺失，或者自己的 LSP 更新，则会主动将该 LSP 泛洪出去。通过上述过程，确保了广播网络中所有路由器的数据库保持一致。

带宽与效率

虽然 DIS 周期性泛洪 CSNP 会带来一定的带宽开销，但这种方法相对简单，避免了对每条接收的 LSP 进行确认的复杂性。

广播网络链路状态信息的同步过程示例

下图展示了广播网络中链路状态信息同步的完整过程。

在这里插入图片描述
广播网络链路状态信息的同步过程如下：

R3 发送 LSP：R3 与 R1 和 R2 建立邻居关系后，它将自己的链路状态报文（LSP）R3.00-00 发送到组播地址。这样，R1 和 R2 都将收到该 LSP。
R2（DIS）处理 LSP：作为指定中间系统（DIS），R2 收到 R3 的 LSP 后，将其加入到链路状态数据库（LSDB）中。
R2 发送 CSNP：R2 等待 CSNP 报文定时器超时（DIS 每隔 10 秒发送一次 CSNP 报文），然后发送 CSNP 报文，以同步该网络内的 LSDB。
R3 请求缺失的 LSP：R3 收到 DIS 发来的 CSNP 报文，该报文描述了网络中所有路由器的 LSP（R1 00-00、R2 00-00、R2 01-00 和 R3 00-00）。R3 将自己的 LSDB 与 CSNP 报文中的信息进行比较，发现自己缺少 R1 和 R2 的 LSP。于是，R3 向 DIS 发送 PSNP 报文，请求这些缺失的 LSP。
DIS 响应 PSNP 请求：DIS（R2）收到 R3 的 PSNP 报文请求后，向 R3 发送对应的 LSP。

通过这一过程，确保了广播网络中所有路由器的数据库都是一致的，从而实现了链路状态信息的有效同步。

点对点（P2P）网络中的同步过程

与广播网络不同，IS-IS 协议在 P2P 网络中的数据库同步过程中，接收到邻居的 LSP 后需要给予确认（采用可靠方式）。因为在 P2P 链路上，每台路由器只有一个邻居，确认过程不会带来过多的资源开销。

同步机制

在 P2P 网络中，当两台路由器建立邻接关系后，会首先交换 CSNP。与前文所述类似，路由器通过比较接收到的 CSNP 内容，确定本地数据库中缺失的 LSP，并根据 LSP 的新旧比较规则，比较自身数据库和邻居数据库中的 LSP。

对于缺少或过时的 LSP，路由器会发送 PSNP 进行请求，并在收到邻居回应的 LSP 后使用 PSNP 进行确认。如果路由器发现邻居路由器缺失或拥有更旧的 LSP，它会主动将 LSP 发送给邻居。

如果发送的 LSP 未得到邻居的 PSNP 确认，且重传间隔时间超时，路由器会重传先前的 LSP，直至收到邻居的 PSNP 确认为止。

标志的作用

在 P2P 链路上，接收到 LSP 后，接口上会设置一个 SSN（序列号通知）标志，表示需要向该接口发送 PSNP 确认。收到确认后，SSN 标志将被清除。同时，如果需要将 LSP 拷贝从一个接口发送出去，也会在该接口上设置 SRM 标志，发送完成后标志将立即清除。

P2P 网络链路状态信息的同步过程示例

图展示了 P2P 网络中的同步过程。

在这里插入图片描述
如图所示，R2 与 R1、R3 通过点对点链路建立连接，以 R1 先发送自己的 CSNP 为例，同步过程如下：

R2 收到 R1 的 CSNP（描述了一条 LSP：R1.00-00）后，发送 PSNP 进行请求。
R1 收到请求后，将相应的 LSP 拷贝发送到网络中。
R2 收到请求的 LSP 后，将其拷贝存入数据库中，并在接口 2 设置 SSN 标志，在接口 3 设置 SRM 标志。
R2 向 R3 转发该 LSP 的拷贝，并向 R1 发送 PSNP 进行确认。
R2 清除接口 2 上的 SSN 标志。
R3 从 R2 收到该 LSP 后，存入数据库中，并在接口 4 上设置 SSN 标志。
R3 向 R2 发送 PSNP 确认，并清除接口 4 上的 SSN 标志。
R2 收到 R3 的 PSNP 确认后，清除接口 3 上的 SRM 标志。

CSNP 中的 LSP 与 LSDB 中的 LSP 比较

	CSNP 中的 LSP（索引信息）	LSDB 中的 LSP（完整链路状态报文）
内容	仅包含 LSP 标识符（LSP ID）、序列号（Seq）、校验和（Checksum）等状态字段，无拓扑细节	包含完整链路状态信息，如邻居关系、链路开销（Cost）、接口状态、IP 地址等拓扑数据
作用	作为数据库摘要，供邻居路由器比对本地 LSDB，识别需要更新、删除或请求的 LSP	存储全网链路状态实体，为 SPF 算法计算路由提供基础数据
数据大小	较小（仅索引字段），通常为几十到几百字节	较大（包含完整拓扑），根据网络规模可达数千字节
发送频率	由 DIS 周期性发送（IS-IS 协议默认周期为 10 秒），邻居关系建立后 DIS 会立即开始发送 CSNP 以实现数据库同步。	触发式泛洪（如链路状态变化时），或响应邻居 PSNP 请求时发送
确认机制	无需确认，仅用于数据库状态同步通知	通过 PSNP（部分序列号分组）请求缺失 LSP，并通过虚拟重传队列（VRQ）确保可靠传输
是否包含拓扑细节	不包含，仅为 LSP 的“目录索引”	完整包含网络拓扑结构、链路属性等细节
作用对象	向邻居路由器提供本地 LSDB 的索引快照，用于数据库同步	供本地路由计算（SPF 算法）及邻居路由器构建完整 LSDB

说明

CSNP 中的 LSP
作为 IS-IS 协议中 LSDB 的“索引目录”，由 DIS 周期性发送，仅包含 LSP 的关键状态字段，用于邻居间快速比对数据库差异，无需可靠传输机制。
LSDB 中的 LSP
作为链路状态数据库的实体内容，包含全网拓扑细节，通过泛洪机制在网络中传播，依赖 PSNP 确认和重传机制保证完整性，是路由计算的核心数据。

via: HCIE