基于IS-IS協(xié)議的域內(nèi)二維路由協(xié)議技術(shù)要求報(bào)批稿

ICS33.040.40M32YDThespecificationforintra-domaindestinationandsourceIProutingprotoc中華人民共和國工業(yè)和信息化部發(fā)布1XX/TXXXXX—XXXX 32規(guī)范性引用文件 33術(shù)語、定義和縮略語 34概述 45場景描述 45.1多宿主場景 45.2安全場景 56報(bào)文格式 57中間系統(tǒng)的配置與行為規(guī)范 67.1中間系統(tǒng)的配置 67.2中間系統(tǒng)行為規(guī)范 68路由表結(jié)構(gòu)和計(jì)算 78.1路由表結(jié)構(gòu) 78.2路由表計(jì)算 7參考文獻(xiàn) 82XX/TXXXXX—XXXX本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1-2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)提出并歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：清華大學(xué)、華為技術(shù)有限公司、中興通訊股份有限公司、武漢烽火網(wǎng)絡(luò)有限責(zé)任公司、中國電信集團(tuán)有限公司、中國信息通信研究院。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：徐明偉、楊術(shù)、耿男。3XX/TXXXXX—XXXX基于IS-IS協(xié)議的域內(nèi)二維路由協(xié)議技術(shù)要求本標(biāo)準(zhǔn)基于IS-IS路由協(xié)議規(guī)定了域內(nèi)二維路由協(xié)議規(guī)范,主要包括報(bào)文格式、中間系統(tǒng)之間交互過程、二維路由策略配置、路由表結(jié)構(gòu)以及路由計(jì)算過程。本標(biāo)準(zhǔn)適用于自治域內(nèi)IPv6場景。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本標(biāo)準(zhǔn)。IETFRFC1142,IS-IS協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)文檔（OSIIS-ISIntra-domainRoutingProtocol）IETFRFC3704,多宿主網(wǎng)絡(luò)下的入口過濾（IngressFilteringforMultihomedNetworks）IETFRFC5120,IS-IS下多拓?fù)渎酚桑∕ultiTopologyRoutinginIntermediateSystemtoIntermediateSystems）IETFRFC5308,IPv6環(huán)境下的IS-IS協(xié)議支持（IS-ISforIPv6）3術(shù)語、定義和縮略語3.1術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。二維路由協(xié)議destinationandsourceIProutingprotocol二維路由協(xié)議是一種新型路由協(xié)議，中間系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)決策的時(shí)候，不僅僅考慮報(bào)文的目的地址，還要考慮報(bào)文的源地址，攜帶有相同目的地址的報(bào)文其轉(zhuǎn)發(fā)的方式可能不同。二維路由在確保網(wǎng)絡(luò)中報(bào)文可達(dá)性的同時(shí)，還能根據(jù)報(bào)文的源地址，進(jìn)行更加細(xì)粒度的控制，選擇不同的路由路徑，從而滿足網(wǎng)絡(luò)多樣化的需求。二維路由協(xié)議數(shù)據(jù)單元destinationandsourceIProutingprotocoldataunit中間系統(tǒng)之間傳遞二維路由配置信息的鏈路狀態(tài)通告，該通告可以同時(shí)攜帶目的前綴和源前綴的信息。4XX/TXXXXX—XXXX3.2縮略語下列縮略語適用于本文件：ESEndSystem端系統(tǒng)ISIntermediateSystem中間系統(tǒng)ISPInternetServiceProvider互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商IS-ISIntermediateSystem-to-IntermediateSystem中間系統(tǒng)到中間系統(tǒng)LSPLinkStateProtocolDataUnit鏈路狀態(tài)協(xié)議數(shù)據(jù)單元MTIDMultiTopologyIdentity多拓?fù)渥R(shí)別號(hào)碼SPFShortestPathFirst最短路徑優(yōu)先TLVType-Length-Value類型-長度-值選項(xiàng)DS-LSPDestinationandSourceLSP二維路由鏈路狀態(tài)通告本標(biāo)準(zhǔn)基于傳統(tǒng)的IS-IS協(xié)議制定了二維路由規(guī)范。首先，描述了兩個(gè)二維路由應(yīng)用的場景；之后介紹二維路由協(xié)議數(shù)據(jù)單元進(jìn)行二維鏈路信息傳遞所需的的報(bào)文格式修改，通過加入TLV擴(kuò)展字段，引入了源前綴的信息，使得中間系統(tǒng)之間既能夠傳遞目的前綴的信息，也能夠傳遞源前綴的信息，同時(shí)保證路由設(shè)備交互方式的正確性，使得相關(guān)的二維路由信息可以通告中間系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)中正確地廣播；最后，本標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展了路由表的結(jié)構(gòu)，以及簡要介紹了路由計(jì)算的過程，使得路由器在做路由計(jì)算的過程中可以考慮源前綴信息，并將結(jié)果正確地存儲(chǔ)在擴(kuò)展后的路由表中。本標(biāo)準(zhǔn)所設(shè)計(jì)的二維路由協(xié)議中，中間系統(tǒng)會(huì)將目的前綴和源前綴信息，以DS-LSP的形式，通告給其它中間系統(tǒng)，而不僅僅通告目的前綴信息。在計(jì)算去往目的前綴的路徑時(shí)，路由算法會(huì)同時(shí)考慮目的前綴信息和源前綴信息[1][2]。直觀上來說，在傳統(tǒng)的路由模型中，需要被路由的對象是匹配指定目的前綴的報(bào)文，而在二維路由模型中，需要被路由的對象是既匹配指定目的前綴，又匹配給定源前綴的報(bào)文。新的通告稱為二維路由通告，每一個(gè)二維路由通告是一個(gè)源前綴和目的前綴組成的二元組(Ps;Pd)，同時(shí)一個(gè)二維路由通告會(huì)與一個(gè)權(quán)值綁定，綁定的權(quán)值用于計(jì)算該前綴對兒的二維轉(zhuǎn)發(fā)路徑。5場景描述5.1多宿主場景圖1所示是一個(gè)多宿主場景，一個(gè)站點(diǎn)同時(shí)與兩個(gè)上游ISP相連接，分別用ISP0和ISP1表示。其中ISP0為該站點(diǎn)分配前綴為P0的地址，ISP1為該站點(diǎn)分配前綴為P1的地址，網(wǎng)絡(luò)中的ES具有兩個(gè)地址，其中地址A屬于P0，地址B屬于P1。在傳統(tǒng)的路由協(xié)議中，中間系統(tǒng)僅僅依賴目的地址做路由決策，因此，對于去往同一個(gè)目的地址的報(bào)文，無論ES使用地址A或是B，將會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)至同一個(gè)上游ISP，假設(shè)是ISP0，此時(shí)，如果ISP0實(shí)施了源地址過濾機(jī)制，則有可能將來自源地址B的報(bào)文過濾掉，從而造成丟包。在二維路由中，中間系統(tǒng)E0收到分發(fā)的源前綴P0后，會(huì)向站點(diǎn)發(fā)布路由通告(P0;::/0)，表明從源P0去往目的::/0的流量可以經(jīng)過中間系統(tǒng)E0到達(dá)目的地址；中間系統(tǒng)E1收到分發(fā)的源前綴P1后，會(huì)向站點(diǎn)發(fā)布路由通告(P1;::/0)，表明從P1去往目的::/0的流量可以經(jīng)過中間系統(tǒng)E1到達(dá)目的地址。在收到5XX/TXXXXX—XXXX這些通告之后，站點(diǎn)內(nèi)部的域內(nèi)中間系統(tǒng)I0會(huì)計(jì)算出去往::/0的兩條路徑，計(jì)算結(jié)果是將來自源前綴P0的流量優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)至E0，將來自源前綴P1的流量優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)至E1。圖1多宿主環(huán)境下的二維路由協(xié)議5.2安全場景在圖2中，網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)發(fā)送端，分別帶有地址前綴Ps1和Ps2，其中帶有Ps1的發(fā)送端屬于安全的源，而帶有Ps2的發(fā)送端屬于惡意的、不安全的源。中間系統(tǒng)I1與目的網(wǎng)絡(luò)（帶有地址前綴Pd）相連。中間系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)中其它的中間系統(tǒng)發(fā)布帶有Pd的可達(dá)性信息的時(shí)候，會(huì)與源地址進(jìn)行綁定，例如，發(fā)布(Ps1,Pd)的二維路由通告，其它中間系統(tǒng)收到該路由通告的時(shí)候，就會(huì)知道當(dāng)收到帶有前綴Ps1的報(bào)文是可以通過這個(gè)網(wǎng)絡(luò)，而帶有前綴Ps2的報(bào)文是不可以通過中間系統(tǒng)I1到達(dá)帶有前綴Pd的接收站點(diǎn)的。圖2安全場景下的二維路由協(xié)議6報(bào)文格式IS-IS中的MultiTopology協(xié)議可以通過TLV提供了良好的擴(kuò)展性和兼容性并支持sub-TLV選項(xiàng)。二維路由協(xié)議需要規(guī)定新的MTID，用于區(qū)分傳統(tǒng)的ID號(hào)[3]。支持二維路由的設(shè)備通過237號(hào)TLV攜6XX/TXXXXX—XXXX帶源前綴sub-TLV，源前綴sub-TLV格式如圖3所示，每個(gè)237號(hào)TLV只能攜帶一個(gè)源前綴sub-TLV，不攜帶或者攜帶多個(gè)的報(bào)文會(huì)被丟棄。圖3源前綴sub-TLV格式sub-TLV包含以下字段：1）TLVType：IPv6源前綴的TLV類別號(hào)，需要由IANA分配；2）TLVLength：sub-TLV值的大小，即value部分；3）PrefixLength：源前綴長度；4）SourceAddressPrefix：源前綴。7中間系統(tǒng)的配置與行為規(guī)范7.1中間系統(tǒng)的配置在路由設(shè)備上，網(wǎng)絡(luò)管理者可以通過配置命令配置一條新的二維路由轉(zhuǎn)發(fā)策略。配置命令需要包含三條信息：destinationprefix,sourceprefix,cost。命令表示從sourceprefix去往destinationprefix的流量到達(dá)此路由設(shè)備接口的代價(jià)為cost。中間系統(tǒng)在解析該命令后，會(huì)生成相應(yīng)的二維路由通告，即生成擴(kuò)展后包含源前綴信息的LSP，然后將二維路由信息通告給網(wǎng)絡(luò)中其它的中間系統(tǒng)。7.2中間系統(tǒng)行為規(guī)范同一個(gè)域內(nèi)的中間系統(tǒng)可以部分或者全部支持二維路由協(xié)議，對于部分部署二維路由的情況，需要按照一定的原則進(jìn)行選路，比如[4]。網(wǎng)絡(luò)中的中間系統(tǒng)會(huì)將二維路由配置信息通告給其它的中間系統(tǒng)，每一個(gè)中間系統(tǒng)都會(huì)維護(hù)一個(gè)二維路由鏈路狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)庫，包含了二維路由通告中的每一組源前綴、目的前綴和權(quán)值。之后，中間系統(tǒng)會(huì)根據(jù)二維路由鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，利用最短路徑樹算法計(jì)算出二維路由轉(zhuǎn)發(fā)路徑。配置過的源前綴和目的前綴即是需要匹配的流量，即在轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)同時(shí)匹配目的前綴和源前綴。如果匹配同一個(gè){目的前綴，源前綴}對的流量可以沿不同的路徑到達(dá)目的，中間系統(tǒng)將選取總權(quán)值（二維路由通告的權(quán)值加上到達(dá)發(fā)布該通告的中間系統(tǒng)的權(quán)值）較小的路徑。網(wǎng)絡(luò)中的中間系統(tǒng)會(huì)生成一張二維路由的路由表，每一條路由表項(xiàng)都包含目的前綴、源前綴及下一跳等信息。當(dāng)鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫更新的時(shí)候，需要重新進(jìn)行路由計(jì)算，如果路徑信息發(fā)生改變，中間系統(tǒng)應(yīng)該及時(shí)更新路由表。同時(shí)，當(dāng)路由表發(fā)生更新的時(shí)候，中間系統(tǒng)應(yīng)該對數(shù)據(jù)層的轉(zhuǎn)發(fā)表進(jìn)行更新。對于數(shù)據(jù)層，支持二維路由的實(shí)現(xiàn)方式有很多種，比如[5]或者基于trie的方案。當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)文到達(dá)中間系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)匹配的時(shí)候，中間系統(tǒng)需要先查找目的前綴表，匹配仍按照最長前綴匹配原則；若無對7XX/TXXXXX—XXXX應(yīng)路由，則丟棄報(bào)文，否則按照最長前綴匹配規(guī)則匹配源前綴，若無匹配結(jié)果，則丟棄報(bào)文，否則按照下一跳信息轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文。8路由表結(jié)構(gòu)和計(jì)算8.1路由表結(jié)構(gòu)對于傳統(tǒng)IS-IS協(xié)議來說，中間系統(tǒng)的路由表中只計(jì)算和保存目的地址相關(guān)的下一跳信息，對于每一個(gè)報(bào)文，只會(huì)對應(yīng)其目的前綴和將報(bào)文送至目標(biāo)地址的下一跳信息，保證報(bào)文的可達(dá)性。比如，在傳統(tǒng)的路由表中，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一般為一棵目的前綴組成的前綴樹，其中樹結(jié)點(diǎn)包含下一跳信息，中間系統(tǒng)通過查找和更新這棵前綴樹，從而維護(hù)路由表的轉(zhuǎn)發(fā)路徑信息。在二維路由中，路由表中不僅包含目的前綴信息，還包含源前綴的信息，以及前綴對兒相關(guān)的下一跳信息。來自某個(gè)特定的源地址去往某個(gè)目標(biāo)地址的報(bào)文會(huì)匹配兩種前綴獲得下一跳信息。針對每個(gè)路由表項(xiàng)，除了傳統(tǒng)路由表中所包含字段外，還需要額外包含源前綴信息，即由源IP地址字段和源IP地址掩碼字段構(gòu)成。二維路由中的路由表也可以組織成相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比如一棵二維樹，其中第一個(gè)維度的樹存儲(chǔ)目的前綴，目的前綴樹的每個(gè)節(jié)點(diǎn)指向一棵子樹，每棵子樹由相應(yīng)的源前綴構(gòu)成，在子樹中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)中包含下一跳信息。8.2路由表計(jì)算支持二維路由的中間系統(tǒng)在計(jì)算路由表時(shí)，首先利用傳統(tǒng)IS-IS協(xié)議支持的SPF算法，計(jì)算去往網(wǎng)絡(luò)中其它中間系統(tǒng)的最短路徑，獲得傳統(tǒng)的基于目的地址的路由表；然后依據(jù)自身的二維路由配置信息以及其它中間系統(tǒng)通告的二維路由配置信息，針對每一組源前綴和目的前綴，都需要執(zhí)行一次SPF算法，計(jì)算出二維路由轉(zhuǎn)發(fā)路徑，計(jì)算出的路徑僅用于相應(yīng)的前綴對兒。具體來說，對于每一個(gè)源前綴和目的前綴對兒，需要根據(jù)相應(yīng)的配置信息，即鏈路權(quán)值信息，在原始鏈路權(quán)值矩陣的基礎(chǔ)上，將相應(yīng)鏈路的權(quán)值替換為二維路由配置的權(quán)值，獲得計(jì)算所需的新的鏈路權(quán)值矩陣，之后進(jìn)行路徑計(jì)算。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)鏈路變動(dòng)或者配置改變時(shí)，需要執(zhí)行傳統(tǒng)的基于目的地址的SPF算法或者對相應(yīng)的前綴對兒執(zhí)行相應(yīng)的SPF算法，進(jìn)而更新路由表。8XX/TXXXXX—XXXX參考文獻(xiàn)[1]RoutingaTrafficClass,draft-baker-fun-routing-class[2]Destination/SourceRouting",draft-ietf-rtgwg-dst-src-routing[3]IPv6Source/DestinationRoutingusingIS-IS,draft-baker-ipv6-isis-dst-src-routing[4]Yang