1、ＩＳ－ＩＳ协议工作原理
ＩＳ－ＩＳ协议是国际标准化组织ＩＳＯ为ＣＬＮＰ设计的动态路由协议，在ＲＦＣ１１９５中还加入了对ＩＰ协议的支持，具有良好的扩展性和适应大型网络等特点，已经成为业界尤其是大型ＩＳＰ最广泛应用的ＩＧＰ协议之一。铁路数据通信网ＩＳ－ＩＳ协议中ＮＳＡＰ地址格式为：ＡＡ．００Ｂ１Ｂ２．ＸＸＸＸ．ＸＸＸＸ．ＸＸＸＸ．００，其中ＡＡ＝４９表示私网地址；Ｂ１Ｂ２为设备归属自治域（ＡＳ）号码的后２位，广铁集团的ＡＳ为６５１１５，故Ｂ１Ｂ２＝１５；ＸＸＸＸ．ＸＸＸＸ．ＸＸＸＸ由设备的Ｌｏｏｐｂａｃｋ地址转化得到，以怀集站ＡＲ０１（Ｌｏｏｐ－ｂａｃｋ：１０．０．０．１６２）为例，先将Ｌｏｏｐｂａｃｋ地址转化为０１０００００００１６２，然后再每４位分段，即０１００．００００．０１６２。最终怀集站ＡＲ０１的ＮＳＡＰ为４９．００１５．０１００．００００．０１６２．００。ＩＳ－ＩＳ协议包含３个工作过程，分别是邻居关系的建立、链路状态数据库的同步及路由计算。２．１邻居关系的建立ＩＳ－ＩＳ是链路状态路由协议，链路状态信息的交换分享都必须以建立邻居关系为前提。ＩＳ－ＩＳ通过ＩＳ－ＩＳＨｅｌｌｏｐａｃｋｅｔ（ＩＩＨ）报文建立邻居关系，接口一旦启用ＩＳ－ＩＳ协议，就会立刻发出ＩＩＨ报文。如图２所示，假设一开始，怀集站ＡＲ和广宁ＡＲ都没有邻居存在，故两者发出ＩＩＨ中携带的邻居信息都为空（ｎｅｉｇｈｂｏｒ字段为ｎｕｌｌ）。广宁ＡＲ接收到怀集站ＡＲ发来的ＩＩＨ报文，进行合法性检查，检查通过后获知怀集站ＡＲ的存在，并作为回应，回复怀集站ＡＲ一个ＩＩＨ包，该ＩＩＨ包的邻居信息中含有怀集站ＡＲｓｙｓＩＤ怀集站ＡＲ收到广宁ＡＲ回复的报文后，在报文中发现自己的ＩＤ（０１００．００００．０１６２），便能确认自己的ＩＩＨ已被收到，于是将广宁的邻居状态设为Ｕｐ，邻居就建立了。在怀集站ＡＲ上查看ＩＳ－ＩＳ邻居，广宁ＡＲ和广州南ＤＲ０３的２个邻居状态（Ｓｔａｔｅ字段）都为Ｕｐ，说明怀集站的２个邻居都建立起来了。２．２链路状态数据库的同步邻居关系建立后，邻居之间会同步链路状态数据库ＬＳＤＢ（ＬｉｎｋＳｔａｔｅＤａｔａＢａｓｅ）。ＬＳＤＢ包含了大量的链路状态信息，这些信息被封装在链路状态数据报文ＬＳＰ（ＬｉｎｋＳｔａｔｅＰａｃｋｅｔ）里，所以同步ＬＳＤＢ实际就是同步ＬＳＰ。ＩＳ－ＩＳ使用链路状态数据报文（ＬＳＰ），完整队列号报文ＣＳＮＰ（ＣｏｍｐｌｅｔｅＳｅｑｕｅｎｃｅＮｕｍｂｅｒＰａｃｋｅｔ）和部分队列号报文ＰＳＮＰ（ＰａｒｔｉａｌＳｅｑｕｅｎｃｅＮｕｍｂｅｒＰａｃｋｅｔ）３种报文来完成链路状态数据库的同步。但ＣＳＮＰ和ＰＳＮＰ都用于数据库同步，不同的是ＣＳ－ＮＰ包含了ＬＳＤＢ中所有ＬＳＰ的摘要信息，而ＰＳＮＰ只包含ＬＳＤＢ中部分ＬＳＰ摘要信息。下面仍以怀集和广宁为例，说明ＬＳＤＢ同步流程，如图３所示。１．广宁站ＡＲ发送自己的ＬＳＰ，此时其ＬＳ－ＤＢ中只有自己的ＬＳＰ。２．怀集站ＡＲ周期性的发送自己的ＣＳＮＰ。３．一旦广宁收到怀集发来的ＣＳＮＰ，就会查阅自己的ＬＳＤＢ，发现没有怀集的ＬＳＰ，广宁就会向怀集发送ＰＳＮＰ，请求怀集的ＬＳＰ。４．怀集将广宁缺少的ＬＳＰ发给广宁。在怀集站ＡＲ上查看ＩＳ－ＩＳ链路状态数据库，如图４所示。从输出结果上看到怀集ＡＲ的ＬＳＤＢ中有３条广宁ＡＲ的ＬＳＰ（分别为０１００．００００．０１６３．００－００、０１０００．１６０３０．０００．０－０１、０１００．００００．０１６３．０３－００），这３条ＬＳＰ包含了广宁ＡＲ的链路信息。２．３路由计算链路状态数据库同步后，同一区域里每个路由器都知道区域内所有链路的开销和状态，然后使用最短路径优先算法（ＳＰＦ）计算出路由。计算时，每个路由器都以自己为根节点，以其他路由器为子叶节点，根据链路开销算出最短路径树（ＳＰＴ），进而计算到各个目的地的最短路径。如图１所示，怀集去往广州南站ＤＲ０３的数据包经直连的ＰＯＳ２／１／４口开销值为１０２４，而经接入层迂回广州南站ＤＲ０４再送到广州南站ＤＲ０３的路径开销值只有５０＋５０＋５０＋５０＋２００＋１００＝５００，所以怀集站ＡＲ会选择将数据包从ＧＥ２／１／１和ＧＥ３／１／１发出。在怀集站ＡＲ上查看路由表，如图５所示。去往目的地（Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ字段）为１０．０．０．１６０（广州南ＤＲ０３）的数据包的下一跳（ＮｅｘｔＨｏｐ字段）为１０．０．４．１０（广宁ＡＲ）。同理，广宁、肇庆东、三水南，佛山西各站都会选择经广州南站ＤＲ０４的路由。
2、优化方案
根据贵广高铁数据通信网工程的实际情况，结合铁路数据通信网建设标准和ＩＳ－ＩＳ协议原理，发现通过调整贵广高铁数据通信网ＩＳ－ＩＳ协议的Ｍｅｔ－ｒｉｃ值可以解决上述问题。由于其他冗余链路Ｍｅｔ－ｒｉｃ值设置为１０２４，考虑到贵广高铁数据通信网网络拓扑结构的对称性，为了引导业务流量进行负荷分担，应该将接入层与汇聚层的所有链路的Ｍｅｔ－ｒｉｃ值都设置为１０２４，这样就能够让不同站点的业务流量转发到不同的链路，提高网络性能。
3、验证优化结果
修改后，查看怀集站路由表：发现去往广州南站ＤＲ０３的下一跳为ＰＯＳ２／１／４，Ｃｏｓｔ值也从５００变为了１０２４；去往广州南站ＤＲ０４的下一跳为ＰＯＳ２／１／４或ＲＡＧＧ１，Ｃｏｓｔ值也变成了１１２４。调整参数后观察２０１５年１月４个汇聚层路由器下行端口的数据流量，如表３所示，发现４个端口的负载已经较调整前平衡。值得一提的是，优化后汇聚层下行接口接收速率总量比优化前大是因为２０１５年１月有新的业务接入。
4、总结
对贵广高铁数据网工程实际情况进行研究，提出并实施了网络优化方案，解决了单链路承载全线业务流量而冗余链路不能分担业务流量的问题，通过部署网络流量监控，验证了网络优化的效果。本文提出的网络优化思想，对铁路数据通信网的维护人员具有一定的指导意义。数据通信网参数的设置，既要考虑铁路的技术规范和要求，也要考虑工程建设的实际情况，只有充分分析研究网络拓扑结构和设计，根据实际情职称论文况合理的引导数据流量，实现负荷分担，才能保证数据通信业务可靠稳定运行。
作者：刘畅 戴俊勉
