IS-IS原理与配置

ISIS（Intermediate System to Intermediate System）中间系统到中间系统是ISO（International Organization for Standardization）国际标准化组织为它的CLNP（ConnectionLessNetwork Protocol）无连接网络协议 设计的一种动态路由协议。

随着TCP/IP协议的流行，为了提供对IP路由的支持，IETF在RFC1195中对IS-IS进行了扩充和修改，使它能同时应用在TCP/IP和OSI（开放系统互联）环境中，将扩展后的IS-IS称为集成IS-IS

IS-IS基本概念

ISIS是一种链路状态路由协议，ISIS与OSPF在许多方面非常相似，例如运行该协议的直连设备发送Hello报文发现彼此，然后建立邻接关系，并交互链路状态信息

CLNS由一下三个部分组成

CLNP类似TCP/IP中的IP协议

ISIS类似TCP/IP中的OSPF

ESIS类似TCP/IP中的ARP、ICMP

ES：End System 终端系统

ES-IS End System to Intermediate System 终端系统到中间系统

NASP（Network Service Access Point 网络服务访问点）是OSI协议栈用于定位资源的地址

主要用于提供网络层和上层应用之间的接口

NASP包括IDP及DSP

NET（Network Entity Title）网络实体名称 是OSI协议栈中设备的网络层信息，主要用于路由计算，由Area ID 和 System ID 组成 可以看做特殊的NSAP

NET的长度与NSAP相同 最长为20Byte 最短为88Byte

在IP网络中运行ISIS时，只需配置NET根据NET地址设备可以获取到Area ID及System ID

Area ID 由IDP和DSP中的High Order DSP组成，既能表示路由域 也能标识路由域中的区域。因此，它们被称为区域地址，相当于OSPF中的区域编号

一般情况下 一个路由器只需要配置一个区域地址，且同一区域中所有节点的区域地址都要相同。为了支持区域的平滑合并、分割及转换，缺省情况下，一个ISIS进程最多可配置3个区域地址

System ID用来在区域内唯一标识主机或路由器。在设备的实现中，长度固定为6Byte

NET配置

每台运行ISIS的网络设备至少有一个NET ，一台设备也可以配置多个NET 但是NET的System ID必须相同

在华为的网络设备上 System ID 的长度总是固定的6Byte，在一个ISIS路由域中，设备的System ID必须唯一，为了便于管理，一般根据Router ID配置System ID

ISIS和OSPF区域划分的区别

Level-1路由器:

Level-1路由器是ISIS区域路由器 只与同一区域的Level-1和Level1-2路由器形成邻接关系，这种关系称为Level-1邻接关系。Level-1路由器无法与Level-2路由器建立邻接关系

Level-1路由器只负责维护Level-1的链路状态数据库LSDB，该LSDB只包含本区域的路由信息。值得一提的是，Level-1路由器必须通过Level1-2路由器接入ISIS骨干区域从而访问其他区域

Level-2路由器：

Level-2路由器是骨干路由器，可以和同一区域或不同区域的Level-2路由器或者Level1-2路由器形成邻接关系，Level-2路由器维护一个Level-2的LSDB，该LSDB包含整个ISIS域的所有路由信息。

所有Level-2级别的路由器组成路由域的骨干网，负责在不同区域间通信，路由域中Level-2级别的路由器必须是物理连续的，以保证骨干网的连续性。

Level 1-2路由器：

Level 1-2路由器域OSPF的ABR非常相似，也是ISIS骨干网络组成部分

维护两个LSDB，Level-1的LSDB用于区域内路由，Level-2的LSDB用于区域间路由

同时属于Level-1和Level-2的路由称为Level 1-2路由器，可以与同一区域的Level-1和Level 1-2形成Level-1邻接关系，也可以与其他区域的Level-2和Level 1-2路由器形成 Level-2的邻接关系

在华为路由器上配置ISIS时，缺省时，路由器全局Level为1-2，可以通过命令修改该设备类型

ISIS支持的网络类型：

广播

点到点（P2P）

对于NMBA网络，需要配置子接口，并注意子接口类型应配置为P2P

ISIS开销值

ISIS使用COst作为路由度量值

Cost越小路径越优，ISIS链路的Cost与设备的接口有关，与OSPF类似，每一个激活了ISIS的接口都会维护Cost

与OSPF不同的是，ISIS接口的Cost在缺省情况下并不与接口带宽相关，无论接口带宽多大，缺省时的Cost为10

一条ISIS路径的Cost等于本路由器到达目标网段沿途的所有链路的Cost总和

ISIS有三种方式来确定接口的开销，按照优先级由高到低：

接口开销：为单个接口设置开销

全局开销：为所有接口设置开销

自动计算开销：根据接口带宽自动计算开销

在早期，使能ISIS的接口下最大只能配置63的开销值，此时ISIS开销值类型为narrow，但是在大型网络中，较小的度量值范围不能满足实际需求，RFC3784中使能ISIS接口开销值能扩展到1677215，此时开销类型为wide

缺省时，华为路由器采用开销类型为narrow

TLV：

ISIS报文格式：

ISIS报文是直接封装在数据链路层的帧结构中

PDU（协议数据单元）分为两个部分，报文头和变长字段部分

其中ISIS头部又可以分为通用头部和专用头部。对于所有PDU来说 通用头部是相同的，但专用报头根据PDU类型不同有所差别。

ISIS通用头部：

ISIS报文类型概述：

ISIS的PDU有四种类型：

IIH:ISIS Hello

LSP：Link State PDU 链路状态报文

CSNP：Complete Sequence Number PDU全序列号报文

PSNP：Partial Sequence Number PDU 部分序列号报文

IIH：用于建立和维持邻接关系，广播网络中的Level -1 ISIS路由器使用Level-1 LAN IIH；广播网络中的Level-2 ISIS路由器使用Level-2 LAN IIH；点到点网络中则使用P2P IIH

LSP：用于交换链路状态信息，LSP分为两种：Level-1 LSP、 Level-2 LSP

SNP：通过描述全部或部分链路数据库中的LSP来同步LSDB，从而维护LSDB的完整与同步。SNP包括CSNP和PSNP，进一步分为 Level-1 CSNP、Level-2 CSNP、Level-1 PSNp和Level-2 PSNP

ISIS常见的TLV

TLV含义：T 类型 type 、 L 长度 length 、 V 值 value

实际上是一个数据结构

使用TLV结构构建报文的好处是灵活性和扩展性

采用TLV使得报文的整体结构固定，增加新特性只需要增加新TLV而不改变整个报文的整体结构

ISIS工作原理

邻接关系建立：

只有同一层次的相邻路由器才有可能成为邻接

对于Level-1路由器来说 Area ID必须一致

链路两端ISIS接口网络类型必须一致

链路两端ISIS接口的地址必须处于同一网段（默认）

由于ISIS是直接运行于数据链路层，ISIS关系形成与IP地址无关

在实际工作中，在IP网络上运行ISIS时，需要检查对方的IP地址，如果接口配置了从IP，那么只要双方有某个IP在同一网段，就能建立邻接，不一定要主IP相同

通过将以太网接口模拟成点到点接口，可以建立点到点链路邻接关系

当链路两端ISIS接口的地址不在同一网段时，如果配置接口对接受的Hello报文不作IP地址检查，也可以建立邻接关系

对于点到点接口，可以配置忽略IP地址检查

对于以太网接口，需要将以太网接口模拟成点到点接口然后配置IP地址检查

一般情况下，一个接口只需要配置一个IP主地址，但特殊情况需要配置从地址：一台路由器通过一个接口连接了一个物理网络，但该物理网络的计算机分别属于2个不同的网络，为了使路由器与物理网络中的所有计算机通信，需要在该接口配置一个主IP和从IP。路由器的每个三层接口可以配置多个IP地址，其中一个为主IP其余为从IP，每个三层接口最多可以配31个地址

IIH：ISIS Hello 报文用于建立和维持邻接关系，用于建立和维持邻接关系，广播网络中的Level -1 ISIS路由器使用Level-1 LAN IIH；广播网络中的Level-2 ISIS路由器使用Level-2 LAN IIH；点到点网络中则使用P2P IIH

广播网络中的邻接关系建立过程

两台运行ISIS的路由器在交互协议报文实现路由功能之前必须首先建立邻接关系，在不同类型的网络上，ISIS的邻接建立方式并不相同，在广播中使用三次握手建立邻接关系

DIS与伪节点

在广播网络中，ISIS需要在所有路由器选举一个路由器为DIS（Desighated Intermediate System）

DIS用来创建和更新伪节点，并负责生成伪节点的LSP，用来描述这个网络上有哪些网络设备，伪节点是用来模拟广播网络的一个虚拟节点，并非真实路由器，在ISIS中 伪节点用DIS的System ID 和 Circuit ID（非0）标识

ISIS中的DIS与OSPF中的DR

Level-1和Level-2的DIS是分别选举的，用户可以为不同级别的DIS选举设置不同优先级

DIS选举规：

DIS优先级数值最大的被选为DIS

如果优先级数值最大的路由器有多台，则其中MAC地址最大的路由器成为DIS

DIS发送Hello PDU的时间间隔是普通路由器的三分之一，可以确保DIS出现故障能被快速发现

ISIS中DIS与OSPF中DR的区别：

点到点网络中的邻接关系建立过程

点到点网络中，邻接关系的建立使用两次握手：只要收到对端发来的Hello报文，单方面宣布邻接为up 建立邻接关系

两次握手机制存在明显缺陷，华为设备在点到点网络使用ISIS时默认使用三次握手建立邻接关系，通过三次发送P2P IIH最终建立邻接关系

链路状态数据库同步：

ISIS链路状态报文LSP用于交换链路状态信息，LSP分为Level-1 LSP和Level-2 LSP

L1 LSP由L1路由器传送 L2 LSP由 L2路由器传送

Level1-2路由器可以传送两种

两类LSP有相同的报文格式;

ISIS的LSDB：

查看非伪节点LSP

查看伪节点LSP

CSNP：

CSNP包含该设备LSDB中所有LSP的摘要，路由器通过交互CSNP判断是否需要同步LSDB

在广播网络上，CSNP由DIS定期发送（缺省的发送周期伪10秒）

在点到点网络上，CSNP只在第一次建立邻接关系时发送。

PSNP：

PSNP只包含部分LSP的摘要信息

当发现LSDB不同步时，PSNP来请求邻居发送新的LSP

在点到点的网络 当收到LSP时，使用PSNP对收到LSP进行确认

广播中的LSP同步过程

点到点网络中的LSP同步过程

LSP处理机制

以下事件都会触发一个新的LSP：

邻接UP or Down

ISIS先关接口up or Down

引入的IP路由发生变化

区域间的IP路由发生变化

接口被赋了新的metric值

周期性更新（15min）

路由计算：

Level-1路由器的路由计算

R1根据LSDB中Level-1 LSP计算出该区域路由，以及各网段路由信息

R2R3作为1-2路由器 会向该区域下发的-1LSP设置ATT标志位，用于向-1路由器传达可以通往其他区域，Level-1路由器会根据该标志位计算出指向R2或R3的默认路由

路由渗透：

Level 1-2的路由计算：

Level-2的路由计算：

ISIS的基本配置：

更新: 2025-03-13 10:33:41
原文: https://www.yuque.com/yuhui.net/network/gw3dcklbamt5gbdz