ISIS协议（动态路由协议）

ISIS基础

基本概念

IS-IS（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，使它能够同时应用在TCP/IP和OSI（Open System Interconnect，开放式系统互联）环境中，我们将扩展后的IS-IS称为集成IS-IS。

CLNS 由以下三个部分组成：

▫ CLNP ：类似于 TCP/IP 中的 IP 协议。

▫ IS-IS ：类似于 TCP/IP 中的 OSPF 。

▫ ES-IS ：类似于 TCP/IP 中的 ARP ， ICMP 等。

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

NSAP地址

NSAP（Network Service Access Point，网络服务访问点）是OSI协议栈中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。NSAP包括IDP及DSP，如下图所示：

1.IDP：相当于IPv4地址中的有类网络号
    1.AFI：表明分配机构和地址格式   1字节
    2.IDI：表明地址分配的域         2字节
 2.DSP：相当于IPv4地址中的子网络号和主机地址
    1.header older dsp:分割区域    10字节
    2.system-id ：主机标识         6字节
    3.sel ：上层标识               1字节

NET地址

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，由区域地址（Area ID）和System ID组成，可以看作是特殊的NSAP（SEL为00的NSAP）。NET的长度与NSAP的相同，最长为20Byte，最短为8Byte。

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

•Area ID由IDP和DSP中的High Order DSP组成，既能够标识路由域，也能够标识路由域中的区域。因此，它们一起被称为区域地址， 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IS-IS进程下最多可配置 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，它的长度固定为6Byte。

• 每台运行 IS-IS 的网络设备至少需拥有一个 NET ，当然，一台设备也可以同时配置多个 NET ，但是这些 NET的System ID 必须相同。

ISIS路由器分类

1.Level-1路由器

Level-1路由器（例如图中的R1）是一种IS-IS区域内部路由器，它只与属于同一区域的Level-1和Level-1-2路由器形成邻接关系，这种邻接关系称为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Level-1-2路由器接入IS-IS骨干区域从而访问其他区域。

2.Level-2路由器
Level-2路由器（例如图中的R4、R5、R6、R7）是IS-IS骨干路由器，它可以与同一或者不同区域的Level-2路由器或者Level-1-2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IS-IS域的所有路由信息。

所有Level-2级别（即形成Level-2邻接关系）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。

3.Level1-2路由器

Level-1-2路由器与OSPF中的ABR非常相似，它也是IS-IS骨干网络的组成部分。

Level-1-2路由器维护两个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的路由器称为Level-1-2路由器（例如图中的R2和R3），它可以与同一区域的Level-1和Level-1-2路由器形成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IS-IS时，缺省时，路由器全局Level为Level-1-2。

当然，可以通过命令修改该设备的类型：
 [AR1-isis-1]is-level level-1 修改设备级别

ISIS路由器接口分类

ISIS接口分为三类：

• 1.L1接口
• 2.L2接口
• 3.L12接口

修改路由器的接口级别：

[AR1-GigabitEthernet0/0/0]isis circuit-level level-1

注意：

L1设备 和 L1接口 发送L1报文

L1设备 和 L2接口 发送L1报文

L2设备 和 L1接口 发送L2报文

L2设备 和 L2接口 发送L2报文

L12设备 和 L1接口 发送L1报文

L12设备 和 L2接口 发送L2报文

L12设备 和 L12接口 发送L12报文

接口存在级别意义： 当L1/2设备只需要建立某一个级别的邻居时，只需要修改接口级别即可

区域划分

IS-IS在自治系统内采用骨干区域与非骨干区域两级的分层结构：

        Level-1路由器部署在非骨干区域。

        Level-2路由器和Level-1-2路由器部署在骨干区域。

每一个非骨干区域都通过Level-1-2路由器与骨干区域相连。

如图所示，整个骨干区域不仅包括Area49.0002中的所有路由器，还包括其它区域的Level2和Level-1-2路由器。

以上拓扑结构图可以体现IS-IS与OSPF的不同点：

•         在IS-IS中，每个路由器都只属于一个区域；而在OSPF中，一个路由器的不同接口可以属于不同的区域。
•         在IS-IS中，单个区域没有骨干与非骨干区域的概念；而在OSPF中，Area0被定义为骨干区域。
•         在IS-IS中，Level-1和Level-2级别的路由都采用SPF算法，分别生成最短路径树SPT（Shortest Path Tree）；而在OSPF中，只有在同一个区域内才使用SPF算法，区域之间的路由需要通过骨干区域来转发。

OSPF封装于网络层之上，服务于IP层

ISIS封装于数据链路层（数据帧）之上，服务于IP层

网络类型

IS-IS会自动根据接口的数据链路层封装决定该接口的缺省网络类型， IS-IS支持两种类型的网络：

广播（Broadcast）： 如Ethernet。

点到点（P2P）： 如PPP、 HDLC等。

ISIS开销

IS-IS使用Cost（开销）作为路由度量值，Cost值越小，则路径越优。IS-IS链路的Cost与设备的接口有关，与OSPF类似，每一个激活了IS-IS的接口都会维护接口Cost。然而与OSPF不同的是，IS-IS接口的Cost在缺省情况下并不与接口带宽相关（在实际部署时，IS-IS也支持根据带宽调整Cost值），无论接口带宽多大，缺省时Cost为10。

一条IS-IS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。

开销更改：

1.接口开销：

   [AR2-GigabitEthernet0/0/0]isis cost  

2.全局开销：

   [AR2-isis-1]circuit-cost   该命令可以同时改变所有的接口的开销

3.根据带宽自动计算开销：

   [AR2-isis-1]auto-cost enable    开启自动计算

   [AR2-isis-1]bandwidth-reference 设置参考带宽

优先级由高到低： 接口> 全局 > 自动计算

ISIS报文及状态机

报文

• IS-IS 的 PDU 有 4 种类型： IIH(IS-IS 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 IS-IS 路由器使用 Level-1 LAN IIH ； 广播网络中的 Level-2 IS-IS 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 来同步各 LSDB ，从而维护 LSDB 的完整与同步。 SNP 包括 CSNP 和 PSNP ，进一步又可分为 Level-1 CSNP 、 Level-2 CSNP 、 Level-1 PSNP 和 Level-2 PSNP 。

IIH报文

类似于OSPF的Hello报文，用来建立和维护邻居关系，广播网络中的Level-1 IS-IS路由器使用Level-1 LAN IIH；广播网络中的Level-2 IS-IS路由器使用Level-2 LAN IIH；点到点网络中则使用P2P IIH。

CSNP报文

全序列号PDU，类似于OSPF的DD报文，用来发布链路状态通告摘要，分为L1 CSNP、L2 CSNP。

PSNP报文

部分序列号PDU，类似于OSPF的LSR报文、LSAck报文，分为L1 PSNP、L2 PSNP。

*如果PSNP携带的摘要LSP，序列号为全0 则表示LSR 用来请求完整的链路状态信息，序列号不为全0 则表示LSAck 用来确认收到的链路状态信息。

LSP报文

链路状态PDU，类似于OSPF的LSU报文，用于交换链路状态信息。LSP分为两种：Level–1 LSP和Level–2 LSP。Level–1 LSP由Level-1路由器传送，Level–2 LSP由Level-2路由器传送，Level-1-2路由器则可传送以上两种LSP。

状态机

状态机：
1.down：设备接口未使能ISIS。
2.init：收到hello报文，但hello报文中不存在自身的MAC地址。
3.up：收到的hello报文中携带了自身的MAC地址。

ISIS邻接关系建立过程

广播网络

 1.设备处于down状态，没有使能ISIS
 2.设备处于init状态，发送hello报文，收到hello报文，但hello报文中不存在自身的MAC地址
 3.设备处于up状态，收到的hello报文中携带了自身的MAC地址
  *设备根据交互的hello报文进行DIS设备的选举（DIS类似于OSPF中的DR）
   根据报文内的优先级值，值越大越优先；如果值相等，则比较接口的MAC地址，地址越大越优先
  *DIS主要用于在广播型网络中连接所有物理设备的虚拟设备，负责伪节点LSP的通告和维护
  *DIS是可以抢占的
  *DIS没有明确的备份设备，广播网络内的所有设备都在监听DIS
   选举为DIS的设备会周期10/3s发送hello报文，这样可以确保DIS出现故障时能够被更快速地被发现.
  *设备接口优先级值为0，也会参与DIS的选举
 4.邻接关系建立完成后，设备会通告自身所有的LSP通过LSP报文给DIS设备（目标地址为0180-c200-0014）
 5.DIS设备会周期（10s）通告CSNP报文（会携带DIS设备具有的所有LSP信息摘要）（目标地址为0180-c200-0014）
 6.广播内的其他设备收到CSNP报文后，根据报文内的摘要进行对比自身的LSDB
    1.如果自身LSDB和CSNP报文携带的摘要同步，则不做理会
    2.如果自身LSDB不存在CSNP报文携带的摘要，则发送PSNP报文，请求自身缺少的LSP（目标地址为0180-c200-0014）
 7.DIS设备收到PSNP报文后，回复LSP报文

IS-IS中DIS与OSPF协议中DR（Designated Router）的区别：

1. 在IS-IS广播网中，优先级为0的路由器也参与DIS的选举，而在OSPF中优先级为0的路由器则不参与DR的选举。
2. 在IS-IS广播网中，当有新的路由器加入，并符合成为DIS的条件时，这个路由器会被选中成为新的DIS，原有的伪节点被删除。此更改会引起一组新的LSP泛洪。而在OSPF中，当一台新路由器加入后，即使它的DR优先级值最大，也不会立即成为该网段中的DR。
3. 在IS-IS广播网中，同一网段上的同一级别的路由器之间都会形成邻接关系，包括所有的非DIS路由器之间也会形成邻接关系。而在OSPF中，路由器只与DR和BDR建立邻接关系。

p2p网络

 1.设备处于down状态，没有使能ISIS
 2.设备处于init状态，发送hello报文，收到hello报文，但hello报文中不存在自身的system-id
 3.设备处于up状态，收到的hello报文中携带了自身的system-id地址
  *P2P网络不会选举DIS
 4.邻接关系建立完成后，会将自身完整的LSP信息通过LSP报文发送
 5.对端收到LSP报文后，会发送PSNP报文进行确认
 6.LSP同步完成后，发送CSNP报文进行LSDB的同步检测
    如果收到的CSNP报文和自身的LSDB同步，则不予理会
    如果收到的CSNP报文和自身的LSDB不同步，则会发送PSNP报文进行请求
    收到PSNP报文后，会发送LSP报文
    收到LSP报文，回复PSNP进行确认

ISIS路由计算

区域内路由计算

 ISIS根据学习到的LSP，分析所有链路状态，先通过SPF算法计算出拓扑树，SPF算法计算出拓扑树后，直接将路由信息当作叶子挂载在拓扑节点上。

所有的链路开销默认都为10，路由的开销是迭加计算的。

区域间路由计算

L2设备如何计算L1设备的路由信息？

  L1/2设备会将L1的路由信息 当作叶子挂载在自身产生的L2-LSP上

     路由信息挂载时，会携带明细的开销值

  从L2设备视角看，该路由相当于是L1/2设备的路由信息

L1设备如何计算L2设备的路由信息？

    L1设备组成的非骨干区域类似于OSPF的特殊区域

    即L1设备通过缺省路由访问L2设备的路由信息

 *L1设备的缺省路由如何得到？

    L1设备收到L1/2设备产生的L1-LSP中 ATT bit置位为1

   自动生成一条下一跳指向L1/2设备的缺省路由

  *L1/2的L1-LSP中ATT bit如何置位？

    1.产生该L1-LSP的设备一定是 L1/2设备

    2.L1/2设备存在L2的邻居关系

    3.L1/2设备收到不同区域的L2-LSP

L1访问L2设备路由信息的次优问题：

  L1设备通过ATT bit计算的缺省路由开销，都是到达L1/2设备的开销，没有L2设备路由的明细开销，容易出现次优路径。

如果解决次优路径？

通过路由渗透实现

 *什么是路由渗透？

   就是L1/2设备上 执行L2路由 引入到 L1

   [AR2-isis-1]import-route isis level-2 into level-1

   多台L1/2设备，都要执行渗透

区域外路由计算

ISIS本质上不区分内外部路由，都是将路由信息当作叶子挂载在自身的LSP上，ISIS的外部路由，在设备引入后，通过分片LSP进行携带。

L1/2设备进行路由渗透时，会把内部、外部路由信息都当作叶子节点挂载在L1的LSP上。

ISIS设备在引入外部路由时，要根据设备的级别来执行引入，即外部路由默认的引入级别为L2。

L1/2设备在执行外部路由引入时，必须是L1-2的引入，因为单一的级别不支持路由渗透的操作

注意：ISIS外部路由的引入，根据设备的级别 指定引入路由时的级别。

ISIS路由更新和撤销、开销风格

内部路由更新和撤销

内部路由：都是更新式的路由更新 和 更新式的路由撤销

更新：1200s ，seq 是顺序排列的值 携带需要更新的信息

撤销：1200s ，seq 是更新的seq+1（大于原序列号）  不携带需要撤销的信息

外部路由更新和撤销

外部路由： 存在更新式更新、撤销 也存在时间老化的撤销

更新：第一条外部路由引入，时间1200s，seq是顺序排列的值，携带更新的信息

第二条外部路由引入，时间1200s，seq是上一个更新的seq+1，携带更新的信息

后面以此类推......

撤销：当存在多条外部路由，撤销其中一条，时间1200s，seq是上一个更新的seq+1，不携带需要撤销的信息

 如果所有外部路由都被撤销，时间 0s，seq 是上一个更新的seq（不变） ，不携带撤销的信息

开销风格

开销风格：             发送报文类型         接收报文类型
 窄风格（默认的）     窄                                  窄
 窄兼容                       窄                               窄、宽
 兼容                        窄、宽                           窄、宽
 宽风格                       宽                                   宽
 宽兼容                       宽                                窄、宽

相邻设备如果开销风格不一致，不会影响邻居的建立，会影响路由信息的计算

ISIS认证、汇总、过滤

认证

1.接口认证：对于ISIS邻居建立的Hello报文认证

   [AR1-GigabitEthernet0/0/0]isis authentication-mode md5 plain Huawei@123 ？

   也可以在接口认证时指定是发送L1-hello认证 还是L2-hello认证

   接口认证配置时，可以设置send-only参数，表示只发送带有认证的hello报文，本端不检测对方的hello认证（防止修改认证密码时邻居断开）

2.区域认证：L1的LSP和SNP报文做认证

   [AR1-isis-1]area-authentication-mode md5 plain Huawei@123 ?

    all-send-only  发送LSP和SNP报文时携带认证，但是接收对端的LSP和SNP报文不做检测

    snp-packet     对SNP报文选择认证，LSP报文做认证

   [AR1-isis-1]area-authentication-mode md5 plain Huawei@123 snp-packet ?

    authentication-avoid  发送时不携带认证，接收时不做认证检测

    send-only             发送时携带认证，接收时不做认证检测

   *做区域认证，默认对LSP和SNP报文进行认证

    通过参数snp-packet，来指定是否对SNP报文做认证

    1.LSP报文一定携带认证

    2.SNP报文可以通过参数配置是否携带认证

3.路由域认证：L2的LSP和SNP报文做认证

    [AR4-isis-1]domain-authentication-mode md5 plain Huawei

    和区域认证配置相同，且参数也相同，只是报文的级别发生了变化

汇总

1.内部路由汇总

   1.可以在ISIS视图下使用summary命令执行汇总操作

      [AR4-isis-1]summary 4.4.4.0 255.255.255.0

   2.必须是叶子路由挂载的节点设备来执行路由汇总

   3.如果是L1/2设备执行了渗透，则汇总时需要指定汇总的级别为L1

2.外部路由汇总

   和内部路由汇总一致

*汇总条目和明细条目关系：

 1.从LSP上来看，内部路由汇总：汇总后的LSP信息会直接替换明细的LSP信息

 2.从LSP上来看，外部路由汇总：汇总后不会存在分片LSP，只会使用实节点LSP进行携带

 3.汇总路由会继承明细路由最小的开销值

过滤

1、在ISIS视图下使用：

filter-policy   import：对于接收到的LSP，计算路由后是否加入到路由表中

    [AR1]acl 2000

    [AR1-acl-basic-2000]rule 5 deny source 4.4.4.0 0

    [AR1-acl-basic-2000]rule 10 permit

    [AR1]isis

    [AR1-isis-1]filter-policy 2000 import

 

  filter-policy   export：针对于外部路由信息，在发出时过滤

    [AR4]acl 2000

    [AR4-acl-basic-2000]rule 5 deny source 192.168.4.4 0

    [AR4-acl-basic-2000]rule 10 permit

    [AR4]isis

    [AR4-isis-1]filter-policy 2000 export 

    *该命令只在ASBR设备上引入外部路由后生效

2、filter 过滤：L1/2设备在路由渗透时执行的操作

    #

    acl number 2000 

     rule 5 deny source 1.1.1.1 0

     rule 10 permit

    #

    isis

     import-route isis level-1 into level-2 filter-policy 2000

   *可以做L2到L1的过滤，也可以执行L1到L2的过滤

   *因为ISIS不区分内外部路由，且所有的路由都是叶子挂载的