HCNP Routing&Switching之IS-IS鄰居建立、LSDB同步、拓撲計算和路由形成

　　前文我們了解了IS-IS的報文結構和型別相關話題，回顧請參考https://www.cnblogs.com/qiuhom-1874/p/15260670.html；今天我們來聊一聊IS-IS建立鄰居、同步LSDB資料庫和拓撲計算及路由形成相關話題；

　　IS-IS動態路由協議的作業流程和OSPF作業流程大致一樣；都是先發送Hello包，通過hello包建立鄰居，在鄰居建立完成以后，同步LSDB資料庫、計算拓撲和路由；細微的差別在于IS-IS整個建立鄰居的程序沒有OSPF那么復雜，相對來說IS-IS更為簡單，所以IS-IS建立鄰居時，速度要比OSPF快很多；其次在同步LSDB資料時，對于IS-IS來說，它沒有什么特殊區域，所以IS-IS中同步資料庫就發送CSNP、PSNP和LSP這三種包就能把LSDB資料庫同步完成；沒有OSPF里有123457類LSA復雜；由于采用拓撲與網路分離的演算法，路由收斂速度較快；

　　IS-IS鄰居建立程序

　　點到點環境鄰居建立程序

　　提示：在早期ISO10589標準中，點到點網路環境中，IS-IS建立鄰居只需要兩次握手，即只要收到對方發送的Hello包，那么對應路由器就會認為對方是自己的鄰居；對應鄰居狀態就會變為up；其實兩次握手建立鄰居不是很精準，比如A可以向B發送hello包，那么B收到A的hello包以后，對應就會把A當作B的鄰居，但是B不能向A發送hello包，同時A也收不到B發送的Hello包，此時就產生了單向鄰居；所以為了解決這樣的問題，在RFC3373定義P2P三次握手機制；三次握手的機制和OSPF建立鄰居的程序一樣，只要在對應hello包里看到鄰居欄位是自己，對應路由器才認為對方才是和自己是鄰居；

　　提示：在鄰居建立初期，RTA發送的hello包里，鄰居的欄位為空，因為此時RTA沒有任何鄰居；當RTB收到RTA的hello包以后，對應RTB就會發送hello包，里面鄰居欄位會置為RTA的mac，對應鄰居狀態變為init狀態，表示我有一個鄰居是RTA；此時RTA收到RTB發送的hello包以后，看到里面鄰居欄位是自己，此時RTA和RTB建立鄰居，其鄰居狀態為up；然后RTA會再次發送hello包，此時的hello包里鄰居欄位會置為RTB的mac，表示我有一個鄰居是RTB，此時RTB收到RTA發送的hello包，它會和RTA建立鄰居，并且對應鄰居狀態為up；經過三次資料包的互動，最終RTA和RTB建立鄰居且鄰居狀態為up狀態；對于廣播型別網路的鄰居關系必須是三次握手；當鄰居建立完成以后，后續就是選舉DIS（偽節點）類似ospf中的DR；選舉DIS會持續兩個hello的時間間隔；

　　IS-IS鄰居hello報文

　　提示：IS-IS目前只支持點到點和廣播型別網路；對于點到點網路型別，對應hello包型別為p2p IIH，如果在對應介面為PPP封裝的點到點環境中，hello包發送沒有用到mac地址，其原因是介面為ppp封裝的二層不用mac地址；對于介面型別broadcast，在對應介面下把isis鏈路修改為p2p網路型別環境中，對應hello包目標mac是一個組播mac地址，其地址為09:00:2b:00:00:05；對于廣播型別網路中，hello包的型別有兩種，分別是L1 LAN IIH 和L2 LAN IIH；對于L1的hello包，其組播mac地址為01:80:C2:00:00:14；L2的hello包，其組播mac地址為01:80:C2:00:00:14；

　　實驗：如下拓撲，配置isis

　　R1的配置

sys
sys R1
int g0/0/0
ip add 12.0.0.1 24

isis 1
net 20.0000.0000.0001.00
is-le level-1
int g0/0/0
isis en 1
isis circuit-type p2p

　　R2的配置

sys
sys R2
int g0/0/0
ip add 12.0.0.2 24
isis 1
net 20.0000.0000.0002.00
is-le level-1
int g0/0/0
isis en 1
isis circuit-type p2p

　　在R1或R2上抓包，看看對應hello包型別以及對應hello包發送的目標mac地址是多少？

　　提示：可以看到鏈路型別為p2p網路環境中，對應hello包型別為P2P HELLO，對應hello包發送的目標mac地址為09:00:2b:00:00:05；

　　更改R1鏈路型別為broadcast

　　提示：介面為broadcast型別默認鏈路型別為廣播網路，所以我們直接洗掉更改鏈路為p2p的配置即可；可以看到當我們把R1的更改鏈路為p2p的配置洗掉以后，對應R1和R2的鄰居就down了；原因是此時R1和R2發送的hello包型別不同，hello包型別不同是不能建立鄰居的；

　　在R1上抓包，看看此時R1發送的hello包型別以及目標mac地址？

　　提示：可以看到R1發送的hello包型別為L1 hello，因為R1此時的路由器型別為L1；對應R2還是發送的P2P hello，所以R1和R2此時hello包型別不同，不能建立鄰居關系；對應R1發送hello包的目標mac地址為01:80:C2:00:00:14；

　　更改R1的路由器型別為L2，看看對應hello包型別和目標mac會變成什么？

　　在R1上抓包，看看對應hello包型別和目標mac地址

　　提示：可以看到此時R1發送的hello包型別為L2 HELLO，對應目標mac為01:80:C2:00:00:15；

　　更改R1路由器型別為L1-2，看看對應hello包的型別以及目標mac地址

　　提示：華為路由器默認路由器型別為L1-2，所以我們配置路由器型別為L1-2在對應行程下是看不到配置，一般情況看不我們配置的內容，表示配置的配置是默認配置；

　　在R1上抓包，看看對應R1會這樣發送hello包？對應目標mac會是多少呢？

　　提示：更改R1路由器型別為L1-2以后，對應R1會同時發送L1 和L2的hello包，對應L1型別hello包的目標mac地址為01:80:C2:00:00:14，對應L2型別的hello包目標mac地址為01:80:C2:00:00:15；

　　更改R2的鏈路型別為broadcast，看看和R1是否能建立鄰居？

　　驗證：在R2上查看鄰居關系

　　提示：可以看到，此時R2和R1建立起L1型別鄰居；

　　抓包查看對應鄰居建立程序

　　提示：可以看到在開始R2發送的hello包和R1發送的hello里對應都沒有鄰居欄位，表示鄰居為空；后續當R1收到R2發送的L1 hello包以后，對應R1再次發送的hello包里就有了鄰居欄位，對應值為R2的mac地址；當R2收到R1發送鄰居是自己的hello包以后，對應R2發送的hello包，對應鄰居欄位資訊就置為R1的mac，此時R1收到R2發送hello包里看到對應鄰居是自己，所以R1和R2建立起L1的鄰居，并且對應鄰居狀態都為Up；這里需要注意一點，鄰居欄位只有在廣播網路型別的環境中才有的欄位，p2p環境中是沒有鄰居欄位的，抓包看不到；

　　IS-IS鄰居建立條件

　　1、只有同一層次的相鄰路由器才有可能成為鄰居；所謂同一層次是指L1和L1是同一層次；L2和L2是同一層次；L1-2和L1-2是一個層次；不同層次出L1-2以外，L1和L2是不能建立鄰居；

　　2、對于L1的路由器來說，區域號必須一致；即必須在同一個區域的L1或L1-2的路由器才能建立L1型別的鄰居；

　　3、鏈路兩端IS-IS介面的網路型別必須一致；這個我們在上面的實驗中也看到了，對應介面網路型別不一致，對應hello包型別就不一致，hello包型別不一致，對應鄰居就建立不起來；

　　4、鏈路兩端IS-IS介面的地址必須處于同一網段；這個要求至少針對廣播網路環境，對于P2P網路環境沒有要求，但一般情況下不管在廣播網路環境還是p2p網路環境，建議都是介面地址都配置為同一網段；

　　IS-IS同步LSDB資料庫

　　P2P網路環境LSDB同步程序

　　提示：在P2P鏈路上，鏈鋸建立完成以后，對應就是同步LSDB資料庫；首先RTA或RTB都會發送一條CSNP包，這個包的主要作用是描述對應路由器上的路由資訊，類似OSPF里的DD包（資料庫摘要資訊）；對應資料庫收到對端發送的csnp包以后，就會和自身LSDB進行對比，如果對應CSNP包里的描述和自己的LSDB一樣，此時RTB或RTA不會發送psnp,psnp類似ospf里的LSR和LSACK的作用；如果對應和自己LSDB資料不一樣，此時RTA或RTB就會像對放發送PSNP，意思就是告訴對方把自己沒有的鏈路狀況發送過來；當對方收到對應路由器發送的PSNP包以后，對應路由器會發送LSP，LSP就類似ospf里的LSU，此時發送LSP包的路由器就會等待對方發送PSNP包來確認，如果在5秒鐘對應路由器沒有收到PSNP包，此時對應路由器會認為對方沒有收到它發送的LSP，此時原發送LSP路由器會重新向對應路由器發送LSP，直到收到對應路由器回應psnp包；在點到點的網路中CSNP報文只會發送一次，即鄰居建立后立即發送，后續不會再發送CSNP，只會發送LSP和PSNP；如下

　　提示：可以看到CSNP包在點到點網路中，只有在鄰居建立以后發送一次，后續就沒有CSNP包；

　　廣播網路環境LSDB同步程序

　　提示：在廣播網路環境中，首先個路由器會發送LSP包向DIS請求CSNP包；DIS收到各路由器的LSP包以后，會發送CSNP包，對應各路由器收到CSNP包以后，會對應自己的LSDB資料庫，然后根據差別請求發送PSNP包進行向dis請求差別部分鏈路狀態資訊；DIS收到PSNP包以后，發送LSP包給對應路由器；當所有路由器都同步網LSDB資料庫以后，dis會周期性的發送CSNP，默認時間是10秒；

　　實驗：如下拓撲，配置IS-IS

　　R1的配置

sys
sys R1
int g0/0/0
ip add 172.16.11.1 24
int lo 1
ip add 1.1.1.1 32

isis 1
net 11.0000.0000.0001.00
is-le level-1

int g0/0/0
isis en 1
int lo 1
isis en 1

　　R2的配置

sys
sys R2
int g0/0/0
ip add 172.16.11.2 24
int lo 1
ip add 2.2.2.2 32

isis 1
net 11.0000.0000.0002.00
is-le level-1

int g0/0/0
isis en 1
int lo 1
isis en 1

　　R3的配置

sys
sys R3
int g0/0/0
ip add 172.16.11.3 24
int lo 1
ip add 3.3.3.3 32

isis 1
net 11.0000.0000.0003.00
is-le level-1

int g0/0/0
isis en 1
int lo 1
isis en 1

　　在R1或R2或R3上抓包，看看對應LSDB同步程序

　　提示：我們在R1的g0/0/0介面抓包，首先看到各路由器先各自發送自己的更新LSP包，隨后R3發送了一條CSNP包（從這里可以知道對應dis是R3的g0/0/0口），隨后再是由R2發送PSNP包向R3請求R1和R3上的鏈路狀態；隨后R3發送相應鏈路狀態的LSP包給R2；對應R3發送R1的LSP包里可以看到對應ip地址為1.1.1.1；對應R3發送R3的LSP包里可以看到對應ip地址為3.3.3.3；通過上述程序R2就把R1和R3的LSDB同步到自己的LSDB資料庫中，后續就根據同步后的LSDB計算拓撲和路由；

　　驗證：在R2上查看lsdb資料，看看對應是否同步了R1和R3上的鏈路狀態資訊？

　　提示：可以看到對應R2的LSDB中同步了R1和R3的相關LSP；

　　驗證：在R3上查看g0/0/0是否是DIS?

　　提示：可以看到在對應R3的g0/0/0口就是對應L1型別的DIS（偽節點）；從上面的實驗可以看到，CSNP都是由DIS發出；其他非DIS都是向DIS發送LSP更新和PSNP請求，然后由DIS在向其他非DIS發送LSP更新；即LSDB資料庫同步都是和DIS進行同步，所以對于不同型別的路由器，對應建立LSDB資料庫也有所不同；原因是DIS分L1型別DIS和L2型別DIS；

　　驗證：在R1上抓包看看對應CSNP包是否是每10秒發送一次？

　　提示：可以看到對應PSNP包默認會每10秒由DIS發送一次；

　　IS-IS LSP比較規則

　　提示：在路由器收到一條LSP更新以后，首先它會對比和自己LSDB中對應LSP的序列號，如果收到的序列號大，此時路由器會將對應LSP更新到自己的LSDB資料庫，然后再向其他鄰居發送LSP更新；如果收到的LSP序列號小，此時收到LSP包的路由器會把自己對應LSP發送給對方；如果收到的LSP序列號和自己LSDB中對應LSP序列號一樣，此時路由器會對比LSP中Remaining Lifetime欄位的大小，還是遵循上述原則，如果收到的LSP中Remaining Lifetime欄位比自己LSDB中Remaining Lifetime欄位要大，此時路由器會把對應LSP更新到自己的lsdb中，然后再向其他鄰居發送LSP更新；如果收到LSP包中Remaining Lifetime欄位要比自己LSDB中對應LSP中Remaining Lifetime的值要小，此時收到LSP更新的路由器會將自己lsdb中對應LSP發送給對方；如果Remaining Lifetime相同，此時路由器會對比對應LSP中checksum欄位的值；還是遵循上述規則，如果比自己大就更新到自己LSDB資料庫中，如果比自己小，就把自己的LSP發送給對方，如果LSP的序列號，Remaining Lifetime，checksum都和自己LSDB中對應LSP一樣，此時路由器會丟棄該LSP，它會認為兩個LSP一模一樣，沒有必要更新；

　　IS-IS拓撲計算與路由的形成

　　提示：IS-IS拓撲計算和路由的形成程序和ospf一樣，都是先通過hello包建立鄰居，然后同步LSDB資料庫，最后計算拓撲和路由；在IS-IS中鄰居關系建立主要通過Hello包互動并協商各種引數，包括鏈路型別（L1或者L2），hold time，網路型別，支持協議，區域號，系統ID， PDU長度介面ip等；在同步LSDB資料庫時，與ospf不同，ISIS互動鏈路狀態的基本載體不是LSA，而是LSP；互動程序沒有OSPF協議那樣經歷多個階段，主要是通過CSNP和PSNP兩種報文來同步，請求和確認鏈路狀態資訊（承載鏈路狀態資訊摘要）；而鏈路狀態資訊的詳細拓撲和路由資訊由LSP報文傳遞；路由計算和OSPF一樣，都是通過LSDB資料庫中的內容結合SPF演算法進行計算；當ISIS演算法分離了拓撲結構和ip網段，加快了網路收斂速度；

　　IS-IS路由演算法

　　提示：IS-IS在本區域內路由器第一次啟動的時候執行的是Full-SPF演算法；后續收到LSP更新，如果是部分拓撲的變化執行的是iSPF（Incremental SPF，增強SPF演算法）計算；如果只是路由資訊變化，執行的就是PRC（Partial Route Calculate，部分路由計算演算法）計算，PRC用來處理網路拓撲不變而路由資訊發生改變的情況，而ISPF用來處理網路拓撲結構（最短路徑樹的結構）發生改變的情況；由于采用拓撲與網路分離的演算法，路由收斂速度較快；

標籤：其他

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