IS-IS協議原理與配置

IS-IS(中間系統到中間系統協議)：基于鏈路狀態并使用最短路徑優先演算法進行路由計算的一種IGP協議 基于802.3封裝

IS-IS最初是國際化標準組織ISO為它的無連接網路協議CLNP設計的一種動態路由協議
為了提供對IP的路由支持
IETF在RFC1195中對IS-IS進行了擴充和修改，使它能夠同時應用在TCP/IP和OSI環境中，修訂后的IS-IS協議被稱為集成化的IS-IS
作業在資料鏈路層，路由收斂速度快，結構清晰，適合于大規模網路

場景應用
園區網：區域多樣、策略多變、調度精細
特點：
應用型網路，主要面向企業網用戶，
路由器數量偏少，動態路由的LSDB庫容量相對偏少，三層路由域相對偏少，
有出口路由的概念，對內部外部路由劃分敏感，
地域性跨度不大，帶寬充足，鏈路狀態協議開銷對帶寬占用比偏少，
路由策略和策略路由應用頻繁多變，需要精細化的路由操作，
OSPF的多路由型別（內部/外部），多區域型別（骨干/普通/特殊），開銷規則優良（根據帶寬設定），網路型別多樣（最多五種型別）的特點在園區網得到了極大的發揮

骨干網（運營商網路）：區域扁平、收斂極快、承載龐大
特點：
服務型網路，由ISP（互聯網服務提供商）組建，并為終端用戶提供互聯服務，
路由調度占據絕對統治地位，路由器數量龐大，
架構層面扁平化，要求IGP作為基礎路由為上層BGP協議服務，
LSDB規模宏大，對鏈路收斂極度敏感，線路費用高昂，
追求簡單高效，擴展性高，滿足各種客戶業務需求（IPV6/IPX），
IS-IS的快速演算法（PRC得到加強），簡便報文結構（TLV），快速鄰居關系建立，大容量路由傳遞（基于二層開銷低）等一系列特點在骨干網有著天然的優勢

歷史起源：

IS-IS屬于內部網關協議，用于自治系統內部

作業程序：
1.建立鄰居關系：通過HELLO包互動并協商各種引數，包括電路型別（level-1/level-2），Hold time，網路型別，支持協議，區域號，系統ID，PDU長度，介面IP等
分為兩種：兩次和三次握手，P2P網路是支持兩次和三次握手，MA網路僅支持三次握手
2.同步LSDB資料庫（鏈路資訊交換）：與OSPF不同，ISIS互動鏈路狀態的基本載體不是LSA，而是LSP；互動的程序沒有OSPF協議那樣經歷了多個階段，主要是通過CSNP和PSNP兩種協議報文來同步，請求以及確認鏈路狀態資訊（承載的是鏈路狀態資訊摘要），而鏈路狀態資訊的詳細拓撲和路由資訊是由LSP報文傳遞
1)P2P網路：先描述，再同步
2)MA網路：直接同步，然后通過DIS來保障資料庫同步的完整性
3.執行SPF路由計算：SPF計算和OSPF基本一樣的，但ISIS演算法分離了拓撲結構和IP網段，加快了網路收斂速度（ISPF演算法）

ISIS內部優先級：
level-1：15
level-2：18

建立鄰居需要協商的引數：掩碼、MTU、sys id、area id、最大區域地址數
如何協商區域地址：只要攜帶的區域地址有一個相同就能建立鄰居
不需要協商hold time

地址結構：2位為1B

IDP：相當于IP地址的網路號
DSP：相對于IP地址的子網號和主機地址，由High Order DSP、System ID和SEL三個部分組成
AREA ID：區域id，標識一個區域，相當于OSPF的區域標號
SYSTEM ID：系統id，標識一臺設備，固定6位元組，每臺設備最多3個相同的系統id
SEL：上層協議識別符號

路由器分類（ISIS基于路由器劃磁區域）：
Level-1路由器（只能創建level-1的LSDB），性能相對較差，位于Level-1區域相當于OSPF的非骨干區域，相當于IR
Level-1路由器必須通過Level-1-2路由器才能連接至其他區域
Level-2路由器（只能創建level-2的LSDB），性能較強，Level-2區域相當于OSPF的骨干區域，相當于BR
所有Level-2級別（即形成Level-2鄰居關系）的路由器組成路由域的骨干網，負責在不同區域間通信，路由域中Level-2級別的路由器必須是物理連續的，以保證骨干網的連續性，只有Level-2級別的路由器才能直接與區域外的路由器交換資料報文或路由資訊
Level-1-2路由器（路由器默認的型別，能同時創建level-1和level-2的LSDB ）,性能強，用于連接Level-1區域和Level-2區域，類似于OSPF的ABR
默認為Level-1-2路由器，連接骨干區域的路由器

Level-1路由器的路由特點：
? 只擁有Level-1的鏈路狀態資料庫，
? 其鏈路狀態資料庫中只有本區域路由器LSP，
? 其路由表里沒有其他區域的路由資訊，
? 其路由表里都有一條默認路由，下一跳是指向到Level-1-2路由器，
Level-2路由器的路由特點：
? Level-2路由器只有Level-2的鏈路狀態資料庫，
? 其LSDB中有骨干區域路由器的LSP，但是沒有Level-1路由器產生的LSP，
? 路由表里面有整個網路的路由資訊，
Level-1-2路由器的路由特點：
? Level-1-2路由器同時擁有Level-2和Level-1的鏈路狀態資料庫，
? Level-1資料庫包含本區域的LSP，Level-2資料庫包含骨干區域LSP，
? 在自己產生的Level-1的LSP中設定了ATT位元位為1，
? 路由表里面有整個網路的路由資訊，

默認有將level-1的路由引入level-2的命令

鄰居關系的建立：
Level-1路由器：只能與同一區域的Level-1路由器/Level-1-2路由器建立Level-1路由器鄰居關系，維護Level-1路由器的LSDB
不能跨區域建立鄰居關系

  Level-2路由器：只能與同一區域/不同區域的Level-2路由器/不同區域的Level-1-2路由器建立Level-2的路由器鄰居關系，維護Level-2LSDB

  Level-1-2路由器：可以與同一區域的Level-1路由器/Level-1-2路由器建立Level-1鄰居關系，鄰居直接維護Level-1LSDB，可以與同一區域/不同區域的Level-2路由器建立Level-2鄰居關系，維護Level-2LSDB，與不同區域的Level-1-2路由器建立Level-2鄰居關系；    

ISIS的區域劃分：與OSPF不一樣，OSPF是基于路由器的介面劃分，ISIS是基于一臺路由器劃磁區域
ISIS區域分兩種：骨干區域（L2）
非骨干區域（L1）

ISIS的報文封裝：封裝于資料鏈路層，所以傳輸中可能會存在丟包現象，因為沒有保障可靠協議支持，OSPF封裝于IP協議，協議號89
ISIS報文：

1.Hello PDU：用于發現，建立，維護鄰居關系，
與OSPF一樣，周期性發送，普通路由器發送時間間隔是10s，死亡時間（hold time）30s，如果30s內沒有收到鄰居發送過來的hello報文，則鄰居報文中斷，DIS路由器（相當于OSPF的DR）發送hello報文時間間隔為10/3s(3.3333…)，其他路由器連續三次沒有收到來自DIS路由器的hello報文，則認為DIS故障，重新選舉新的DIS

               為什么DIS發送hello報文的時間間隔是10/3s？：為了快速檢測出DIS故障

P2P hello PDU：用于點到點網路
LAN hello PDU：用于MA網路
level-1 LAN IIH:用于MA網路中的level-1鄰居，目的組播MAC為：0180-c200-0014
level-2 LAN IIH:用于MA網路中的level-2鄰居，目的組播MAC為：0180-c200-0015

2.LSP PDU：用于描述鏈路狀態資訊
實節點LSP
偽節點LSP（只在廣播鏈路存在）
LSP的重繪間隔為15分鐘；老化時間為20分鐘，
但是一條LSP的老化除了要等待20分鐘外，還要等待60秒的零老化時延；LSP重傳時間為5秒；LSP超時后從網路中清除

以下三個標志組合起來用來唯一標識一個LSP
Source ID：產生該LSP的結點或偽結點的Sys lD ，8位元組
Pseudonode ID：對普通LSP為0 ； 對 Pseudonode LSP 非 0， 這 是 區 分 一 個 LSP 是 否 是 偽 結 點 產 生 的 標 志 ；
LSP number：分 片 號 （ 產 生 的 LSP 大 于 LSP MTU 將 分 片 ） 最多256個分片
LSP id 例 子 ： 00C0 ． 0040 ． 1234 ． 01 一 00 ， 其 中 :
SourcelD: 00C0 ． 0040 ． 1234
Pseudonode ID: 01 （ 表 明 為 偽 結 點 產 生 的 ）
分 片 號 ． 0
LSP Sequence Number.
Sequence Number: 每 個 LSP （ 含 LSP 分 片 ） 都 有 一 個 自 己 的 序 列 號
當 路 由 器 啟 動ISIS時，自 己 產生 的 LSP 的 序 列 號 為 1
當 發 生 變 化 需 要 重 新 生 成 LSP 的 時 候 ， 產 生 序 列 號 增 加 的 新 的 LSP 傳 播 出 去
較 大 的 序 列 號 意 味 著 LSP 較 新

3.SNP PDU：用于維護LSDB 的完整與同步，且為摘要資訊
CSNP PDU：完全序列號報文，用于描述LSDB，同步LSP，類似于OSPF中用于描述LSDB的DD報文，DIS周期性10s發送
level-1 CSNP PDU：用于level-1鄰居
level-2 CSNP PDU：用于level-2鄰居
PSNP PDU：部分序列號報文，用于請求或確認LSP PDU，類似于OSPF中的LSR或LSACK（確認只用于點到點網路，廣播網路無需確認）
level-1 PSNP PDU：用于level-1鄰居
level-2 PSNP PDU：用于level-2鄰居

鄰居關系建立：
1.P2P鏈路上，
兩次握手機制：
兩次握手只要路由器收到對端發來的Hello報文，就單方面宣布鄰居為up狀態，建立鄰居關系，容易存在單通風險
三次握手機制（默認）：
通過三次發送P2P的IS-IS Hello PDU最終建立起鄰居關系，與廣播鏈路鄰居關系的建立情況相同

      TLV：鄰居狀態
      為了P2P網路型別使用三次握手建立鄰居，P2P hello 中增加了鄰居狀態TLV

2.廣播鏈路上，使用LAN IIH報文執行三次握手建立鄰居關系
當收到鄰居發送的Hello PDU報文里面沒有自己的system ID的時候，狀態機進入initialized
只有收到鄰居發過來的Hello PDU有自己的system ID才會up，排除了鏈路單通的風險，
廣播網路中鄰居up后會選舉DIS(虛節點)，DIS的功能類似OSPF的DR(指定路由器)

DIS與偽節點：
DIS：指定中間系統（Designated IS）
偽節點：在廣播網路中由DIS創建的虛擬路由器

選舉DIS：在廣播網路，需要選舉DIS，在鄰居關系建立后，路由器會等待兩個Hello報文間隔再進行DIS的選舉
Hello報文中包含Priority 欄位（0-127,默認64）
選舉規則： Priority值最大的將被選舉為該廣播網的DIS
優先級相同，介面MAC地址較大的被選舉為DIS
MAC地址一樣，比較Systerm ID，大的為DIS
DIS發送Hello時間間隔默認為10/3秒，而其他非DIS路由器發送Hello間隔為10秒
搶占性：后期有新的Router加入到鏈路進來，如果優先級比DIS高是可搶占的，但是DR是不可搶占的

DIS的作用：
進行SPF計算時，簡化MA網路的邏輯拓撲
減少LSP/LSA的泛洪
保障LSP互動的可靠性
由DIS發送CSNP來同步鏈路的LSDB

DIS與DR的類比

鏈路狀態資訊的互動：

P2P先互動LSP再發CSNP

不同網路型別如何同步LSDB：
P2P網路中：鄰居關系建立后，立即給對端發送CSNP報文，若發現有沒同步的LSP條目則發起PSNP請求，而對端則回應LSP，收到LSP更新后要回PSNP作為收到LSP的回應，本端在發送LSP時會啟動重傳定時器，一旦定時器歸零后沒收到PSNP回應則會重新發送LSP并重新設定定時器，直到收到對端的PSNP回應

MA網路中：鄰居關系建立后，路由器等待LSP重繪定時器超時，然后將自己的LSP發往組播地址 （Level-1：01-80-C2-00-00-14；Level-2：01-80-C2-00-00-15），這樣網路上所有的鄰居都將收到該LSP，該網段中的DIS會把收到鄰居的LSP加入到LSDB中，并等待CSNP報文定時器超時 并發送CSNP報文，進行該網路內的 LSDB 同步， 鄰居收到DIS發來的CSNP報文，對比自己的LSDB資料庫，然后向DIS發送PSNP報 文請求自己沒有的LSP，DIS收到該PSNP報文請求后向鄰居發送對應的LSP進行LSDB的同步

路由演算法
SPF計算程序：
? 單區域LSDB同步完成
? 生成全網拓撲結構圖
? 以本節點為根生成最短路徑樹
? 默認跨越每個節點開銷一樣
IS-IS的計算特點：
? 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，
? 后續收到的LSP更新，如果是部分拓撲的變化執行的iSPF計算，
? 如果只是路由資訊的變化，執行的就是PRC計算，
由于采用拓撲與網路分離的演算法，路由收斂速度得到了加強

ISIS開銷：
采用默認開銷，默認開銷均為10，不管鏈路帶寬高低，開銷都為10
配置命令：介面視圖下： isis cost
ISIS計算開銷的方式：
1.基于抖動（默認）：華為只支持默認
Narrow模式（窄）（設備默認模式開銷都是10，手工配置介面開銷取值范圍為1～63），不適合大型網路（默認為窄）
Wide模式（寬）（設備默認模式開銷都是10，手工配置介面開銷取值范圍是1～16777215），適合大型網路
寬兼容窄
2.基于延遲
修改：協議視圖：cost-style + 模式
行程下加入auto-cost enable命令，Narrow模式和Wide模式都會參考介面帶寬大小計算開銷值，只是參考準則有少許差異

ISIS的區域與區域間的訪問：
骨干區域：所有的Level-2路由器和Level-1-2路由器構成一個連續的骨干區域（level-2區域）
Level-1-2路由器會將自己連接的Level-1區域的路由資訊放進Level-2的LSP中，再泛洪給骨干區域中的其他Level-1-2路由器和Level-2路由器，所以骨干區域中的Level-1-2路由器和Level-2路由器會知道整個IS-IS路由域的路由資訊
非骨干區域：所有連續的并且在同一個區域ID下的Level-1路由器和Level-1-2路由器構成一個非骨干區域（Level-1區域），Level-1區域只能連接到骨干區域，和其他的Level-1區域并不相連

1.骨干區域訪問非骨干區域：
level-1-2路由器將level-1路由向level-2區域傳遞，那么level-2路由器就會有去往所有level-1的路由

2.非骨干區域訪問骨干區域并且去訪問其他區域：
level-1訪問level-2區域，必須獲取level-2的路由，還有level-1想訪問其他level-1區域的路由，其他level-1區域的路由已經將全部發往level-2了，預設路由；

總結：
     level-2區域去訪問level-1區域是通過明細路由訪問，因為level-1-2路由器會將level-1區域的路由向level-2區域傳遞，level-2區域的設備性能好，承載能力強
     level-1去訪問level-2/其他level-1區域是通過預設路由訪問
                                                          該預設路由由Level-1-2路由器產生ATT位元置位為1的LSP發布給Level-1區域
                  預設下，Level-1-2路由器不會將其他Level-1區域以及Level-2區域的路由資訊引入到Level-1區域，這樣Level-1路由器不會學習到其他區域的路由資訊，只能通過指向Level-1-2路由器的預設路由訪問其他區域的目的地址，在Level-1區域中有兩臺或者兩臺以上Level-1-2路由器的時候，Level-1路由器訪問其他區域的目的地址可能無法選擇最佳路徑）-------可做路由滲透，將level-2路由引入level-1

路由滲透：指Level-1-2路由器將其他Level-1區域以及Level-2區域的路由資訊引入到Level-1區域
作用：
為了將其他Level-1區域以及Level-2區域的路由資訊通過Level-1-2路由器引入到Level-1區域，使Level-1路由器訪問其他區域，解決次優路徑
配置：
import-route level 2 into level 1

ISIS協議視圖下：attached-bit advertise never 關閉ATT位元位產生的預設路由，配合路由滲透使用

引入的Level-2路由，路由器不在重新發布出去

TLV編碼：
TLV 編 碼 方 式 ：
TLV 即 type-length-value. TLV 編 碼 方 式 一 種 高 效 率 ， 擴 展 性 好 的 協 議 報 文 編 碼 方 式 ， 也 稱 為 CLVG 碼 (code-length-value)
T–Type 采 用 不 同 的 值 定 義 不 同 類 型
L—Length ： 整 個 TLV 三 元 組 的 長 度
V-Value ． 本 TLV 的 實 際 內 容 ， 最 車 要 的 部 分
TLV 編 碼 的 優 點 ：
可 擴 展 性 好 ， 如 果 想 增 加 對 于 新 特 性 的 支 持 ， 只 需 增 加 新 的 TLV 類 型

ATT為1的LSP：
由level-1-2路由器生成，同區域level-1收到后，生成指向level-1-2的預設路由
ATT為1條件：level-1-2和level-2必須處于不同區域

拓撲所體現的IS-IS與OSPF不同點：
在OSPF中，每個鏈路只屬于一個區域；而在IS-IS中，每個鏈路可以屬于不同的區域
在IS-IS中，單個區域沒有物理的骨干與非骨干區域的概念；而在OSPF中，Area0被定義為骨干區域
在IS-IS中，Level-1和Level-2級別的路由器分別采用SPF演算法，分別生成最短路徑樹SPT；在OSPF中，只有在同一個區域內才使用SPF演算法，區域之間的路由需要通過骨干區域來轉發

IS-IS與OSPF差異性：
差異性 IS-IS OSPF
網路型別 少 多
開銷方式 復雜 簡便
區域型別 少 多
路由報文型別 簡單 多樣
路由收斂速度 很快 快
擴展性 強，使用TLV傳遞，結構簡單，易于擴展 一般，本身是為IP特定開發的，支持IPv4和IPv6的OSPF協議是兩個獨立的版本
路由負載能力 超強 強