华为NP课程笔记4-中间系统到中间系统

一、IS-IS

1、IS-IS是Intermediate system to intermediate system（中间系统到中间系统）的简称，IS-IS是基于SPF算法的链路状态协议，同时IS-IS也是一种内部网关协议，IS-IS一般应用于大型网络。原始的IS-IS仅用于CLNS环境下，集成IS-IS支持CLNP网络、IP网络或者CLNP和IP双重网络，工作在数据链路层。

工作在数据链路层，封装效率更高，可以防范三层网络攻击

邻居关系建立：

邻居关系建立主要是通过HELLO包交互并协商各种参数，包括电路类型（level-1/level-2），Hold time，网络类型，支持协议，区域号，系统ID，PDU长度，接口IP等。

链路信息交换：

与OSPF不同，ISIS交互链路状态的基本载体不是LSA（link state advertisement），而是LSP（link state PDU）；交互的过程没有OSPF协议那样经历了多个阶段，主要是通过CSNP和PSNP两种协议报文来同步，请求以及确认链路状态信息（承载的是链路状态信息摘要），而链路状态信息的详细拓扑和路由信息是由LSP报文传递。

路由计算：

SPF计算和OSPF基本一样的，但ISIS算法分离了拓扑结构和IP网段，加快了网络收敛速度。

2、OSI术语

OSI术语	OSI术语解释	IP中类似概念
IS	intermediate system中间系统	Router路由器
ES	End System终端系统	Host主机
PDU	Packet data unit数据单元	Packets包
NSAP	Network Service Access Point。是网络层和传输层之间的边界上的概念性的点，它是OSI网络层为传输层提供服务的位置，每个传输层实体都会分配到一个唯一的NASP地址。NSAP的最后一个字节用来标识在同一个设备上的程序，类似于TCP/IP中的端口	NSAP可以理解为类似IP+端口号
NET	Network Entity Title是最后一个字节为0的NSAP，它就是标识一个设备（NSAP中的端口号为0），因此每个router都有唯一的NET
SNPA	subnet point of attachments是提供子网服务的点，它等价于对应的第三层地址（NET或NSAP）的第二层地址。通常是LAN上的MAC或者是X.25，FR或ATM中虚电路的ID	MAC地址等
SysID	System ID系统ID	OSPF的routerID
LSP	Link state Protocol Data Unit链路状态数据单元	OSPF的LSA
LSPDB	LSP Database LSP数据库	OSPF的LSADB
DIS	Designated Intermediate System指定中间系统	OSPF的DR

3、NET是一类特殊的NSAP（SEL=0），在路由上配置IS-IS时，只需要考虑NET即可。

NSAP从前往后由Area-ID（1～138B）+System-ID（6B）+SEL（1B）构成，比如：

49.0001.0000.0000.0001.00

其中，从后往前，00为SEL，0000.0000.0001为System-ID，剩下的49.0001为Area-ID。

一台路由器上，可以配置三个Area-ID，但只能有一个System-ID。

4、ISIS路由器分类

（1）

Level-1路由器，只能创建level-1的LSDB

Level-2路由器，只能创建level-2的LSDB

Level-1-2路由器，路由器默认类型，能同时创建level-1和level-2的LSDB。

Level-1的邻接关系的建立，区域ID必须一致。

（2）

Aarea层次性：

Level-1 area:包含区域内路由器

Level-2 area（Backbone，骨干区）：包括L2和L1/L2 Router

（3）

L1 Router：位于普通区域（AREA）内部

L1路由器只和本区域内的L1路由器或具有L1功能的L1/L2路由器形成邻居关系

L1路由器只有本区域内Level-1的链路数据库（L1 LSDB），包含本区域内所有的L1路由器的路由信息

通过与自己最近的L1/L2路由器的ATT BIT生成指向此台设备的默认路由作为出口路由（L1区域类似于OSPF的stub区域）

在转发时，如果目的地址在本区域内，就直接利用L1 LSDB生成的路由转发报文；如果目的地址不再本区域，则利用本区域最近的L1/L2路由器作为区域外网络的出口，由此可能导致次优的路由。

（4）L2 Router：位于骨干区域

可以和其他的L2（或具备L2功能的L1/L2路由器形成邻居关系）

L2路由器有Level-2的链路状态数据库（L2 LSDB），他包含所有的区域间路由信息

接受来自本区域内其他L2路由器的报文，并按照目的地址将报文转交给其他区域的L2路由器（或是转发到同一区域的L2路由器）。接受来自其他区域的L2路由器的报文，并按照目的地址将报文转发

（5）L1/L2 Router:通常位于区域边界上

可以和本区域的任何级别路由器形成邻居关系；可以和其他区域相邻的L2或L1/L2路由器形成L2邻居关系

可能有两个级别的链路状态数据库：

L1用来作为区域内路由；L2用来作为区域间路由

完成它所在的区域和骨干之间的路由信息的交换，既承担L1又承担L2的职责。

注意：一个L1/L2路由器如果和其他区域的路由器形成邻接关系，它将通告本区域内的L1路由器它有区域的出接口点。具体方法是在生成本区域的L1 LSP时将报文中的ATT（Attachment）bit置为1，发给区域内的L1邻居。

5、ISIS配置

拓扑图

（1）ISIS基本配置，以AR1举例

AR1：

int g0/0/1

ip address 10.1.13.1 24

int s1/0/0

ip address 10.1.12.1 24

int lo0

ip address 1.1.1.1 32

isis 100 //100为进程号，类比于ospf进程号，也是本地有效

network-entity 49.0001.0000.0000.1111.00 //配置NET，类比于ospf的router-id

int g0/0/1

isis enable 100 //将端口宣告到isis进程100中

int s1/0/0

isis enable 100

int lo0

isis enable 100

dis isis peer 查看邻居

dis isis lsdb 查看lsdb

dis ip routing-table 查看路由表

所有路由器全部配置完成ISIS后，因为都处于默认的L1/L2模式下，路由全部打通：

（2）修改路由器层级

isis 100

is-level level-1 //修改为level-1，也可以修改为level-2或者level-1-2

将AR1、AR2、AR7更改为level-1，AR5更改为level-2;AR3、AR4和AR5构成骨干区域

普通区域类似于STUB域，ISIS路由只有本区域的路由+一条到邻近L1/L2的缺省路由：

6、IS-IS支持的网络类型

（1）支持的网络类型

点对点网路，如ppp,hdlc等

广播链路，如ethernet等

对于NBMA网络，如帧中继，需要对其配置子接口，并注意子接口类应配置为P2P

（2）对于广播链路：DIS和伪节点

DIS:Designated IS指定中间系统

功能：在广播网络中创建和更新伪节点

在LAN中通过每10秒周期性地发送CSNP来泛洪LSP

1)在广播网络，需要选举DIS，所以在邻居关系建立后，路由器会等待两个Hello报文间隔再进行DIS的选举。Hello报文中包含Priority 字段，Priority值最大的将被选举为该广播网的DIS。若优先级相同，接口MAC地址较大的被选举为DIS。IS-IS中DIS发送Hello时间间隔默认为10/3秒，而其他非DIS路由器发送Hello间隔为10秒。

2)DIS的选举是抢占式，没有规定不能参与选举的机制，当优先级为0时候，仍可以参加DIS的选举。

3)IS-IS中不存在备份DIS，当一个DIS不能工作时，直接选举另一个

4)DIS发送HELLO数据包的时间间隔是普通路由的1/3，这样可以保证DIS失效可以被快速检测到

5）Level-1和Level-2的DIS是分别选举的，用户可以为不同级别的DIS选举设置不同的优先级。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地址最大的路由器会被选中。不同级别的DIS可以是一台机器，也可以是不同的路由器。

伪节点（Pseudonode）:

1）伪节点是在广播多路访问网络中的一台虚拟路由器

2）伪节点有DIS创建

3）DIS在伪节点LSP中通告LAN中的所有邻居

4）LAN中的所有路由器在他们的LSP中通告自己与伪节点的连接性作用

5）减小路由器LSP的大小

6）使得路由器LSP更稳定

7）使SPF计算更快

8）DIS最主要的最用时代替伪节点产生LSP，类似于OSPF中的LSA2

如果没有伪节点，每台路由器需要有全网的LSPDB，有了伪节点，则只需要记录自己和伪节点的连接关系即可。

DIS与DR的类比：

选举时优选级的比较，DIS的优先级为0也可以参与选举。OSPF中优先级为0不参与选举DR。

选举的过程需要一定的时间，OSPF选举DR/BDR需要waiting time达40秒，过程也较为复杂，而ISIS选举DIS等待两个Hello报文间隔就可以，简单快捷。

选举结果ISIS只有一个DIS，但是OSPF除了有DR，还有一个BDR用做备份。

选举结束后，后期有新的Router加入到链路进来，如果优先级比DIS高是可抢占的，但是DR是不可抢占的。

选举完成后，ISIS网络链路内所有的路由器之间都建立的是邻接关系。OSPF中DRothers只与DR/BDR形成full邻接关系， DRothers之间只有2-way的关系。

（3）IS-IS形成邻居关系的条件

1）同一层次

2）同一区域，跨区域只能形成L2的邻居广西，如果两台路由器都是L1的，必须同一区域

3）同一网段，广播网络，必须IP网段同一个网段，不同不行成邻居关系；点到点链路上，IP地址不在同一个网段，可以通过在端口设置忽略IP（isis peer-ip-ignore），来形成邻居;广播网络可以通过手动设置成P2P网络（isis circuit-type p2p），来设置忽略IP

4）相同网络类型

5）同一网段IP（LAN or PPP）

（4）IS-IS形成邻居关系的具体细节

1）两台L1路由器只有和他们的AID（区域号）匹配时才能形成 L1邻接关系

2）两台L2路由器即使他们的AID不同也能形成一个L2邻接关系

3）一台L1路由器和-一台L1/L2路由器只有在他们的AID匹配时才能形成一个L1邻接关系

4）一台L2路由器和-一台L1/L2路由器即使他们在不同AID时也能形成一个L2邻接关系

5）如果两台L1/L2路由器的AID匹配，他们就可以同时形成L1和L2的邻居关系

6）如果两台L1/L2路由器的AID不匹配，他们就只能形成L2类型的邻居关系

7、IS-IS报文类型

（1）HELLO PDU（IIH）用于建立和维持邻居关系：

1）Level-1 LAN IIH，发送的组播MAC地址为0180-C200-0014

2）Level-2 LAN IIH，发送的组播MAC地址为0180-C200-0015

3）P2P IIH

在P2P链路上，分为两次握手机制和三次握手机制。

两次握手只要路由器收到对端发来的Hello报文，就单方面宣布邻居为up状态，建立邻居关系，不过容易存在单通风险。

通过三次发送P2P的IS-IS Hello PDU最终建立起邻居关系，与广播链路邻居关系的建立情况相同。

在广播链路上，使用LAN IIH报文执行三次握手建立邻居关系。

当收到邻居发送的Hello PDU报文里面没有自己的system ID的时候，状态机进入initialized。

只有收到邻居发过来的Hello PDU有自己的system ID才会up，排除了链路单通的风险。

广播网络中邻居up后会选举DIS(虚节点)，DIS的功能类似OSPF的DR(指定路由器)。

（2）LSP PDU用于交换链路状态信息

1）Level-1 LSP

2）Level-2 LSP

（3）SNP PDU用于维护LSDB的完整与同步，且为摘要信息

1）CSNP（完整序列号协议数据单元）:Level-1 CSNP、Level-2 CSNP；广播网络中，DIS每10秒发一次CSNP。用于数据同步，描述数据库LSDB中的所有的LSP，如果是P2P网络，只在第一次建立邻接是发送。

2）PSNP（部分序列号协议数据单元）：Level-1 CSNP、Level-2 CSNP

（4）IS-IS广播

DIS发送Hello时间间隔默认为10/3秒，Holding time为9秒，而其他非DIS路由器发送Hello间隔为10秒，Holding time是30秒。

（5）LSP

1）LSP-ID用来唯一标志一个LSP，类比于OSPF的ls-id；由三部分组成：SysID（结点或伪节点的SysID）+Pseudonode ID+LSP number（分片号）。

例如：00c0.00040.1234.01--00，其中SourceID为00c0.00040.1234，PseudonodeID为01（表明为伪节点出发的），分片号为0；

2）Sequece Number:用来确定是否是最新的LSP版本

3）LSP Holdtime：用来周期性清除旧的LSP，默认1200秒

4）LSP Checksum：校验和，并可以用来比较LSP的新旧

5）ATT bit Overload bit

（6）PSNP用于数据库同步，主要有以下功能：在点到点（p2p）链路上路由器也能过来互相交换作为Ack应答以确认收到某个LSP；用来请求发送最新的LSP，当路由器从邻近收到CSNP时，注意到CSNP丢失了部分数据库（或自己的比较旧），路由器发送PSNP请求新的LSP；和CSNP一样，PSNP在头中利用LSPid，SequenceNumber，Remainning lifetime，LSP checksum来描述LSPs。

8、ISIS工作过程简介

（1）路由器相互发送hello包，通过三次握手建立邻接关系。P2P网络可以只通过两次握手就建立邻接关系，可以在端口下设置具体握手次数，如果两端握手次数设置有问题，可能会因为握手次数不一致无法建立邻接关系

（2）广播网络LSP交互：路由器泛洪各自的LSP，DIS将所有LSP的头部信息收集整合成CSNP，每10秒泛洪CSNP，其他路由器收到CSNP后，会发送PSNP去请求自己没有的LSP，DIS收到PSNP后，将请求的LSP发送给请求路由器。

点到点网络LSP交互：路由器相互发送LSP，同时发送CSNP，路由器收到CSNP，发送PSNP请求自己没有的LSP。点到点网络只在一开始建立邻接关系的时候发一次CSNP。

9、ISIS路由渗透

在Level-1-2路由器上手动将Level-2层级的路由渗透到Level 1层级，可以避免Level-1路由选择次优路由。具体命令：

acl 2000

rule permit source 10.1.5.5

rule deny source any

isis 100

import-route isis level-2 into level-1 filter-policy 2000 将指定的二层路由引入一层路由

ISIS路由引入中，路由引入默认是引入二层路由，需要指定手动引入一层路由，引入的ISIS的开销值默认是64。使用inherit-cost可以在引入外部路由时保留路由原有的开销值。当配置IS-IS保留引入路由的原有开销值时，将不能配置引入路由的开销类型和开销值。例如：

import-route direct inherit-cost level-1

10、IS-IS开销

配置IS-IS开销类型：

isis 100

缺省是narrow类型：接口开销取值范围为1～63。接受到的路由开销值最大为1023。

narrow-compatible和compatible类型：接口开销取值范围为1～63。接收到的路由开销值和参数relax-spf-limit有关

wide和wide-compatble类型：接口开销取值范围是1～16777215。配置为最大值16777215时，该链路上生成的邻接TLV不能用于路由计算，仅用于传递TE相关信息。

配置IS-IS接口的开销：

int g0/0/0

isis cost 5 level-2

11、IS-IS收敛特性

（1）增量最短路径优先算法I-SPF：只对受影响的节点进行路由计算；只在第一次计算时包括全部节点

（2）部分路由计算PRC：只对发生变化的路由进行重新计算；根据I-SPF算出来的SPT来更新路由

12、IS-IS认证

（1）认证分类

接口认证：只对Level-1和Level-2的Hello报文进行认证

区域认证：对Level-1的SNP和LSP报文进行认证

路由器认证：对Level-2的SNP和LSP报文进行认证

（2）认证方式

Null 明文 MD5

只对Hello包认证：

int s1/0/0

isis authentication-mode md5 cipher

区域认证：（有L1邻居关系的都要起认证），区域认证是针对Level1生效的

isis 100

area-authentication-mode md5 cipher

路由域认证：（有L2邻居关系的都要起认证）

isis 100

domain-authentication-mode md5 cipher

二、ISIS与OSPF 的区别

1、网络类型和开销方式：

IS-IS协议只支持两种网络类型，且所有带宽默认开销值都是一样的，OSPF协议支持四种网络类型，且会根据不同的带宽设定相应的开销值，对帧中继，按需链路等网络类型有很好的支持。

2、区域类型：

IS-IS协议分L1/L2区域，L2区域是骨干区域有全部明细路由。L1去往L2只有默认路由。OSPF协议分骨干区域，普通区域，特殊区域。普通区域和特殊区域跨区域访问需要经过骨干区域。

报文类型：

IS-IS协议路由承载报文类型只有LSP报文且里面路由信息是不区分内部与外部的，简单高效，无需递归计算。OSPF协议路由承载报文LSA类型多样，有1/2/3/4/5/7类等。路由级别等级森严，且需要递归计算，适合精细化调度计算。

3、路由算法：

ISIS协议区域内某个节点上的网段发生变化时，触发的是PRC算法，收敛比较快，计算路由的报文开销也比较小。OSPF协议由于网络地址参与了拓扑的构建，在区域内当网段地址改变触发的是i-spf算法，相对来说过程繁琐复杂些。

4、扩展性：

ISIS协议任何路由信息都使用TLV传递，结构简单，易于扩展，如对IPv6的支持只增加2个TLV就解决了。且ISIS本身对IPX等协议是支持的。OSPF协议本身是为IP特定开发的，支持IPv4和IPv6的OSPF协议是两个独立的版本（OSPFv2和OSPFv3）。

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