IS-IS協議的內容
IS-IS協議
歷史起源
IS-IS（Intermediate System to Intermediate System）最初是國際標準化組織ISO（the International Organization for Standardization）為它的無連線網路協議CLNP（ConnectionLess Network Protocol）設計的一種動態路由協議
為了提供對IP的路由支援，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，稱為整合化IS-IS（Integrated IS-IS或Dual IS-IS 資料中所指的IS-IS，如不加特殊說明，均指整合IS-IS）
由於IS-IS的簡便性及擴充套件性強的特點，目前在大型ISP的網路中被廣泛地部署
IS-IS協議報文在資料鏈路層傳輸，但是屬於網路層協議
路由計算過程
① 鄰居關係建立
鄰居關係建立主要是通過HELLO包互動並協商各種引數
② 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（link state advertisement），而是LSP（link state PDU）；互動的過程沒有OSPF協議那樣經歷了多個階段，主要是通過CSNP報文和PSNP報文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
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（ISIS協議的優化）
地址結構
網路服務訪問點NSAP（Network Service Access Point）是OSI協議中用於定位資源的地址。NSAP的地址結構它由IDP（Initial Domain Part）和DSP（Domain Specific Part）組成。IDP和DSP的長度都是可變的，NSAP總長最多是20個位元組，最少8個位元組 習慣上配置為10B 由16進位制進行表示
① IDP相當於IP地址中的主網路號。它是由ISO規定，並由AFI（Authority and Format Identifier）與IDI（Initial Domain Identifier）。AFI表示地址分配機構和地址格式，IDI用來標識域
③ AFI（1位元組） IDI（2位元組） HODSO（0-10位元組） SID（6位元組） NSEL（1位元組）
Area ID（Area address）
① 既能夠標識路由域，也能夠標識路由域中的區域。因此，它們一起被稱為區域地址，相當於OSPF中的區域編號（其中49代表路由域，0001表示區域）
② 一般情況下，一個路由器只需要配置一個區域地址，且同一區域中所有節點的區域地址都要相同。為了支援區域的平滑合併、分割及轉換，在裝置的實現中，一個IS-IS程序下最多可配置3個區域地址必須保證他們的system id都相同
System ID
用來在區域內唯一標識主機或路由器。在裝置的實現中，它的長度固定為48bit（6位元組）
在實際應用中，一般使用Router ID與System ID進行對應。假設一臺路由器使用介面Loopback0的IP地址168.10.1.1作為Router ID，則它在IS-IS中使用的System ID可通過如下方法轉換得到
① 將IP地址168.10.1.1的每個十進位制數都擴充套件為3位，不足3位的在前面補0，得到168.010.001.001
② 將擴充套件後的地址分為3部分，每部分由4位數字組成，得到1680.1000.1001。重新組合的1680.1000.1001就是System ID
③ 實際System ID的指定可以有不同的方法，但要保證能夠唯一標識主機或路由器
SEL
作用類似IP中的協議識別符號，不同的傳輸協議對應不同的SEL。在IP上SEL均為00
NET地址，這個地址服務於IP環境，其中SEL=00
NET地址
網路實體名稱NET（Network Entity Title）指的是裝置本身的網路層資訊，可以看作是一類特殊的NSAP（SEL＝00）。NET的長度與NSAP的相同，最多為20個位元組，最少為8個位元組。在路由器上配置IS-IS時，只需要考慮NET即可，NSAP可不必去關注
路由器分類
在OSPF協議裡面也有一些比較特殊的路由器：如ABR路由器、ASBR路由器、區域內部路由器、骨幹路由器等 代表這該裝置可以執行不同的功能和角色
在IS-IS協議裡面一共只有三種不同角色的路由器：level-1路由器、level-2路由器、level-1-2路由器 預設情況下 華為裝置預設都是level-1-2角色
① level-1路由器只具有level-1的功能
② level-2路由器只具有level-2的功能
③ level-1-2路由器只具有level-1和level-2的功能
#
isis 100
is-level level-1 修改為level-1路由器
#Level-1路由器
Level-1只能與屬於同一區域的Level-1和Level-1-2路由器形成鄰居關係，只負責維護Level-1的鏈路狀態資料庫，該LSDB包含本區域內的路由資訊，到本區域外的報文轉發給最近的Level-1-2路由器
注意點：
① 能夠和level-1建立起關係的只能在同一個區域裡面的裝置
Level-2路由器
Level-2路由器負責區域間的路由，它可以與相同或者不同區域的Level-2路由器或者不同區域的Level-1-2路由器形成鄰居關係。Level-2路由器維護一個Level-2的LSDB，該LSDB包含區域間的路由資訊
注意點：
② level-2路由器可以和同一個區域的level-2路由器建立起關係
③ level-2路由器可以和不同一個區域的level-2路由器建立起關係
④ level-2路由器可以和同一個區域的level-1-2路由器建立起關係
⑤ level-2路由器可以和不同一個區域的level-1-2路由器建立起關係
Level-1-2路由器
Level-1-2路由器維護兩個LSDB，Level-1的LSDB用於區域內路由，Level-2的LSDB用於區域間路由 Level-1-2路由器可以與同一區域的Level-1形成Level-1鄰居關係，也可以與其他區域的Level-2和Level-1-2路由器形成Level-2的鄰居關係
注意點：
⑥ level-1-2路由器可以和同一個區域的level-1路由器建立起關係
⑦ level-1-2路由器可以和同一個區域的level-2路由器建立起關係
⑧ level-1-2路由器可以和不同一個區域的level-2路由器建立起關係
⑨ level-1-2路由器可以和同一個區域的level-1-2路由器建立兩個關係
⑩ level-1-2路由器可以和不同一個區域的level-1-2路由器建立起level-2關係
小結如下
① 不同區域間，只能建立Level-2的鄰接關係
② Level-2路由器可以與Level-2路由器建立鄰接關係
③ Level-1-2路由器可以與Level-2路由器建立鄰接關係
④ Level-1-2路由器可以與Level-1-2路由器建立鄰接關係
IS-IS的拓撲結構
IS-IS協議的區域邊界在整個Router，OSPF協議的區域邊界在Router的介面
為了支援大規模的路由網路，IS-IS在自治系統內採用骨幹區域與非骨幹區域兩級的分層結構
一般來說，將Level-1路由器部署在非骨幹區域，Level-2路由器和Level-1-2路由器部署在骨幹區域。每一個非骨幹區域都通過Level-1-2路由器與骨幹區域相連
下圖是一個執行IS-IS協議的網路，它與OSPF的多區域網路拓撲結構非常相似。整個骨幹區域不僅包括Area1中的所有路由器，還包括其它區域的Level-1-2路由器
下圖是IS-IS的另外一種拓撲結構圖。在這個拓撲中，Level-2級別的路由器沒有在同一個區域，而是分別屬於不同的區域。此時所有物理連續的Level-1-2和Level-2路由器就構成了IS-IS的骨幹區域
通過以上兩種拓撲結構圖可以體現IS-IS與OSPF的不同點：
① 在IS-IS中，每個路由器都只屬於一個區域；而在OSPF中，一個路由器的不同介面可以屬於不同的區域
② 在IS-IS中，單個區域沒有骨幹與非骨幹區域的概念；而在OSPF中，Area0被定義為骨幹區域
③ 在IS-IS中，Level-1和Level-2級別的路由都採用SPF演算法，分別生成最短路徑樹SPT（Shortest Path Tree）；而在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幹區域來轉發
區域內演算法
SPF計算過程
① 單區域LSDB同步完成
② 生成全網拓撲結構圖
③ 以本節點為根生成最短路徑樹
④ 預設跨越每個節點開銷一樣
ISIS路由計算的開銷方式
IS-IS在計算路由時 是不基於鏈路計算cost值的 沒經過一跳 cost數值都加上10
① Narrow模式（裝置預設模式開銷都是10，手工配置介面開銷取值範圍為1-63）
② Wide模式（裝置預設模式開銷都是10，手工配置介面開銷取值範圍是1-16777215）
程序下加入auto-cost enable命令，Narrow模式和Wide模式都會參考介面頻寬大小計算開銷值，只是參考準則有少許差異 預設情況 模式為Narrow模式
③ 使能IS-IS自動計算介面的開銷
執行命令isis [ process-id ]，進入IS-IS檢視
執行命令bandwidth-reference value，配置計算頻寬的參考值 預設情況下，頻寬參考值為100，單位是Mbit/s
執行命令auto-cost enable [ compatible ]，使能自動計算介面的開銷值① 只有當開銷型別為wide或wide-compatible時，使用命令bandwidth-reference配置的頻寬參考值才是有效的，此時各介面的開銷值=(bandwidth-reference/介面頻寬值)×10
② 當開銷型別為narrow、narrow-compatible或compatible時，各個介面的開銷值根據如下表來確定
區域間路由
區域49.0001訪問區域49.0002
① L1/2路由器RTA產生ATT置位為1的LSP
② L1路由器收到ATT為1的LSP會產生下一跳指向L1/2路由器的預設路由
區域49.0002訪問區域49.0001
① L1/2路由器RTA會把區域49.0001的明細路由以葉子節點方式掛載在L2級別的LSP上面並處在Level-2的LSDB中
② L2路由器通過自己SPF計算得出訪問Area49.0001的明細路由
小結如下
Level-1路由器的路由特點：
① 只擁有Level-1的鏈路狀態資料庫
② 其鏈路狀態資料庫中只有本區域路由器LSP
③ 其路由表裡沒有其他區域的路由資訊
④ 其路由表裡都有一條預設路由，下一條是指向到Level-1-2路由器
Level-2路由器的路由特點
① Level-2路由器只有Level-2的鏈路狀態資料庫
② 其LSDB中有骨幹區域路由器的LSP，但是沒有Level-1路由器產生的LSP
③ 路由表裡面有整個網路的路由資訊
Level-1-2路由器的路由特點：
① Level-1-2路由器同時擁有Level-2和Level-1的鏈路狀態資料庫
② Level-1資料庫包含本區域的LSP，Level-2資料庫包含骨幹區域LSP
③ 在自己產生的Level-1的LSP中設定了ATT位元位為1
④ 路由表裡面有整個網路的路由資訊
IS-IS支援的網路型別
① 點對點網路型別（如PPP、HDLC等）
② 廣播多路訪問網路型別（Ethernet等）
注意點
① 對於NBMA（Non-Broadcast Multi-Access）網路，如ATM，需對其配置子介面，並注意子介面型別應配置為P2P
② IS-IS不能在點到多點鏈路P2MP（Point to MultiPoint）上執行
IS-IS的報文型別
IS-IS報文有以下幾種型別：HELLO PDU（Protocol Data Unit）、LSP和SNP
① Hello PDU
Hello報文用於建立和維持鄰居關係，也稱為IIH（IS-to-IS Hello PDUs）類似於OSPF的Hello報文
② LSP
鏈路狀態報文LSP（Link State PDUs）用於交換鏈路狀態資訊 類似於OSPF中的LSA
③ SNP
序列號報文SNP（Sequence Number PDUs）通過描述全部或部分資料庫中的LSP來同步各LSDB（Link-State DataBase），從而維護LSDB的完整與同步
CSNP（Complete Sequence Number PDU）類似於OSPF的DD報文傳遞的是LSDB裡所有鏈路資訊摘要
PSNP（Partial Sequence Number PDU）類似於OSPF的LSR或LSAck報文用於請求和確認部分鏈路資訊
鄰居hello報文
HELLO報文的作用是鄰居發現，協商引數並建立鄰居關係，後期充當保活報文
IS-IS建立鄰居關係和OSPF一樣，通過hello報文的互動來完成。但是會根據場景分為三種類型的hello報文
① 廣播網中的Level-1 IS-IS使用Level-1 LAN IIH（Level-1 LAN IS-IS Hello），目的組播MAC為：0180-c200-0014
② 廣播網中的Level-2 IS-IS使用Level-2 LAN IIH（Level-2 LAN IS-IS Hello），目的組播MAC為：0180-c200-0015
③ 非廣播網路中則使用P2P IIH（point to point IS-IS Hello）
Hello報文的型別
a) Level-1的hello報文
b) Level-2的hello報文
c) P2P的hello報文
鄰居關係建立
P2P鏈路
在P2P鏈路上，分為兩次握手機制（沒有鄰居列表）和三次握手機制
① 兩次握手只要路由器收到對端發來的Hello報文，就單方面宣佈鄰居為up狀態，建立鄰居關係，不過容易存在單通風險
② 通過三次傳送P2P的IS-IS Hello PDU最終建立起鄰居關係，與廣播鏈路鄰居關係的建立情況相同
乙太網鏈路
在廣播鏈路上，使用LAN IIH報文執行三次握手建立鄰居關係
① 當收到鄰居傳送的合法Hello PDU報文裡面沒有自己的system ID的時候，狀態機進入initialized
② 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
③ 廣播網路中鄰居up後會選舉DIS(虛節點)，DIS的功能類似OSPF的DR(指定路由器)
DIS的介紹
DIS是指指定中間系統（Designated IS）DIS的功能類似OSPF的DR(指定路由器) 偽節點是指在廣播網路中由DIS建立的虛擬路由器
在廣播網路，需要選舉DIS，所以在鄰居關係建立後，路由器會等待兩個Hello報文間隔再進行DIS的選舉
① Hello報文中包含Priority欄位，Priority值最大的將被選舉為該廣播網的DIS
② 若優先順序相同，介面MAC地址較大的被選舉為DIS
注意：
① IS-IS中DIS傳送Hello時間間隔預設為10/3秒
② 而其他非DIS路由器傳送Hello間隔為10秒
DIS的作用
① 進行SPF計算時，都把它當成虛節點，簡化MA網路的邏輯拓撲（相同點）
② 都是為了減少LSP/LSA的泛洪（相同點）
③ 在ISIS中還可以由DIS傳送CSNP來同步鏈路的LSDB（ISIS擴充套件作用）
DIS和DR的區別
① 選舉時優選級的比較，DIS的優先順序為0也可以參與選舉。OSPF中優先順序為0不參與選舉DR
② 選舉的過程需要一定的時間，OSPF選舉DR/BDR需要waiting time達40秒，過程也較為複雜，而ISIS選舉DIS等待兩個Hello報文間隔就可以，簡單快捷
③ 選舉結果ISIS只有一個DIS，但是OSPF除了有DR，還有一個BDR用做備份
④ 選舉結束後，後期有新的Router加入到鏈路進來，如果優先順序比DIS高是可搶佔的，但是DR是不可搶佔的
⑤ 選舉完成後，ISIS網路鏈路內所有的路由器之間都建立的是鄰接關係。OSPF中DRothers只與DR/BDR形成full鄰接關係， DRothers之間只有2-way的關係
LSP報文
LSP PDU（Link State Protocol PDU）LSP類似於OSPF的LSA，承載的是鏈路狀態資訊，包含了拓撲結構和網路號
鏈路狀態報文LSP（Link State PDUs）用於交換鏈路狀態資訊。LSP分為兩種：Level-1 LSP和Level-2 LSP
① Level-1 LSP由Level-1路由器傳送
② Level-2 LSP由Level-2路由器傳送
③ Level-1-2路由器則可傳送以上兩種LSP
LSP的重新整理間隔為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報文中主要欄位的解釋如下
LSP報文中包含了兩個重要欄位是ATT欄位、IS-Type欄位
① ATT欄位：當Level-1-2 IS-IS在Level-1區域內傳送Level-1 LSP時，如果Level-1 LSP中設定了ATT位，則表示該區域中的Level-1 IS-IS可以通過此Level-1-2 IS-IS通往外部區域S-Type用來指明生成此LSP的IS-IS型別是Level-1還是Level-2 IS-IS
② IS Type欄位：用來指明生成此LSP的IS-IS型別是Level-1還是Level-2 IS-IS（01表示Level-1，11表示Level-2）
協議報文都分為Level-1和Level-2兩種，在MA網路中所有協議報文的目的MAC都是組播地址 實節點LSP偽節點LSP（只在廣播鏈路存在）
① Level-1地址為：0180-C200-0014
② Level-2地址為：0180-C200-0015
SNP報文
序列號報文SNP（Sequence Number PDUs）通過描述全部或部分資料庫中的LSP來同步各LSDB（Link-State DataBase），從而維護LSDB的完整與同步
SNP包括全序列號報文CSNP（Complete SNP）和部分序列號報文PSNP（Partial SNP），進一步又可分為Level-1 CSNP、Level-2 CSNP、Level-1 PSNP和Level-2 PSNP
注意
① CSNP類似於OSPF的DD報文傳遞的是LSDB裡所有鏈路資訊摘要
② PSNP類似於OSPF的LSR或LSAck報文用於請求和確認部分鏈路資訊
P2P網路LSDB同步過程
① 建立鄰居關係之後，RTA與RTB會先發送CSNP給對端裝置。如果對端的LSDB與CSNP沒有同步，則傳送PSNP請求索取相應的LSP
② 假定RTB向RTA索取相應的LSP，此時向RTA傳送PSNP。RTA傳送RTB請求的LSP的同時啟動LSP重傳定時器，並等待RTB傳送PSNP作為收到LSP的確認
③ 如果在介面LSP重傳定時器超時後，RTA還沒有收到RTB傳送的PSNP報文作為應答，則重新發送該LSP直至收到RTB的PSNP報文作為確認
P2P網路CSNP報文只發送一次，鄰居建立後立即傳送
MA網路中DIS的LSDB同步互動過程
① 假設新加入的路由器RTC已經與RTB（DIS）和RTA建立了鄰居關係
② 建立鄰居關係之後，RTC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
③ 該網段中的DIS會把收到RTC的LSP加入到LSDB中，並等待CSNP報文定時器超時（DIS每隔10秒傳送CSNP報文）併發送CSNP報文，進行該網路內的LSDB同步
④ RTC收到DIS發來的CSNP報文，對比自己的LSDB資料庫，然後向DIS傳送PSNP報文請求自己沒有的LSP（如RTA和RTB的LSP就沒有）
⑤ RTB作為DIS收到該PSNP報文請求後向RTC傳送對應的LSP進行LSDB的同步
MA網路CSNP報文只由DIS組播發送，時間預設為10秒
鏈路狀態資訊的載體
IS-IS報文中的變長欄位部分是多個TLV（Type-Length-Value）三元組 TLV也稱為CLV（Code-Length-Value）
TLV的含義是：型別（TYPE），長度（LENGTH），值（VALUE）
使用TLV結構構建報文的好處是靈活性和擴充套件性好。採用TLV使得報文的整體結構固定，增加新特點只需要增加新TLV即可。不需要改變整個報文的整體結構
網路拓撲結構和路由資訊用TLV結構表現使得報文的靈活性和擴充套件性得到了極大的發揮
不同PDU型別所包含的TLV是不同的
路由***
通常情況下，Level-1區域內的路由通過Level-1路由器進行管理。所有的Level-2和Level-1-2路由器構成一個連續的骨幹區域。Level-1區域必須且只能與骨幹區域相連，不同的Level-1區域之間並不相連
Level-1-2路由器將學習到的Level-1路由資訊裝進Level-2 LSP，再泛洪LSP給其他Level-2和Level-1-2路由器。因此，Level-1-2和Level-2路由器知道整個IS-IS路由域的路由資訊。但是，為了有效減小路由表的規模，在預設情況下，Level-1-2路由器並不將自己知道的其他Level-1區域以及骨幹區域的路由資訊通報給它所在的Level-1區域。這樣，Level-1路由器將不瞭解本區域以外的路由資訊，可能導致與本區域之外的目的地址通訊時無法選擇最佳的路由
為解決上述問題，IS-IS提供了路由***功能。通過在Level-1-2路由器上定義ACL（Access Control List）、路由策略、Tag標記等方式，將符合條件的路由篩選出來，實現將其他Level-1區域和骨幹區域的部分路由資訊通報給自己所在的Level-1區域
RouterA傳送報文給RouterF，選擇的最佳路徑應該是RouterA->RouterB->RouterD->RouterE->RouterF因為這條鏈路上的cost值為40
但在RouterA上檢視傳送到RouterF的報文選擇的路徑是RouterA->RouterC->RouterE->RouterF，其cost值為70，不是RouterA到RouterF的最優路由
RouterA作為Level-1路由器並不知道本區域外部的路由，那麼發往區域外的報文都會選擇由最近的Level-1-2路由器產生的預設路由傳送出去，所以會出現RouterA選擇次最優路由轉發報文的情況
如果分別在Level-1-2路由器RouterC和RouterD上使能路由***功能，Aera10中的Level-1路由器就會擁有經這兩個Level-1-2路由器通向區域外的路由資訊。經過路由計算，選擇的轉發路徑為RouterA->RouterB->RouterD->RouterE->RouterF，即RouterA到RouterF的最優路由
ISIS和OSPF的區別
IS-IS與OSPF差異性
網路型別和開銷方式
IS-IS協議只支援兩種網路型別，且所有頻寬預設開銷值都是一樣的，OSPF協議支援四種網路型別，且會根據不同的頻寬設定相應的開銷值，對幀中繼，按需鏈路等網路型別有很好的支援
區域型別
IS-IS協議分L1/L2區域，L2區域是骨幹區域有全部明細路由。L1去往L2只有預設路由。OSPF協議分骨幹區域，普通區域，特殊區域。普通區域和特殊區域跨區域訪問需要經過骨幹區域
報文型別
IS-IS協議路由承載報文型別只有LSP報文且裡面路由資訊是不區分內部與外部的，簡單高效，無需遞迴計算。OSPF協議路由承載報文LSA型別多樣，有1/2/3/4/5/7類等。路由級別等級森嚴，且需要遞迴計算，適合精細化排程計算
路由演算法
ISIS協議區域內某個節點上的網段發生變化時，觸發的是PRC演算法，收斂比較快，計算路由的報文開銷也比較小。OSPF協議由於網路地址參與了拓撲的構建，在區域內當網段地址改變觸發的是i-spf演算法，相對來說過程繁瑣複雜些
擴充套件性
ISIS協議任何路由資訊都使用TLV傳遞，結構簡單，易於擴充套件，如對IPv6的支援只增加2個TLV就解決了。且ISIS本身對IPX等協議是支援的。OSPF協議本身是為IP特定開發的，支援IPv4和IPv6的OSPF協議是兩個獨立的版本（OSPFv2和OSPFv3）