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IS-IS的原理

news 来源：原创 2025/5/6 12:27:23

IS-IS的基本概念：

概述：

IS-IS，中间系统到中间系统，是ISO国际标准化组织为它的无连接网络协议设计的一种动态路由协议

IS-IS支持CLNP网络和IP网络，采用数据链路层封装，区别于ospf只支持IP网络，采用IP报文封装

NSAP：

网络服务访问点，是用于定位资源的地址，提供网络层和上层应用之间的接口，包括IDP和DSP

IDP：由两部分组成，AFI表示地址分配机构和地址格式， ISI用来表示域，有点像Ip地址中的主网络号

DSP：它由三部分组成，High Order DSP用来分割区域，System ID用来区分主机，SEL（NSAP Selector）用来指示服务类型

NET：

网络实体名称，是OSI协议栈中设备的网络层信息，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

长度与NSAP相同，8~208

配置：

每台运行IS-IS的设备至少需要一个NET，一个设备也可以有多个NET，system ID必须相同

华为网络设备上，System ID的长度是固定的6比特，在一个IS-IS路由域中设备的system ID必须唯一

IS-IS和OSPF区域划分的区别：

IS-IS中每个路由器都只属于一个区域；OSPF中一个路由器的不同接口可以属于不同的区域

IS-IS中单个区域没有骨干和非骨干区域的概念；在OSPF中，区域0属于骨干区域

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；OSPF中，同一区域才使用SPF算法，路由需要通过骨干区域来转发

IS-IS路由器的分类:

level-1路由器，属于IS-IS的内部路由器，只与属于同一区域的level-1-2路由器形成邻接关系，并且需要通过它去访问那其他区域

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

Level-2路由器是IS-IS的骨干路由器，可以与同一或不同一的level-2和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级别的路由器组成路由域的骨干网，负责不同区域的通信

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

Level-1-2路由器属于骨干网络的组成部分，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

可以与同一区域的level-1和1-2形成level-1的邻接关系，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

IS-IS开销值:

IS-IS使用Cost开销作为路由度量值，Cost越小，路由越优

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

IS-IS有三种方式来确定接口的开销，按照优先级由高到低：

1. 接口开销：为单个接口设置开销
2. 全局开销：为所有接口设置开销
3. 自动计算开销：根据接口带宽，自动计算开销

IS-IS报文格式

报文是封装在数据链路层的帧结构中的

PDU协议数据单元可以分为两个部分，报文头和变长字段部分

其中IS-IS Header又可分为通用头部（PDU Common Header）和专用头部（PDU Specific Header）。对于所有PDU来说，通用报头都是相同的，但专用报头根据PDU类型不同而有所差别

IS-IS通用头部详解：1Byte

IS-IS的四种报文类型：

IIH：Hello报文，用于建立和维持邻接关系， level-1使用level-1 LAN IIH， level-2使用level-2 LAN IIH

LSP：链路状态报文，交换链路状态信息，分为level-1 LSP和level-2 LSP两种

PSNP：部分序列号报文，同步LSDB链路信息数据库，维护，也分两种

CSPN：全序列号报文，同步LSDB链路信息数据库，维护，也分两种

IS-IS常见的TLV

T ：类型type ； L：长度length ; V：值value

使用TLV结构构建报文的好处是灵活性和扩展性好

采用TLV使得报文的整体结构固定，增加新特性只需要增加新TLV即可，不需要改变整个报文的整体结构

IS-IS工作原理

邻接关系建立：

建立原则：

只有同一层次的相邻路由器才由可能成为邻接

对于level-1路由，区域ID要一致

链路两端IS-IS接口的网络类型必须一致

链路两端IS-IS接口的地址必须处于同一网段

使用IIH报文建立和维持邻接关系

广播网络中邻接关系的建立过程：

1. 两个路由器A, B的邻接标识状态均处于Down状态

2. A首先发起IIH报文，B收到后回复给A

3. A收到后将邻接标识状态变为Up, 再向B发送IIH报文
4. B收到报文后，也改变为Up状态，两个路由器成功建立邻接关系
5. 广播网络中需要选举DIS，在邻接关系建立后，路由器会等待两个Hello报文间隔，再进行DIS的选举

抽象来说：有点像打电话，A给B打电话说 ”喂“ ， B回应说 ”欸喂，你哪位“， A又说”我是某某“ ， B说 ”我知道了，我是某某某“ , 接下来就可以进行会话了

DIS和伪节点

在广播网络中，IS-IS需要在所有的路由器中选举一个路由器作为DIS

DIS用来创造伪节点，并生成伪结点的LSP，用来描述网络上的网络设备

伪结点是用来模拟广播网络的一个虚拟节点，并非真实的路由器

IS-IS中的DIS与OSPF中的DR

DIS优先级数值最大的被选为DIS，如果DIS优先级数值相同，就选MAC地址最大的路由器作为DIS

DIS发送Hello PDU的时间间隔是普通路由器的1/3，这样可以确保DIS出现故障时能够被更快速地被发现

DIS与DR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

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

点到点网络中邻接关系的建立过程：

使用两次握手方式：只要路由器收到对端发来的Hello报文，就单方面宣布邻接为Up状态，建立邻接关系使用两次握手方式：只要路由器收到对端发来的Hello报文，就单方面宣布邻接为Up状态，建立邻接关系

链路状态数据库同步：

LSP：链路状态报文，用于交换链路状态的信息

LSP ID:由三部分组成，System ID、伪节点ID和LSP分片后的编号

display isis lsdb查看链路状态数据库

广播网络中新加入路由器与DIS同步LSDB数据库的过程：

新加入的路由器R3首先发送IIH报文，与该广播域中的路由器建立邻接关系。建立邻接关系之后，R3等待LSP刷新定时器超时，然后将自己的LSP发往组播地址

网段中的DIS会把收到的R3的LSP加入到LSDB中，并等待CSDN报文定时器超时并发送CSNP报文

新加入的R3收到DIS发来的报文后，对比自己的数据库，像DIS发送PSNP报文请自己没有的LSP

DIS收到后，发送回应的报文进行LSDB同步

点到点网络中LSP的同步过程：

二次握手，建立邻接关系后，发送方发给CSNP给接收方

接收方核对数据库，缺少信息的话就像发送方索取相应的LSP

LSP的处理机制

路由器收到LSP后的处理原则

1，如果收到的LSP比本地的LSP更优，或者收到本地没有的LSP

在广播域中，会将其加入数据库，组播发送新的LSP

在点到点的网络中，将其加入数据库，并发送 PSNP报文来确认收到，并发送给他邻居

2，如果收到的LSP比本地的LSP更劣，则不做处理

LSP产生的原因，IS-IS路由域内的所有路由器都会产生LSP，以下事件会触发一个新的LSP：

邻接Up或Down

IS-IS相关接口Up或Down

引入的IP路由发生变化

区域间的IP路由发生变化

接口被赋了新的metric值

周期性更新（刷新间隔15min）

路由计算

level- 1 的路由计算：

目前R1是level- 1 路由器，R2,R3是level-1-2路由器

R1只维护level-LSDB，该LSDB中包含同属于一个区域的设备所产生的Level-1 LSP

R1根据LSDB中的Level-1 LSP计算出本区域内的拓扑，以及到达区域内各个网段的路由信息

R2及R3作为该区域内的Level-1-2路由器，会在它们向该区域下发的Level-1 LSP中设置ATT标志位，用于向区域内的Level-1路由器宣布可以通过自己到达其他区域

level-1-2路由器的路由计算

R2,R3维护level-1 LSDB,计算本区域的路由，维护level-2 LSDB，计算其他区域的路由

将本区域的路由通过LSP的形式发送给其他区域

level-2路由器的路由计算

R4及R5作为Level-2路由器，只会维护Level-2 LSDB，它们能够根据该LSDB计算出到达全网各个网段的路由

以上为个人学习笔记，总结于华为资料和网络资源

下一次再来说一说IS-IS的配置

IS-IS的原理

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IS-IS的基本概念：

IS-IS工作原理

邻接关系建立：

链路状态数据库同步：

路由计算

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