ISIS

中间系统到中间系统（IS-IS，Intermediate system to intermediate system，意为“中间系统到中间系统”）是一种IGP协议，是电信运营商普遍采用的内部Gateway协议之一。

ISIS

• ISIS基本概念
  • ISIS地址结构
    • NSAP
      • 区域地址 Area ID
        • IDP和DSP中的HODSP（High Order DSP）一起，既能够标识路由域，也能够标识路由域中的区域，因此，它们一起被称为区域地址（Area Address），相当于OSPF中的区域编号。同一个路由域中不同区域不允许有相同的区域地址。同一Level-1区域中路由器的区域地址必须相同。
          • 可变长度，1-13个字节
      • System ID
        • System ID用来在区域内唯一标识主机或路由器。在设备的实现中，它的长度固定为48bit（6字节）。
          • 在实际应用中，一般使用Router ID与System ID进行对应
      • SEL
        • SEL（NSAP Selector，有时也写成N-SEL）的作用类似IP中的“协议标识符”，不同的传输协议对应不同的SEL。在IP上SEL均为00。
    • NET
      • 由于一个IS-IS进程中区域地址最多可配置3个，所以NET最多也只能配3个。在配置多个NET时，必须保证它们的System ID都相同。 位于同一区域内的路由器的区域地址必须相同。
      • 网络实体名称NET（Network Entity Title）指的是IS本身的网络层信息，由区域地址和System ID组成，可以看作是一类特殊的NSAP（SEL＝0）
        • 例如，Router ID为 114.115.116.117可以设置对应network-entity为86.0512.1141.1511.6117.00，其中86.0512为变长，1141.1511.6117为固定48bit（6字节）
  • ISIS区域及路由器角色
    • 整个骨干区域（backbone）不仅包括Area1中的所有L2路由器，还包括其它区域的L1/2路由器
    • Level-2路由器
      • Level-2路由器负责区域间的路由，可以与Level-2或其它区域的Level-1-2路由器形成邻居关系，维护一个Level-2的LSDB，该LSDB包含区域间的路由信息。 所有Level-2级别的路由器组成路由域的骨干网，负责在不同区域间通信，路由域中Level-2级别的路由器必须是连续的，以保证骨干网的连续性。只有Level-2级别的路由器才能直接与区域外的路由器交换数据报文或路由信息。
    • Level-1-2路由器
      • 同时属于Level-1和Level-2的路由器称为Level-1-2路由器，可以与同一区域的Level-1和Level-1-2路由器形成Level-1邻居关系，也可以与其他区域的Level-2和Level-1-2路由器形成Level-2的邻居关系。Level-1路由器必须通过Level-1-2路由器才能连接至其他区域。 Level-1-2路由器维护两个LSDB，Level-1的LSDB用于区域内路由，Level-2的LSDB用于区域间路由。
    • Level-1路由器
      • Level-1路由器负责区域内的路由，它只与属于同一区域的Level-1和Level-1-2路由器形成邻居关系。一个Level-1路由器只负责维护本区域内的LSDB（Link State Database，链路状态数据库），对于目的地不在本区域内的路由，Level-1路由器会将该路由的目的地标识为最近的Level-1-2路由器。
    • 属于不同区域的Level-1路由器不能形成邻居关系。Level-2路由器之间可以形成邻居关系，与所在区域无关。
  • ISIS支持的网络类型
    • 广播网
    • P2P网
• ISIS基本技术
  • ISIS报文
    • IS-IS Hello Packets(IIH) 用于建立和维护邻居关系
      • Level-1 LAN IIH
        • L1 IIH的组播地址为：0180-C200-0014
      • Level-2 LAN IIH
        • L2 IIH的组播地址为：0180-C200-0015
      • P2P IIH
        • P2P IIH采用单播地址进行通信
    • LinkStatePackets(LSP) 用户交换链路状态信息
      • Level-1 LSP
        • Level1 LSP PDU只用于本地区域
      • Level-2 LSP
        • Level-2 LSP PDU包含IS-IS路由区域中所有可到达前缀的信息
      • Level-1 LSP由Level-1 IS-IS传送，Level-2 LSP由Level-2 IS-IS传送，Level-1-2 IS-IS则可传送以上两种LSP
    • SequenceNumberPackets(SNP) 用户维护LSDB的完整和同步， 且为摘要信息
      • CompleteSequenceNumberPackets(CSNP) 全序列号报文
        • Level-1 CSNP
        • Level-2 CSNP
        • 包括LSDB中所有LSP的摘要信息，从而可以在相邻路由器间保持LSDB的同步。在广播网络上，CSNP由DIS定期发送（缺省的发送周期为10秒）；在点到点链路上，CSNP只在第一次建立邻接关系时发送。
      • PartialSequenceNumberPackets(PSNP) 部分序列号报文
        • Level-1 PSNP
        • Level-2 PSNP
        • 列举最近收到的一个或多个LSP的序号，它能够一次对多个LSP进行确认，当发现LSDB不同步时，也用PSNP来请求邻居发送新的LSP。
  • DIS and PseudoNode（伪节点）
    • DIS（Designated Intermediate System，指定中间系统）
      • 是在IS-IS通信过程中，被选举出来作为中介路由器的一个中间系统
        • 周期性发送CSNP，保障MA网络LSDB同步
    • 伪节点（Pseudonodes）
      • 是用来模拟广播网络的一个虚拟节点，并非真实的路由器。在IS-IS中，伪节点用DIS的System ID和一个字节的Circuit ID（非0值）标识。
  • 建立邻居
    • P2P网络建立邻居
    • 广播网络建立邻居
      • • RouterA发送LAN Hello报文，RouterB收到此报文后，检测到neighbor字段不包含本地MAC地址，则将自己和RouterA的邻居状态标识为Initial；
        • RouterB回复LAN Hello报文给RouterA，RouterA收到该报文，检测到neighbor字段中包含了本地的MAC地址，于是将RouterB邻居状态标识为Established；
        • RouterA再次发送LAN Hello报文给RouterB，RouterB收到这个neighbor字段包含本地MAC地址的Hello报文后，将RouterA邻居状态标识为Established。此时，邻居正式建立。
    • ISIS邻接关系类型
      • ISIS在广播网络中所有路由器都形成邻接关系
      • MA网络相同区域邻接关系建立
        • L1路由器只可能建立L1邻接关系
        • L2路由器只可能建立L2邻接关系，L1-2路由器可以建立L1和L2邻接关系
        • 要建立L1邻接关系，双方必须属于同一区域（可以跨区域建立L2邻接关系）
      • MA网络不同区域邻接关系建立
        • 不同的区域只能建立L2邻接关系
        • 尽管L1-2路由器具备建立L1和L2邻接关系的能力，但是如果不在同一区域，只能建立L2邻接关系
  • DIS选举
    • 在广播网中，任意两台路由器之间都要传递信息。如果网络中有n台路由器，则需要建立nx(n-1)/2个邻接关系。这使得任何一台路由器的状态变化都会导致多次传递，浪费了带宽资源。为解决这一问题，IS-IS协议定义了DIS，所有路由器都只将信息发送给DIS，由DIS将网络链路状态广播出去。使用DIS和伪节点可以简化网络拓扑，使路由器产生的LSP报文长度较小。另外，当网络发生变化时，需要产生的LSP数量也会较少，减少SPF的资源消耗。 DIS选举发生在邻居关系建立后，Level-1和Level-2区域的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。IS-IS协议选举DIS的过程是每一台路由器接口都被指定一个L1类型的优先级和L2类型的优先级，路由器通过其每一个接口发送Hello数据包，并在Hello数据包中通告它的优先级。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可以是同一台路由器，也可以是不同的路由器。 在选举DIS过程中，IS-IS协议与OSPF协议的不同点是： 优先级为0的路由器也参与DIS的选举； 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，此更改会引起一组新的LSP泛洪。
    • 都参加选举，优先级为0的路由器也参与DIS的选举
    • 抢占机制；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，此更改会引起一组新的LSP泛洪
  • LSDB同步
    • LSDB同步 IS-IS属于链路状态协议，IS-IS设备是直接从其他使用链路状态协议的路由器获得第一手的信息。每台路由器产生关于本身、直连网络及这些链路状态的信息，这些信息通过邻接路由器传向其他路由器，每台路由器都保存一份信息，但决不改动信息。最终每台路由器都有了一个相同的有关互联网络的信息，即完成链路状态数据库LSDB的同步。实现LSDB同步的这一过程就称为LSP泛洪。LSP报文的“泛洪”指当一个路由器向相邻路由器报告自己的LSP报文后，相邻路由器再将同样的LSP报文传送到除发送该报文的路由器外的其它邻居，并这样逐级将LSP报文传送到整个层次内的一种方式。通过这种“泛洪”，整个层次内的每一个路由器就都可以拥有相同的LSP信息，并保持LSDB的同步。 IS-IS路由域内的所有路由器都会产生LSP报文，以下事件会触发生成一个新的LSP报文： 邻居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 不同路由器收到新的LSP报文的处理过程为： 广播链路的LSDB更新过程 广播网LSDB同步过程：广播网的LSDB同步主要通过DIS更新LSDB实现，其过程如图3所示。 DIS接收到LSP报文，在数据库中搜索对应的记录。若没有该LSP，则将其加入数据库，并广播新数据库内容。 若收到的LSP序列号大于本地LSP的序列号，就替换为新报文，并广播新数据库内容。 若收到的LSP序列号小于本地LSP的序列号，就向入端接口发送本地LSP报文。 若收到的LSP和本地LSP的序列号相等，则比较Remaining Lifetime。若收到的LSP报文的Remaining Lifetime为0，则将本地的报文替换为新报文，并广播新数据库内容；若收到的LSP报文的Remaining Lifetime不为0而本地LSP报文的Remaining Lifetime为0，就向入端接口发送本地LSP报文。 若收到的LSP和本地LSP的序列号相等且Remaining Lifetime都不为0，则比较Checksum。若收到的LSP报文的Checksum大于本地LSP的Checksum，就替换为新报文，并广播新数据库内容；若收到的LSP的Checksum小于本地LSP的Checksum，就向入端接口发送本地LSP报文。 若收到的LSP和本地LSP的Checksum也相等，则不转发该报文。 图3 广播链路数据库更新过程图  P2P的LSDB更新过程 若收到的LSP比本地LSP的序列号大，则将这个新的LSP存入自己的LSDB，并发送PSNP报文来确认收到此LSP，之后将这新的LSP发送给除了发送该LSP的邻居以外的邻居。 若收到的LSP比本地的序列号小，则将本地LSP发送给对方，然后等待对方发送的PSNP报文作为确认。 若收到的LSP序列号和本地LSP的序列号相同，则比较Remaining Lifetime，若收到的LSP报文的Remaining Lifetime为0，则将收到的LSP存入LSDB中并发送PSNP报文来确认收到此LSP，然后将该LSP发送给除了发送该LSP的邻居以外的邻居；若收到的LSP报文的Remaining Lifetime不为0而本地LSP报文的Remaining Lifetime为0，则直接给对方发送本地的LSP，然后等待对方给自己一个PSNP报文作为确认。 若收到的LSP和本地LSP的序列号相同且Remaining Lifetime都不为0，则比较Checksum，若收到LSP的Checksum大于本地LSP的Checksum，则将收到的LSP存入LSDB中并发送PSNP报文来确认收到此LSP，然后将该LSP发送给除了发送该LSP的邻居以外的邻居；若收到LSP的Checksum小于本地LSP的Checksum，则直接给对方发送本地的LSP，然后等待对方给自己一个PSNP报文作为确认。 若收到的LSP和本地LSP的Checksum也相等，则不转发该报文。
    • MA网络LSDB同步
    • P2P网络LSDB同步
  • 路由计算
    • 利用链路状态数据库（LSDB）使用SPF算法(Dijkstra算法)，得到最短路径树，之后利用该最短路径树构建转发数据库，即建立路由表
    • 在华为路由器上，接口的缺省开销值都是10
• ISIS配置
  • 基本配置
    • 执行命令isis [ process-id ]，创建IS-IS进程，进入IS-IS视图 执行命令network-entity net或network-entity area area-id auto-systemid lsr-id，设置网络实体名称。 执行命令is-level { level-1 | level-1-2 | level-2 }，设置路由器的Level级别。 接口视图下，执行命令isis enable [ process-id ]，使能IS-IS接口。
  • 路由渗透
    • 默认情况下，ISIS的区域都是末梢区域，因为没有其他区域的路由，需要通过路由泄露（L1-2路由器下发att置位为1的L1 lsp ）,而ospf 的区域默认不是末梢区域
    • 配置Level-2区域的路由渗透到Level-1区域
      • 执行命令import-route isis level-2 into level-1 ，将Level-2区域和其他Level-1区域的某些路由渗透到本地Level-1区域。
        • 使用acl匹配规则
    • 配置Level-1区域的路由渗透到Level-2区域。
      • 执行命令import-route isis level-2 into level-1 ，将Level-2区域和其他Level-1区域的某些路由渗透到本地Level-1区域。
        • 使用acl匹配规则
    • 该命令配置在与外部区域相连的Level-1-2设备上
  • 路由聚合
    • isis视图下，执行命令summary ip-address mask，设置IS-IS生成聚合路由。
  • IPv6多拓扑
    • 现网中务必开启
    • 执行命令ipv6 topology topology-name ，使能IS-IS进程与指定拓扑实例相关联，并进入IS-IS IPv6拓扑视图。
  • ISIS认证
    • area认证
      • area-authentication-mode
    • domain认证
      • domain-authentication-mode
    • interface认证
      • isis authentication-mode
• ISIS详细版v20200219