Level1的优于Level2的路由，优于UD置位的Level1

IS-IS的基本概念

IS-IS概述

IS-IS是一种链路状态路由协议，优先级是15，cost值默认是10。

IS-IS工作在数据链路层，使用组播MAC地址：

• Level1：0180-c200-0014
• Level2：0180-c200-0015

CLNS由以下三个部分组成：

• CLNP：类似于TCP/IP中的IP协议。
• IS-IS：类似于TCP/IP中的OSPF。
• ES-IS：类似于TCP/IP中的ARP，ICMP等。

集成IS-IS特点：

• 支持CLNP网络、IP网络
• 采用数据链路层封装

OSPF特点：

• 只支持IP网络
• 采用IP报文封装

NET

NET（网络实体名称）是OSI协议栈中设备的网络层信息，主要用于路由计算，由区域地址（Area ID）和System ID、SEL组成。

System ID一共必须有12个数字，因为是6个字节

区域地址只需要在13个字节数内即可

SEL为00

一个字节＝8个二进制数=2个16进制数

IS-IS和OSPF区域划分的区别

IS-IS采用骨干区域和非骨干区域的分层结构：

• Level1路由器部署在非骨干区域。
• Level2路由器和Level-1-2路由器部署在骨干区域。

每一个非骨干区域都通过Level-1-2路由器与骨干区域相连。

IS-IS和OSPF的不同点：

• 在IS-IS中，每个路由器都只属于一个区域；而在OSPF中，一个路由器的不同接口可以属于不同的区域。
• 在IS-IS中，单个区域没有骨干区域和非骨干区域的概念；而在OSPF中，Area0被定义为骨干区域。
• 在IS-IS中，Level1和Level2级别的路由都采用SPF算法，分别生成最短路径树SPT；而在OSPF中，只有在同一个区域内才使用SPF算法，区域之间的路由需要通过骨干区域来转发。

IS-IS支持的网络类型

广播（Broadcast）：如Ethernet。

点到点（P2P）：如PPP、HDLC等。

IS-IS开销值

IS-IS接口的cost在缺省情况下并不与接口带宽相关，无论接口带宽多大去，缺省时cost为10。

IS-IS有三种方式来确定接口的开销，按照优先级由高到低分别是

• 接口开销：为单个接口设置开销。
• 全局开销：为所有接口设置开销。
• 自动计算开销：根据接口带宽自动计算开销。

开销类型：

narrow 默认，最大取值63

wide 最大取值1677721

配置IS-IS接口开销类型

①narrow：指定IS-IS设备所有接口只能接收和发送开销类型为narrow的路由。

                  Narrow模式下路由的开销值取值范围为1~63的整数。

②wide：指定IS-IS设备所有接口只能接收和发送开销类型为wide的路由。

                wide模式下路由的开销值取值范围为1~16777215的整数。

③wide-compatible：指定IS-IS设备所有接口可以接收开销类型为narrow和wide的路由，

                                    但却只发送开销类型为wide的路由。

④narrow-compatible：指定IS-IS设备所有接口可以接收开销类型为narrow和wide的路由，

                                       但却只发送开销类型为narrow的路由。

⑤compatible：指定IS-IS设备所有接口可以接收和发送开销类型为narrow和wide的路由。

IS-IS报文类型

IS-IS的PDU有4种类型：IIH（IS-IS Hello），LSP（链路状态报文）,CSNP（全序列号报文）,PSNP（部分序列号报文）。

IIH：用于建立和维持邻接关系。类似于Hello报文。默认10S，DIS3.3秒

LSP：用于交换链路状态信息。Level-1-2则用于传送两种LSP。

SNP：通过描述全部或部分链路数据库中的LSP来同步各LSDB，从而维护LSDB的完整与同步。SNP包括CSNP和PSNP，进一步又可分为Level1 CSNP、Level2 CSNP，Level1 PSNP和Level2 PSNP。

CSNP包含该设备LSDB中所有的LSP摘要，路由器通过交互 CSNP来判断是否需要同步LSDB。

PSNP只包含部分LSP的摘要信息。当发现LSDB不同时，PSNP请求邻居发送新的LSP，P2P使用PSNP对收到的LSP作确认。

共有九种明细报文：Level-1 IIH，Level-2 IIH，P2P IIH；Level-1 LSP，Level-2 LSP；Level-1 CSNP，Level-2 CSNP；Level-1 PSNP，Level-2 PSNP

TLV

TLV的含义是：类型（Type），长度（Length） ，值（Vaule）。实际上是一个数据结构，这个结构包含了这三个字段 。

使用TVL结构构建报文的好处是灵活性和扩展性好。采用TVL使得报文的整体结构固定，增加新特性只需要增加新TVL即可，不需要改变整个报文的整体结构。

IS-IS形成邻居关系的条件

1.同一层次的相邻路由器才有可能成为邻居。

2.对于Level-1路由器来说，必须在同一区域。

3.链路两端IS-IS接口的地址必须同一网段。

4.链路两端IS-IS接口的网络类型相同 ，P2P  broadcast。（不同的网络类型发送的报文不一样）

5.接口相同的mtu 值

6.认证相同

7.接口未被设置为silent

8.在 P2P网络中 ，system-id 长度要一致，最大区域地址数要相同

注意以下因素不影响ISIS 邻居的建立：

（1）cost-style 不一致（计算路由会有问题，建立邻居没有问题）

（2）hello 时间不一致

• p2p HelloTimer 10 DeadTimer 30
• 广播dis HelloTimer 3 DeadTimer 10
• 广播非dis HelloTimer 10 DeadTimer 30

IS-IS接口开销类型两端类型不一致，邻居可以建立，但路由不能学习

IS-IS路由器的分类

• Level-1可以和相同区域的Level-1、Level-1-2建立Level-1邻接关系
• Level-2可以和任何一个Level-2、Level-1-2建立Level-2邻接关系
• Level-1-2可以和相同区域的Level-1建立Level-1邻接关系，可以和任何区域的Level-2、Level-1-2形成邻接关系

IS-IS路由器的分类Level-1

Level1路由器是一种IS-IS区域内部路由器。

Level1路由器只维护Level1的LSDB，该LSDB只包含本区域的路由信息。Level-1路由器只能通过Level-1-2路由器访问其他区域。

IS-IS路由器的分类Level-2

Level2路由器是IS-IS骨干路由器，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。

所路由域中Level2级别的路由器必须是物理连续的，以保证骨干网的连续性。

IS-IS路由器的分类Level-1-2

Level-1-2路由器与OSPF中ABR非常相似。

Level-1-2路由器维护两个LSDB，Level1的LSDB用于区域内路由，Level2的LSDB用于区域间路由。

在华为设备上配置IS-IS时，缺省时，路由器全局Level为Level-1-2，可以通过命令修改设备的类型。

IS-IS的工作原理

IS-IS是一种链路状态路由协议，每一台路由器都会生成一个LSP，它包含了该路由器所有使能IS-IS协议接口的链路状态信息。通过跟相邻设备建立IS-IS邻接关系，互相更新本地设备的LSDB，可以使得LSDB与整个IS-IS网络的其他设备的LSDB实现同步。然后根据LSDB运用SPF算法计算出IS-IS路由。如果此IS-IS路由是到目的地址的最优路由，则此路由会下发到IP路由表中，并指导报文的转发。

IS-IS邻居关系的建立过程

广播网络中的邻接关系建立过程

不同类型的网络上，IS-IS邻接建立方式并不同。在广播网络中，使用三次握手建立邻接关系。

1. 在Down状态下，R1组播发送Level-1 LAN IIH，此报文中邻接列表为空。
2. R2收到此报文后，将邻接状态标识为Inital。然后，R2再向R1回复Level-1 LAN IIH，此报文中标识R1为R2的邻接。
3. R1收到此报文后，将自己                                                                          为Up。然后R1再向R2发送一个标识R2为R1邻接的Level-1 LAN IIH。
4. R2收到此报文后，将自己与R1的邻接状态标识为Up。这样，两个路由器成功建立了邻接关系。
5. 在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。

因为是广播网络，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（20秒），再进行DIS的选举。

• P2P链路邻居关系的建立

在P2P链路上，邻居关系的建立不同于广播链路。分为两次握手机制和三次握手机制。

• 两次握手机制

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。

• 三次握手机制

此方式通过三次发送P2P的IS-IS Hello PDU最终建立起邻居关系，类似广播邻居关系的建立。

IS-IS和OSPF关于邻居关系的区别

IS-IS两个邻居路由器只要相互交换HELLO数据包就认为相互形成了邻接关系；而OSPF中，两台路由器进入2-Way状态则认为形成了邻接关系，但是只要进入Full状态才被认为进入完全邻接关系。

IS-IS中，优先级为0的路由器亦然可以参与DIS选举；而OSPF汇总优先级为0表示不参与选举。

IS-IS中，DIS是基于抢占的；OSPF中DR/BDR已经选举不得抢占。

IIH

IIH报文用于建立和维持邻接关系，广播网络中的Level-1 IS-IS路由器使用Level-1 LAN IIH；广播网络中的Level-2 IS-IS路由器使用Level-2 LAN IIH；点到点网络中则使用P2P IIH。

Level-1 IIH和Level-2 IIH发的组播地址分别为0180-C200-0014、0180-C200-0015。

Down：邻接关系的初始状态。

Inital：收到IIH，但是报文中的邻接列表未包含路由器自身的System ID。

Up：收到IIH，且邻接列表中包含路由器自身的System ID。

DIS与伪节点

DIS没有备份，且可以抢占，每10秒发CSNP，描述自己的LSDB。

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的选举规则如下：

• DIS优先级数值最大的被选为DIS。范围是0-127,0参与选举
• 如果优先级数值相等，则比较MAC地址最大的路由器会成为DIS。

DIS发送Hello PDU的时间间隔是普通路由器1/3（一般是10，DIS是3.3），这样可以确保DIS出现故障时能够被更快速地发现。

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。

伪节点：

DIS用来创建和更新伪节点，并负责生成伪节点的链路状态协议数据单元LSP，用来描述这个网络上有哪些网络设备。

伪节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。在IS-IS中，伪节点用DIS的System ID和Circuit ID（非0值）标识。

DIS与DR的区别：

• DR选举先看优先级，再比较router-id，DIS先看优先级，再看MAC地址。DR优先级默认为1，取值范围为0-255，DIS默认为64，取值范围为0-127。在IS-IS广播网中，优先级为0的路由器也参与DIS选举，OSPF中优先级为0的路由器不参与DR的选举。
• DR有备份的设备BDR，而DIS没有备份的DIS。
• DR的选举是在链路上选举，DIS选举分别为Level-1和Level-2，在路由器上选举。
• 在IS-IS广播网中，当有新的路由器加入，并符合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。此更改会引起一组新的LSP泛洪。而在OSPF中，当有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的DR。
• 在IS-IS广播网中，同一网段上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。

链路状态数据库

LSP

相当于OSPF中的LSDB。

LSP包含路由器所有的链路状态信息。LSP的生命周期是1200秒，900秒后会进行刷新

IS-IS链路状态报文LSP用于交换链路状态信息。Level-1-2路由器可以传送Level-1和Level-2的两种LSP。

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

IS-IS的LSDB

伪节点标识：当参数为00，表示不是伪节点，不是DIS。当参数为01时，表示该LSP是伪节点。

0100.0000.1001.00-00*  

0100.0000.1001：System-ID

00：伪节点标识

00：分片号

*：自己产生的LSP

分片号：当IS-IS要发布的链路状态协议数据报文PDU中的信息量太大时，IS-IS路由器将会生成多个LSP分片，用来携带更多的IS-IS信息。分片号用来区分不同的LSP分片。

查看非伪节点的LSP

AREA ADDR：该LSP来源的区域号

INTF ADDR：该LSP中描述的接口地址

NBR ID：该LSP中描述的邻接信息

IP-Internal：该LSP中描述的网段信息

查看伪节点LSP

在伪节点LSP中，只包含邻接信息而不包含路由信息。

CSNP

CSNP 类似于OSPF的DD报文传递的是LSDB里所有链路信息摘要。

CSNP包含该设备LSDB中所有的LSP摘要，路由器通过交互CSNP来判断是否需要同步LSDB。

• 在广播网络上，CSNP由DIS定期发送（缺省的发送周期为10秒）。
• 在点到点网络上，CSNP只在第一次建立邻接关系时发送。

Source ID：发送CSNP报文的路由器的System ID。

Start LSP：CSNP报文中第一个LSP的ID值。

End LSP ID：CSNP报文中最后一个LSP的ID值。

PSNP

PSNP类似于OSPF的LSR或LSAck报文用于请求和确认部分链路信息。

PSNP只包含部分LSP的摘要信息（与CSNP不同）：

• 当发现LSDB不同步时，PSNP来请求邻居发送新的LSP。
• 在点到点的网络中，当收到LSP时，使用PSNP对收到的LSP进行确认。

Source ID：发出PSNP报文的路由器的System ID。

广播网络中LSP的同步过程

广播网络中新加入路由器与DIS同步LSDB数据库的过程：

1. 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发送组播地址（Level-1：01-80-C2-00-00-14；Level-2：01-80-C2-00-00-15）。这样网络上所有的邻接都将收到该LSP。

R3首先发送IIH报文，建立邻接关系。然后把自己的LSP发送出去，使得网络上所有邻接都能收到R3的LSP。

2. 该网段中的DIS会把收到R3的LSP加入到自己的LSDB中，并等待CSNP报文定时器超时并发送CSNP报文。

DIS把R3的LSP加入到自己的LSDB中，并发送CSNP报文。

3. R3收到DIS发来的CSNP报文，对比自己的LSDB数据库，然后向DIS发送PSNP报文请求自己没有的LSP。

R3收到DIS的CSNP报文后，对比自己的LSDB，然后向DIS发送PSNP报文请求LSP。

4. DIS收到该PSNP报文请求后向R3发送对应的LSP进行LSDB的同步。

DIS收到该PSNP报文后向R3发送LSP进行LSDB同步。

点到点网络中LSP的同步过程

点到点网络上LSDB数据库的同步过程：

R1与R2先建立邻接关系。

建立邻接关系之后，R1与R2会先发送CSNP给对端设备。如果对端的LSDB与CSNP没有同步，则发送PSNP请求索取相应的LSP。

假设R2向R1索取相应的LSP

1. R1发送R2请求的LSP的同时启动LSP重传定时器，并等待R2发送的PSNP作为收到LSP的确认。

R1发送R2请求的LSP，并启动重传定时器，等待R2发送PSNP作为收到LSP的确认。

2. 如果在接口LSP重传定时器超时后，R1没有收到R2发送的PSNP报文作为应答。

如果重传定时器超时，R1还没有收到R2发送的PSNP报文。

3. 则R1重新发送该LSP。

那么R1重新再给R2发一遍R2请求的LSP。

4. R2收到LSP后，发送PSNP进行确认。

R2收到之后，需要给R1发送PSNP进行确认，这样才同步成功。

LSP的处理机制

IS-IS通过交互LSP实现链路状态数据库同步，路由器收到LSP后，按照以下原则处理：

若收到的LSP比本地LSP的更优，或者本地没有收到的LSP：

• 在广播网络中：将其加入数据库，并组播发送新的LSP。
• 在点到点网络中：将其加入数据库，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和本地的LSP无法比较出优劣，则不处理该LSP。

如果收到一个LSP多个实例时：

先比较序列号是否相同，再比较保活时间，最后比较校验和是否相同。

序列号越大越优，保活时间为0s的最优，校验和越大越优。

如果收到的LSP种，这三个都一样，则不处理收到的LSP。

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的路由优于Level-2的路由

比如R4访问R3，会通过Level-1路由器的路由访问，不会通过Level-2的路由器访问。

Level-1路由器的路由计算

Level-1区域到达其他区域的路由，需要Level-1-2设置ATT标志位，下发缺省路由，到达其他区域。

ATT置位产生的条件？

当一台isis路由器满足以下三个条件时，就会产生ATT=1的LSP，在L1区域进行通告：

（1）isis路由器为L1-2路由器

（2）存在L1的isis邻居关系

（3）存在L2的isis邻居关系，并且自身的区域id跟L2邻居的区域id不能一致

Level-1路由器的次优路径的问题

R1去往192.168.20.0/24网段，可以有路径1和路径2两条路走，但是明显路径1的路径更优，但仍然会有两条路径可走，没有选择最优路径，导致了出现次优路径，所以可以使用路由渗透方式引入最优路径。

缺省时，R1只能通过指向R2或R3的默认路由到达区域外部，但是R1距离R2和R3路由器的cost值相等，那么当R1发送数据包到192.168.20.0/24时，就有可能选择路径2，导致出现次优路径。

路由渗透

路由渗透可以解决次优路径问题，选出最优路径。可以在Level-1-2路由器上通过路由引入，把Level-2明细路由引入到Level-1，从而就有了最优路径。

import-route isis level-2 into level-1

缺省情况下，Level-1-2路由器不会将到达其他区域的路由通告本Level-1区域中。

通过路由渗透，可以将区域间路由通过Level-1-2路由器传递到Level-1区域，此时Level-1路由器可以学习到其他区域的详细路由，从而计算出最优路径。

默认情况下，Level-1路由会渗透到Level-2里，Level-2路由不会渗透到Level-1里。

路由渗透可能会造成环路

防环原则：

• Level-1默认可以渗透到Level-2，Level-2默认不可以渗透到Level-1
• 通过命令方式，将Level-2渗透到Level-1，那么会将这条LSP的UD位置位，其他的Level-1-2设备，不能使用UD置位的LSP选路，除非它失去了所有的Level-2邻居
• Level-1-2设备不能使用其他Level-1-2设备产生的ATT置位的LSP进行选路（缺省路由），即使失去了所有Level-2的邻居，也不能使用

Level-1-2路由器的路由计算

Level-1-2路由器可以计算出不同区域的路由，而Level-1-2没有骨干区域的概念，只有路由域的概念，R2-R4，R3-R5是一个路由域，相当于骨干区域。

R2及R3都维护Level-1 LSDB，它们能够通过这些LSDB中的LSP计算出Area 49.0001的路由器。

R2及R3都维护Level-2 LSDB，它们能够通过这些LSDB中的LSP计算出Area 49.0002的路由。

R2及R3将到达Area 49.0001的路由以Level-2 LSP的形式发送到Area 49.0002。

Level-2路由器的路由计算

Level-2路由器不需要借助Level-1-2路由器来学习其他区域的路由，Level-2默认就能有R1的路由。

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。

IS-IS的基本配置

IS-IS认证

IS-IS认证是基于网络安全性的要求而实现的一种认证手段，通过在ISIS报文中增加认证字段对报文进行认证。当本地路由器接收到远端路由器发送过来的ISIS报文，如果发现认证密码不匹配，则将收到的报文进行丢弃，达到自我保护的目的。

根据报文的种类，认证可以分为以下三类：

• 接口认证：在接口视图下配置，对Level-1和Level-2的Hello报文进行认证。
• 区域认证（只针对Level-1）：在IS-IS进程视图下配置，对Level-1的CSNP、PSNP和LSP报文进行认证。
• 路由域认证：在ISIS进程视图下配置，对Level-2的CSNP、PSNP和LSP报文进行认证。

根据报文的认证方式，可以分为以下四类：

• 简单认证：将配置的密码直接加入到报文中，这种加密方式安全性较其他两种方式低。
• MD5认证：通过将配置的密码进行MD5算法加密之后再加入报文中，提高密码的安全性。
• Keychian认证：通过配置随时间变化的密码链表来进一步提升网络的安全性。
• HMAC-SHA256认证：通过将配置的密码进行HMAC-SHA256算法加密之后再加入报文中，提高密码的安全性。

IS-IS认证详解

接口认证：Hello报文使用的认证密码保存在接口下，发送带认证TLV的认证报文，互相连接的路由器接口必须配置相同的口令。

区域认证：区域内的每一台Level-1路由器都必须使用相同的认证模式和具有共同的钥匙串。

路由域认证：

1. IS-IS域内的每一台Level-2和Level-1-2类型的路由器都必须使用相同模式的认证，并使用共同的钥匙串。
2. 对于区域和路由域认证，可以设置为SNP和LSP分开认证。

• 本地发送的LSP报文和SNP报文都携带认证TLV，对收到的LSP报文和SNP报文都进行认证检查。
• 本地发送的LSP报文携带TLV，对收到LSP报文进行认证检查；发送的SNP报文携带认证TLV，但不对收到的SNP报文进行检查。
• 本地发送的LSP报文携带认证TLV，对收到的LSP报文进行认证检查；发送的SNP报文不携带认证TLV，也不对收到的SNP报文进行认证检查。
• 本地发送的LSP报文和SNP报文都携带认证TLV，对收到的LSP报文和SNP报文都不进行认证检查。

IS-IS的认证配置