ISIS
IS-IS地址结构
OSI
NSAP地址用于表示CLNP网络中的设备地址，一台设备一个NSAP地址（NSAP地址相当于TCP/IP的IP地址）
NSAP组成：8–20字节
- IDP：相当于IP网络中主网络号
- AFI：1个字节 49.私有（表示地址分配机构和地址格式）
- IDI：（用来标识域）
DSP：相当于IP网络中子网号+主机号+端口号
- High Oreder DSP:相当于IP网络中子网号
- system id:相当于IP网络主机号
- select:相当于IP网络端口号
TCP/IP
AFI+IDI+High Oreder DSP=ISIS区域ID
system id = ISIS的router id
- 固定为6个字节：0001.0001.0001
- ISIS的system id只能手工指定（OSPF可能自动手动）
select: 服务选择位，1个字节，在IP网络中固定为00，表示在IP网络下运行
- 当select标示为00时，NSAP地址称NET地址
- NET地址=ISIS区域ID+ISIS system id+select
- 运行ISIS的路由器必须存在一个NET地址
NET地址
NET地址用于标识ISIS网络中的路由器，区域内唯一，一台路由器最多配三个区域地址，这些区域地址使用相同的System ID
NET地址格式：xx.xxxx.xxxx.xxxx.00
区域号.主机号.主机号.主机号.00
ISIS路由器分类
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，属于不同区域的Level-1路由器不能形成邻居关系。Level-1路由器只负责维护Level-1的链路状态数据库LSDB，该LSDB包含本区域的路由信息。
- 到本区域外的报文转发给最近的Level-1-2路由器。
- 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-2路由器
- Level-2路由器负责区域间的路由，它可以与位于同一区域或者不同区域的Level-2及Level-1-2路由器形成邻居关系。
- Level-2路由器维护一个Level-2的LSDB，该LSDB包含IS-IS所有区域的路由信息。
- 所有Level-2级别（即形成Level-2邻居关系）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物理连续的，以保证骨干网的连续性。
Level-1-2路由器（缺省）
- 同时属于Level-1和Level-2的路由器称为Level-1-2路由器，它可以与同一区域的Level-1和Level-1-2路由器形成Level-1邻居关系；也可以与同一或者不同区域的Level-2路由器形成Level-2的邻居关系；还可以与同一或不同区域的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。
IS-IS的网络类型
- 点对点网络，对应PPP、HDLC等链路
对于NBMA网络，如帧中继，需对其配置子接口，并注意子接口类型应配置为P2P。IS-IS没有专门对应于点到多点（P2MP）链路的网络类型。
- 广播网络，对应Ethernet等链路
DIS
- 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。
- Level-1和Level-2的DIS是分别选举的。
- DIS优先级数值最大的被选为DIS（优先级默认为64，范围0-127）。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。
- 同一台路由器在不同level的DIS选举中可以设置不同的优先级。
- 优先级为0的路由器也参与DIS的选举，且DIS选举支持抢占。
- 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，但LSDB的同步仍然依靠DIS来保证。
- DIS用来创建和更新伪节点，并负责生成伪节点的LSP，用来描述这个网络上有哪些网络设备。
伪节点
- 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和一个字节的Circuit ID（非0值，Circuit Id为链路的一个编号）标识。
- 使用伪节点可以简化网络拓扑。
- 当网络发生变化时，需要产生的LSP数量较少，减少进行SPF运算时的资源消耗。
ISIS网络类型与OSPF网络类型比较
| OSPF | 链路层协议 | ISIS |
|---|---|---|
| Broadcast | 以太网 | Broadcast |
| NBMA | 帧中继 | - |
| P2P | PPP/HDLC | P2P |
| P2MP | - | - |
ISIS DIS与OSPF DR/BDR的不同点
- 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。
- 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。此更改会引起一组新的LSP泛洪。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。
- 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。
ISIS邻居关系建立
影响邻居建立的因素
- 路由器的类型要一致(L1—L2路由器不能建立)
- L1邻居建立路由器的区域ID要在同一区域
- 互连接口在同一网段（P2P的网络协议可以配置忽略检查isis peer-ip-ignore ）
- 接口的网络类型要一致
- 认证要一致
- 接口MTU要一致
- SYS ID不能一致
广播网络
邻居关系有Level-1和Level-2两种
三次握手
- 在邻居状态为DOWN时，发出IIH，报文中的邻居列表为空
- 邻居收IIH报文，进行参数协商，发现IIH报文中的邻居列表为空，进入init状态，并且向邻居回复IIH报文，报文中的邻居列表为邻居接口的MAC地址
- 邻居收到IIH报文，发现IIH报文中的MAC地址为自己接口的MAC地址，进入UP状态，并且向邻居回复IIH报文，报文中的邻居列表为邻居接口的MAC地址。
P2P网络
能通过三次握手或者二次握手建立邻居关系，华为默认为三次握手
二次握手
- 在邻居状态为DOWN时，发出IIH报文，邻居收到IIH报文，进行参数协商，协商通过直接进入UP，并且回复IIH
- 收到IIH报文，进行参数协商，协商通过由DOWN直接进入UP。
- 缺点：容易造成单通故障
三次握手
与MA网络的三次握手基本一致，不同在于IIH报文中的邻居列表为邻居的sys id。
两种邻居建立过程比较
| P2P | Broadcast | |
|---|---|---|
| Hello报文 | P2P IIH | Level-1/Level-2 LAN IIH |
| Hello报文形式 | 单播 | 组播 |
| Hello Timer | 10s | 10s，DIS是3.3s（华为3s） |
| 有无DIS | 无 | 有 |
| 邻接关系数量 | 1个 | 多个 |
ISIS LSDB同步
P2P网络类型同步过程（标准）
- 当邻居建立完成之后，会相互发送CSNP报文，报文中包含LSDB中LSP ID
- 收到邻居发送的CSNP报文之后，检查缺少哪些LSP ID，然后缺少的针对LSP ID发送PSNP进行请求
- 收到PSNP进行请求，发送LSP报文进行回复，LSP报文中包含邻居请求的LSP
- 邻居收到LSP后，回复PSNP报文进行确认
华为P2P网络类型同步过程
- 当邻居建立完成之后，直连发送自身所有的LSP，邻居收到LSP报文也会回复PSNP报文
- 以下步骤与标准一致
避免第一份CSNP报文丢失导致数据库无法同步
MA网络类型同步过程
当邻居建立完成之后，直连发送自身所有的LSP
网络中会选出DIS，DIS会发出CSNP报文，CSNP报文中包含自身的LSP ID和收到的LSP ID
非DIS邻居收到CSNP报文，会对比自身的LSDB，
如果发现CSNP报文中缺少自身的LSP，发送LSP报文携带缺少的LSP；
如果发现CSNP报文中的LSP本路由器缺少，会发送PSNP报文进行请求，其他邻居收到PSNP报文后，只有DIS会回复LSP报文
MA网络的LSP报文是没有确认机制
MA网络的CSNP报文是会由DIS周期性10S发送一次，主要用于确保MA网络中的数据库同
DIS是在邻居关系建立之后才会进行选举，选举时间为2个HELLO包时间
ISIS路由计算
默认情况下ISIS的COST计算是基于接口的，每个接口的固定COST值为10
auto-cost enable 在进程下配置，开启COST计算基于接口的带宽（注意在所有设备都要调整）
窄度量(ISIS默认的度量值)
- 存在4种COST度量方式，但是默认只会使用一种default度量方式
- COST值范围0-63,2^6
- 不能携带tag
- 能区分内部路由以及外部路由
宽度量 （进程下配置cost-style wide）
- 只会使用一种default度量方式
- COST值范围增加,2^24
- 支持携带tag
- 不能区分内部路由以及外部路由
如果邻居之间的度量类型不一致，不影响邻居关系建立，但是导致路由无法计算。
L1区域的路由器通过默认路由访问到其他的区域，默认路由的产生主要是通过L1-L2路由器产生的LSP中的ATT=1，当L1路由器收到ATT=1的LSP会生成默认路由指定L1-L2路由器。
如果收到多条ATT=1的LSP，会根据到达那条LSP的COST最小生成默认路由，相等就负载。
产生ATT=1的LSP的条件：
- 路由器类型为L1-L2
- 必须有L1和L2的邻居关系
- 和L2的邻居关系区域ID不能相同
IS-IS路由渗透
为什么需要路由渗透：为了避免次优路径的问题
路由渗透：在L1-L2路由器将L2区域的明细渗透到L1区域，使L1区域存在L2的明细路
import-route isis level-2 into level-1路由渗透时，要注意使用策略控制，否则会使所有L2的路由都进入到L1区域，导致L1区域设备性能消耗过大
路由渗透后的环路以及次优问题防止：使用LSP 度量值中的UP/DOWN位，当路由从L2区域渗透到L1区域，会将路由度量值中的DOWN位置位，L1-L2收到DOWN位置位能接收但是不会参与计算。
IS-IS收敛特性：
支持算法
FULL-SPF：与OSPF的一致
I-SPF：与OSPF的一致
PRC：OSPF区域内路由发生变化，OSPF触发的是LSA1/2,会引起I-SPF计算，只有LSA3/5/7才会PRC计算；ISIS区域内路由发生变化，由于ISIS的路由信息和拓扑信息采用不同的TLV承载，实现拓扑和网段分离，所以当区域内路由发生变化只会触发PRC算法。
保证网络的稳定性
- 智能定时器（与OSPF的智能定时器功能一致）：当网络变化频繁时，智能定时器的间隔时间会自动延长，避免网络的抖动
提高路由收敛
LSP快速扩散：优先发送发送变化的LSP
按优先级收敛：能够让某些特定的路由优先收敛的一种技术
IS-IS认证
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
- 注意在L1区域下的所有路由器都要配置
路由域认证：对Level-2的SNP和LSP报文进行认证
- 注意在L2区域下的所有路由器都要配置
注意问题：
- 不同的认证分类对不同的ISIS报文生效,通过在不同的报文中添加认证的TLV实现
- 配置不同的认证分类是无法通过认证，因为认证的报文类型不同
认证方式：Null、明文、MD5
IS-IS LSP分片扩展
用于当一条LSP携带的路由信息过多，256个分片都无法满足携带路由信息时需要使用分片扩展功能
分片扩展功能实现：使用虚拟SYS ID，每一个虚拟SYS ID能支持256个分片，每一个路由器能支持50个虚拟SYS ID（虚拟SYS ID必须是唯一）
Mode-1
- 用于网络中的部分路由器不支持LSP分片扩展特性的情况
- 虚拟系统参与路由SPF计算，初始系统发布的LSP中携带了到每个虚拟系统的链路信息。类似地，虚拟系统发布的LSP也包含到初始系统的链路信息。这样，在网络中虚拟系统看起来与初始系统相连的真实路由器是一样的。
- 虚拟系统的LSP中包含和原LSP中相同的区域地址和overload bit。如果还有其它特性的TLV，也必须保持一致。
- 虚拟系统所携带的邻居信息指向初始系统，metric为最大值（窄度量情况下最大值为64）减1；初始系统所携带的邻居信息指向虚拟系统，metric必须为0。这样就保证了其它路由器在进行路由计算的时候，虚拟系统一定会成为初始系统的下游节点。
- 如拓扑所示：R2是不支持分片扩展的路由器，R1设置为mode-1的分片扩展，R1-1和R1-2是R1的虚拟系统，R1将一部分路由信息放入R1-1和R1-2的LSP报文中向外发送。R2收到R1，R1-1和R1-2的报文时，认为对端有三台独立的路由器，并进行正常的路由计算。同时R1到R1-1和R1-2的开销都是0，所以，R2到R1的路由开销值与R2到R1-1路由开销值都相等。
- 虚拟系统产生的LSP包含的邻居只有初始系统（邻居类型为点到点），且虚拟系统仅当做叶子考虑。
Mode-2
- 用于网络中所有路由器都支持LSP分片扩展特性的情况。在该模式下，虚拟系统不参与路由SPF计算，网络中所有路由器都知道虚拟系统生成的LSP实际属于初始系统。
- R2支持分片扩展，R1设置为Mode-2的分片扩展，R1将一部分路由信息放入到R1-1和R1-2的LSP报文中向外发送。当R2收到R1-1和R1-2的LSP时，通过IS Alias ID TLV知道他们的初始系统是R1，则把R1-1，R1-2所发布的信息都视为R1的信息。
IS-IS管理标记（Tag）
对路由进行标记，方便做策略是匹配路由
如何产生标记：
- 路由是引入时
- 路由汇总时
- 路由泄露时
注意：对路由进行标记时，注意先把度量类型改成宽度量
ISIS路由引入：默认情况只向L2区域引入路由，需要手工调整引入的区域
ISIS路由汇总
- L1-L2路由上汇总
- 在产生明细路由的设备上进行汇总
汇总路由时，不需要区分路由的类型（外部/内部）
summary 172.16.0.0 255.255.252.0默认为L2区域产生summary 172.16.0.0 255.255.252.0 avoid-feedbacksummary 172.16.0.0 255.255.252.0 avoid-feedback generate_null0_route针对汇总路由不会在接收并且在本地路由表中产生一条指定null 0的汇总路由
ISIS报文格式
ISIS的报文格式是基于TLV(类型，长度，值)，方便做扩展，支持新的特性；
能够实现ISIS的拓扑信息和路由信息分离，更好的支持PRC算法。
HELLO PDU
- 广播网中的Level-1 IS-IS使用Level-1 LAN IIH。发送报文的目的MAC：01-80-C2-00-00-14
- 广播网中的Level-2 IS-IS使用Level-2 LAN IIH。发送报文的目的MAC：01-80-C2-00-00-15
- 非广播网络中则使用P2P IIH。
P2P IIH中相对于LAN IIH来说，多了一个表示本地链路ID 的Local Circuit ID字段，缺少了表示广播网中DIS的优先级的Priority字段以及表示DIS和伪节点System ID的LAN ID 字段。
通过填充字段将IIH报文扩展到MTU(（1497）大小，用于邻居之间协商发送报文的大小。
IIH报文中需要协商参数：
- SYS ID：不能一致
- AREA ID：L1邻居必须一致
- IP地址：必须在同一网段，掩码可以不一致（与P2P，MA无关，但P2P配置isis peer-ip-ignore就不检查了，MA无此功能）
- 接口支持的区域类型要一致
- 接口的MTU必须一致：协商MTU时，没有专门的MTU字段，通过在HELLO包中添加padding字段实现（在P2P的网络中，只有邻居关系建立之前会协商）
- 认证（可选配置）：类型，秘钥必须一致
LSP PDU（类似于OSPF的LSA）
- 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。
- LSP 报文中包含的主要字段有ATT字段、OL字段和IS-Type字段。其中ATT用于标识该路由是L1/L2发送的，OL字段后续部分会介绍，IS-Type用来指明生成此LSP的IS-IS类型是Level-1还是Level-2 IS-IS（01表示Level-1，11表示Level-2）。
- LSP的刷新间隔为15分钟；老化时间为20分钟，但是一条LSP的老化除了要等待20分钟外，还要等待60秒的零老化时延；LSP重传时间为5秒。
LSP类型区分
实点LSP：
相当于OSPF中的LSA 1类，每台路由器都会产生
用于描述本台路由器拓扑信息以及路由信息
虚节点LSP：
相当于OSPF中的LSA 2类，由DIS路由器产生
用于描述MA路由的拓扑信息，没有携带路由信息
SNP PDU为LSDB的摘要信息，主要用于维护LSDB的完整与同步
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。
- CSNP完全序列号报文，携带LSP ID，相当于OSPF DD报文
- Level 1 CSNP 只会在L1区域产生
- Level 2 CSNP 只会在L2区域产生
- CSNP完全序列号报文，携带LSP ID，相当于OSPF DD报文
PSNP包含部分LSDB中的LSP摘要信息，能够对LSP进行请求和确认。
- PSNP 部分序列号报文，相当OSPF LSR或者LSACK
- Level 1 PSNP 只会在L1区域产生
- Level 2 PSNP 只会在L2区域产生
- PSNP 部分序列号报文，相当OSPF LSR或者LSACK
IS-IS PDU数据包起始报文结构
Intra domain routing protocol discriminator：IS-IS PDU中，该字段不变，都为0x83。
PDU header length indicator：标识该固定头部字段的长度。
Version/protocol ID extension：始终为1。
System ID length：用来表示system ID长度，固定为6B。
PDU type：标识PDU类型。
Version：该字段和上一个version字段一样。
Reserve：当前设置为全0。
Max areas：表示该IS所支持的最大区域数量，该字段为3表示所支持的最大区域地址数为3。
IIH报文点到点
Circuit type：表示发送该PDU的层级。如果改为被置位0，那么该PDU将被忽略。
System ID（发送该PDU的IS）：是指始发该IIH的路由器的系统ID。
Holding time：是指邻居路由器等待始发路由器发送下一个IIH的时间间隔。
PDU length：是指整个PDU数据包的长度。
Local circuit ID：由始发路由器发送hello数据包时分配给这条电路，并且在路由器的接口上是唯一的。在点到点链路的另一端，hello数据包中的电路ID可能包含也可能不包含相同的值。
Area address TLV：始发路由器的区域地址。
IP interface address TLV：是指发送PDU数据包的接口地址或IP地址。
Protocol supported TLV：用来表示始发路由器支持的协议类型，如IP/CLNP/IPv6。
Restart option TLV：用于优雅重启动部分。
Point-to-point adjacency state TLV：支持三次握手功能。
Multi topology TLV：支持多拓扑功能。
Padding TLV：支持IIH填充。
LSP报文
PDU length：整个PDU的长度。
Remaining lifetime（Holdtime）：老化时间，用于标示一个LSP的新旧
范围：0—1200S
老化时间倒数计算，1200最新，0表示LSP需要老化
泛洪周期：900S
老化时间比较越小越优先，越旧越稳定
LSP ID：用于标示唯一一条LSP
组成：SYS ID + 虚节点标示 + 分片标示
SYS ID用于表示LSP的产生路由器
当虚节点标示00表示为实点LSP，非00为虚节点LSP
分片标示用于表示LSP是否被分片
- 0000.0000.0001.00-00 常规LSP。
- 0000.0000.0001.01-00 伪节点LSP。
- 0000.0000.0001.00-01 常规LSP的一个分片。
Sequence number：LSP的序列号
从0开始，每次加1，最大为2^32-1。
范围：0X00000001—–0XFFFFFFFF
序列号比较越大越优先，越大越新
Checksum：校验和
- 校验和是从LSP Remaining lifetime之后开始的，一直校验到最后。越大越新
P位：区域修复位，标示是否支持骨干区域修复，类似OSPF的虚连接，当前固定为0
ATT位：区域连接位，标示是否连接多个区域，一般在L1-L2路由器出现
OL位：overload超载位，标示路由器是否进入超载状态
IS type：路由器类型位，表示路由器支持的路由器角色
Protocol supported TLV：用来表示始发路由器支持的协议类型，如IP/CLNP/IPv6。
Area address TLV：始发路由器的区域地址。
IS reachability TLV：用来列出始发路由器的邻居。
IP interface address TLV：是指发送PDU数据包的接口地址或IP地址。
IP internal reachability TLV：路由可达信息
- 用于通告该LSP的、路由器直连的路由选择域内的IP地址和相关掩码信息。该TLV不会出现在伪节点的LSP中。
CSNP和PSNP
PDU length：整个PDU的长度。
Source-ID：始发路由器系统ID。
Start LSP-ID
- 开始于0000.0000.0000.00-00。
- 结束于ffff.ffff.ffff.ff-ff。
LSP entries：LSP摘要信息
ISIS报文与OSPF报文比较
| OSPF | ISIS | 作用 |
|---|---|---|
| Hello | IIH | 建立和维护邻居关系 |
| DD | CSNP | 通告链路状态数据库 （LSDB）中所有摘要信息 |
| LSU | LSP | 传输链路状态信息 |
| LSR\LSAck | PSNP | 请求和确认链路状态信息 |