IS

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丸趣 TV 小编给大家分享一下 IS-IS 路由协议 的示例分析，相信大部分人都还不怎么了解，因此分享这篇文章给大家参考一下，希望大家阅读完这篇文章后大有收获，下面让我们一起去了解一下吧！

IS-IS 路由协议

（Intermediate System-to-Intermediate System，中间系统到中间系统）

第一章  is-is 的协议概述
 1.  发展史
 Is-is 最早是 iso 为 osi 模型中 CLNP 而设计的协议，后来根据发展需要，也支持了 TCP/IP 协议，因此，is-is 叫做 integrated is-is 或者 dual is-is
 CLNP（connection less network protocol）是一种 ISO 网络层数据报协议，工作在网络层；主要提供无连接网络服务；使用 NSAP 地址和标题来识别网络设备；特性限制数据报停留在英特网中的时间。 2.  基本特点
 Is-is 是基于链路状态算法的 IGP 协议，它同时支持 TCP/IP 及 OSI 双重环境； a) Is-is 属于 ISO 协议族，是 CLNS 的一部分
 CLNS（无连接网络服务） CLNS 由三个协议构成： 1. CLNP 类似 tcp/ip 中的 ip 协议
 2. IS-IS  中建系统间的路由协议
 3. ES-IS 主机系统与中间系统间的协议（相当于 ip 中的 arp、icmp 等） b)  链路状态路由协议：根据路由计算方法来分
 c)  支持 OSI、IP 双层环境； d)  路由收敛速度快，结构清晰，适合于大规模网络。得到广泛应用。 e)  直接运行于链路层之上。  与大多数路由协议不同，IS-IS 直接运行于链路层之上：  数据链路层由：FEFE 标识
  报文由固定报文头和变长字段组成： IS-IS 固定报文头：Ox83
 IS-IS 变长字段：TLV 表示
 TLV（type-length-value）编码方式： 1、  编码方式高效率、扩展性好的报文编码方式；也称 CLV（code-length-value） T—type：采用不同的值定义不同类型； L-length：整个 TLV 三元组的长度
 V-value：本 TLV 的实际内容，最重要的部分
 2、 TLV 编码的有点：  可扩展性好，如果想增加对于新特性的支持，只需增加新的 TLV 类型。 3.  基本概念
 a)  协议相关术语（一）  缩略语  OSI 中的概念  IP 中对应的概念
 IS Intermediate system 中间系统  Router 路由器
 ES End system 端系统  Host 主机
 DIS Designated intermediate system Designated router（DR）  指派中间系统  OSPF 中的选举路由器
 Sys ID System ID  系统 ID OSPF 中的 router ID
 PDU Packet data unit 报文数据单元  IP 报文
 LSP Link state protocol data unit OSPF 中的 LSA  用来描述链路状态
  链路状态协议数据单元

  缩略语  OSI 中的概念  IP 中对应的概念
 NSAP Network service access point IP 地址
  网络服务访问点（网络层地址） NET Network entity title 网络实体标记
 IIH IS to is hello pdu：is 到 is 间 hello Ospf 中的 hello 报文
 PSNP  部分序列号数据包 7  Ospf 的 ack 报文或 LSR 报文
 CSNP  完全序列号数据包  OSPF 的 DD 报文
 Is-is 的 osi 网络层地址编码方式：NSAP（相当于 OSI 的网络层 CLNP）  一个 NSAP 由三个部分组成：区域地址、system ID 和 N -selector
 Area ID  区域地址  System ID NSEL
  变长  6 字节  1 字节
 System id：推荐指定方法： 192.168.1.1  转换后 1921.6800.1001
  网络标识实体：NET
 NET 是一个特殊的 NSAP 地址
 n-selector 部分为 0
 NET 是 OSI 协议栈中网络设备本身的标识
  一个 NET 至少 8 个字节，最多 20 个字节
 c) Is-is 分层
 1. Level-1：普通区域
 2. Level-2：骨干区域（Backbone）  骨干区域：是连续 Level- 2 路由器的集合；由所有的 L2（包含 L1/L2）路由器组成，注意必须是连续（连通）的；也就是说骨干区域不能有 L1； L1 和 L2 运行相同的 SPF 算法；  一个路由器可能同时参与 L1 和 L2

 1. IS-IS 允许将整个路由域分为多个区域； 2.  区域之间通过 L2（L1/L2）路由器相连接； 3.  一个路由器目前最多 3 个 area id； 4.  一个路由器只能属于一个区域，而不能像 OSPF 一样同一台路由器不同的接口属于不同的区域； 5.  对于 LEVEL- 1 路由器来说，只有属于同一区域才可以建立邻居，对于 LEVEL- 2 路由器则没有此同一区域限制； e) IS-IS 的分层路由域
 f) Level- 1 路由器（Totally stub） 1.  只与本区域路由器形成邻居
 2.  只参与本区域内的路由，只保留本区域的数据库信息（LSDB） 3.  利用本区域最近的 L1/L2 路由器作为区域外网络出口
 （缺省路由）  如何知道谁是 L1/L2 路由器？  通过 IS-IS 报文中的 att 标志位，att 位由 L1/L2 产生；  当 L1/L2 与别的路由器有连接事，他会在报文中设置 att bit 来告诉区域中的 L1 路由器，它有一个区域出口；对于 L1 路由器来说如果有多个 L1/L2，它会选择离自己最近的，对于 IP 路由来说，具体表现 L1 安装一条缺省路由在路由表中。 g) Level- 2 路由器
 1.  可以与其他区域路由器（L2 或 L1/2）形成邻居； 2.  保存 L2 的链路状态数据库 LSDB，含有所有域间路由信息； 3.  保存整个骨干区的路由信息。 h) L1/L2 路由器（ABR） 1.  可以和本区域的任何路由器形成邻居关系；可以和其他区域的 L2 或者 L1/L2 路由器形成邻居； 2.  维护两个 LSDB； 3. L1 的 LSDB 用于区域内的路由，L2 的 LSDB 用于区域间路由； 4.  完成它所有区域和骨干区域之间的路由信息交换，将 L1 的 LSDB 中的路由信息转换到 L2 的 LSDB 中，既承担 L1 的职责也承担 L2 的职责； 5.  通常位于区域边界上，类似 OSPF 中的 ABR。 i) IS-IS 协议适用的网络类型
 1. P-2- P 网络
 PPP
 2.  广播网络
 Ethernet、toekn ring 等
 3. IS-IS 不能真正支持 NBMA 网络，可以将 NBMA 链路配置成子接口来支持。子接口类型为：P-2- P 或者广播网络。 j) IS-IS 协议的 9 种报文类型
 1. IIH（IS-IS HELLO packets）建立和维护邻居关系
 a) Level-1 hello 报文（广播网络中 LEVEL-1） b) Level-2 hello 报文（广播网络中 LEVEL-2） c) Point-to-point hello 报文（非广播网络中） 2. LSP（Link state packets）链路状态报文，交换链路状态信息
 a) Level-1 LSP（level- 1 中的链路状态数据库） b) Level-2 LSP（level- 2 中的链路状态数据库） 3. CSNP（complete sequence number packets）包括 LSDB 中所有 LSP 摘要信息，从而保持相邻路由器之间的 LSDB 的同步；类似于 OSPF 中的 DD；广播网络中每 10s 发送一次，p-2- p 网络中在刚开始建立邻居的时候发送。 a) Level-1 CSNP
 b) Level-2 CSNP
 4. PSNP（partial sequence number packets）列举最近收到的一个或多个 LSP 序号，可以一次对多个 LSP 进行确认，发现 LSDB 不同步时，通过 psnp 请求邻居发送新的 LSP，作用类似 OSPF 中的 LSR 和 Lsack。 a) Level-1 PSNP
 b) Level-2 PSNP
 k)  总结问题： 1. IS-IS 协议有哪些基本特点，常用术语有哪些？ 2.  如何表示 IS-IS 网络地址？ 3. IS-IS 网络如何分层？每种类型路由器有什么作用？ 4. IS-IS 支持哪些网络类型？ 5. IS-IS 协议有哪些报文类型？第二章  IS-IS 的工作原理
 1.  邻居关系的建立
 a) IS-IS 邻居关系建立
 1.  两台 IS-IS 路由器交互协议报文实现路由功能之前必须首先建立邻居； 2.  在不同类型的网络上，IS-IS 的邻居建立方式并不相同； 3. IS-IS 邻居关系建立遵循的规则： a)  只有同一层次的相邻路由器才有可能成为邻居； b)  对于 level- 1 路由器来说要求区域号必须一致； c)  同一网段检查（在 VRP 中，isis 运行在 ip 层上，要对对方  ip 信息进行检查和收到 isis 报文的接口地址不在同一网断，将不形成邻居关系；可以避免 ip 的不可达性。） b)  广播网上的指定路由器：DIS
 1. DIS：designated IS  指定中间系统，相当于 ospf 中的 DR
 2.  功能：在广播网络中创建和更新伪节点，并负责生成伪节点的 LSP，用来描述网络上有哪些路由器。 3.  伪节点用来描述广播网络中的一个虚拟节点，并非真实路由器。 c) DIS 选举规则
 1. DIS 由 IIH（hello 报文）选举，具备最高优先级的路由器会被当选。如果所有路由器优先级相同，则最高 MAC 地址当选； 2. LEVEL- 1 和 LEVEL- 2 的 DIS 是分别选举的，选举结果可能不是同一个 DIS； 3. DIS 发送 Hello 数据报的时间间隔是普通路由器的 1 /3，这样可以保证 DIS 失效可以被快速检测到； 4. IS-IS 优先级为 0 的路由器也参加选举；而 ospf 中为 0 的路由器不参加选举； 5.  与 OSPF 不同，它的选举时抢占式，可预见的；（当一个新的路由器加入到路由域时，并符合成为 DIS 条件时，会被选举为新的 DIS） 6. IS-IS 中不存在备份 DIS，当一个 DIS 不能工作时，直接选举另一个； 7.  同一网段的所有路由器形成邻接关系（OSPF 中的 DR 和 other 之间是不形成邻接关系的） 2.  链路状态数据库范洪过程
 a)  链路状态数据单元：LSP
 1. LSP ID：由三部分组成（system ID、伪节点 ID（一字节）、LSP 分片后的编号（一字节）） Pseudo node ID：普通 LSP 为 0；pseduo node id LSP 为非 0； LSP number：分片号（产生的 LSP 大于 LSP mtu 将分片） 2. LSP sequence number：LSP 序列号
 a)  当路由器启动 is-is 时候，自己产生的 LSP 的序列号为 1； b)  当发生变化需要重新生成 LSP 的时候，新的 LSP 的序号将在前一个 LSP 序列号的基础上加 1，较大的序列号意味着 LSP 较新。 3. LSP remaining life time：LSP 的生存时间，用于老化旧的 LSP
 a) Is-is 的 LSP 的生存时间从 1200 秒倒计时到 0（OSPF） b)  这个时间减为 0 之前，如果没有接收到新的 LSP 来更新 LSDB，则这个 LSP 会从 LSDB 中清除； c)  在旧的 LSP 被从 LSDB 中清除后，它还会再保留 ZeroAgeLifetime，当这个时间也达到时，它将会被真正删除。 4. ATT 位
 a)  由 L1/L2 路由器产生，用来指明始发路由器是否与其他路由器相连。 5. OLV 过载标志位
 a)  设置了过载标志位的 LSP，虽然还在网络中扩散，但是在计算通过超载路由器的路由时不会被采用，及对路由器设置过载位后，其他路由器在进行 SPF 计算时，不会考虑这台路由器。当路由器内存不足时，系统自动在发送的 LSP 报文中设置过载标志位。 b)  完全时序协议数据单元：CSNP
 1. CSNP 分为两种：level-1 CSNP 和 level-2 CSNP
 2. CSNP 包括 LSDB 中所有 LSP 的摘要信息，用于在泛红 LSPDB 时数据库同步，从而保持相邻路由器之间的 LSDB 的同步； 3.  在广播网络上，CSNP 由 DIS 定期发送（缺省的发送周期为 10 秒） 4.  在点到点链路上，CSNP 只在第一次建立邻接关系时发送。 c)  部分协议数据单元：PSNP
 1. PSNP 分为两种：level 1 PSNP 和 level 2 PSNP
 2. PSNP 的主要功能： a)  用来请求接收最新的 LSP，当路由器从邻居接收到 CSNP 时，通过比较自己的 LSDB 如果没有同步，路由器发送 PSNP 请求响应的 LSP，以保持同步。 b)  在点到点（p-2-p）链路上路由器用来作为 ack 应答以确认收到某个 LSP
 d) Is-is 数据库交换过程
 1. LSP 报文泛红：  指当一个路由器向相邻路由器报告自己的 LSP 后，相邻路由器再将同样的 LSP 报文，传送到除发送该 LSP 路由器以外的其他邻居，并这样逐级向 LSP 传送到整个层次内的一种方式，通过这种泛红，整个层次内的每一个路由器都可以拥有相同的 LSP 信息，并保持 LSDB 的同步。 Is-is 域内所有路由器都会产生 LSP
 2.  产生新的 LSP 的时机： a)  邻接关系建立 up 或 down
 b) IS-IS 相关接口 up/down
 c)  引入的 IP 路由发生变化
 d)  区域间的 IP 路由发生变化
 e)  接口被赋了新的 metric 值
 f)  周期性更新
 e)  广播网络数据库交换

 1.  新加入的 RTC 首先发送 hello 报文，与该域路由器建立邻居关系； 2.  邻居关系建立以后，RTC 等待 LSP 超时，然后将自己 LSP 发送到组播地址， LEVEL-1：0180 C200 0014
 LEVEL-2：0180 C200 0015
  及网络上所有的邻居都将收到该 LSP； 3.  该域中的 DIP 会把收到的 RTC 的 LSP 加入到 LSDB 中，并等待 CSNP 定时器超时，并发送 CSNP 报文，进行该网络内的 LSDB 同步，CSNP 发送时间间隔缺省 10s； 4.  路由器 RTC 受到发来的 CSNP 报文，对比自己的 LSDB 数据库，发送 PSNP 报文，请求自己没有的 LSP。 5. DIS 收到该 PSNP 请求报文后，发送对应的 LSP，进行 LSDB 的同步，其中 DIS 的 LSDB 更新过程可以总结为以下四点： a) DIS 接收到 LSP，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。 b)  若数据库中的序列号小于报文中的序列号，就替换为新报文，并广播新数据库的内容。 c)  若数据库中序列号较大，就向入端口发送一个本地数据库的该 LSP 的新报文。 d)  若两个序列号相等，则不做任何事情。 f)  点到点网络数据库交换（多确认机制）
 1.  邻居关系建立，请参考点到点邻居关系的建立。 2.  第一次建立邻居时，路由器会先发送 CSNP 给对端，如果对端的 LSDB 与 CSNP 没有同步，则发送 PSNP 请求索取响应的 LSP，达到数据库同步后，路由器会启动点到点 P2P 接口上的 LSP 和 PSNP 定时器，等到 LSP 定时器超时后，发送所有的 LSP 报文。 3.  如果在 LSP 定时超时后，还没有收到对端的 PSNP 报文作为应答，则重新发送该 LSP，其中 LSDB 更新过程可以总结为以下三点： a)  如果收到的 LSP 序列号比已有的更大，则将这个新的 LSP 存入 LSDB 中，再通过一个 PSNP 报文确认收到这个 LSP，最后将这个新 LSP 接着发送到其他邻居。 b)  如果收到的 LSP 和已有的具有相同的序列号，则直接通过一个 PSNP 报文确认收到此 LSP。 c)  如果收到的 LSP 比已有的序列号更小，则直接给对方发送自己版本的 LSP，然后等待对方给一个 PSNP 报文做回答。第三章  IS-IS 的路由计算
 1. IS-IS 路由计算
 a)  链路状态协议路由算法
  通过可靠的扩散算法各路由器将其它路由器扩散来的拓扑信息收集起来，组成一张一致的、完整的拓扑图，依靠 SPF 算法来计算出自己的路由表。 2.  路由 ***：Route Leaking
 a)  路由 ***
 1. Level- 1 区域只能和 level- 2 区域相连
 2.  不同的 level- 1 区域之间并没有相连
 3. Level- 1 区域的路由信息通过 L1/L2 路由器通告给 level-2，因此 L1/L2 和 L2 路由器知道整个路由域的路由信息。但是在缺省情况下，L2 路由器并不将自己知道的其他 LEVEL- 1 区域以及骨干路由的信息通告给 level- 1 区域，这样 level- 1 区域将不了解本区域以外的信息，可能导致对本区域以外的地址选择最佳的路由；为解决上述问题，IS-IS 提供了路由 *** 功能，使 L2 路由器可将移植的其他 L1 区域以及 L2 区域的路由信息通告给指定的 L1 区域。 b)  次优路由
  如下图所示：  如果没有路由 ***，RTA 要到达 RTF，由于 RTA 并不知道本区域外部的路由，所以发往非本区域的报文，都是通过最近的 L1/L2 路由器 RTC 产生的缺省路由发送出去，这样 RTA 到 RTF 的花销为 10+30+10=50；  而 RTA 到 RTF 的最佳路径应该是 RTA-RTB-RTD-RTE-RTF, 因为这条路径的花销为 40，这就造成了次优路由。  为了解决这个问题，此时分别在 RTC 和 RTD 的 L1/L2 路由器上执行 inport route isis level-2 into level-1  命令，使用了路由 *** 后，再重新 tracert 一下，发现走的是最有路径。第四章  isis 与 ospf 的比较
 1. IS-IS 和 OSPF 协议比较总结（一）  比较点  IS-IS OSPF
  最早为 IP 设计的   否   是
  链路状态 IGP  是   是
  直接运行在链路上   是   否
  有区域概念   是   是
  适合大型网络   是   是
  有指定路由器   是   是
 DR 选举时可确定的   是   否
  抢占式的   非抢占式
  优先级 0   优先级 0
  可以参加选举   不参加选举
  产生 LSP 描述网络结构   是   是
  支持 IP 协议   是   是
  支持非 IP 协议   是   否
  划分区域方式  Level 划分   接口划分
 2. IS-IS 和 OSPF 协议比较总结（二）  比较点  IS-IS OSPF
  使用范围   大型 ISP 中   在企业网和 isp 中普遍使用
  复杂度   产生更少的 LSPs  产生更多的 LSAs
  一般使用一个区域   一般配置多个区域
  可扩展性   可以支持相当大的单个区域   比较大的网络一般划分为多个区域
  对流量工作的支持   扩展支持   扩展支持
  可调节性   非常好   好

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