1. Intermediate System to Intermediate（中间系统到中间系统）特征

• 与 OSPF 一样，也是采用 SPF 算法（迪杰斯特拉算法 Dijkstra），基于 IGP 协议、链路状态的路由协议
• 采用「TLV」结构，扩展性好
  • 对 IPv6 的支持不需要对协议做大改动，只需要扩展新的 TLV 或 子TLV 就可以支持新的协议和特性
  • 支持 IPv6、TM、MT 等协议和特性
• 原始 ISIS 不支持 IP 地址，改进后既支持［CLNP 也支持 IP］（集成化 ISIS）
• 集成 ISIS 可以支持纯 CLNP 网络或者纯 IP 网络，或者运行 CLNP 和 IP 的双重网络
• ISIS 是 ISO 定义 OSI 协议栈中的无连接网络服务「CLNS」，用于动态路由数据包。由三个协议构成
  • CLNP：无连接网络协议，是 OSI 传输层服务（协议栈）。类似于 IP 协议栈的 TCP/IP 传输层服务（为 TCP/IP 传输层服务）
  • ISIS：中间系统（路由器）间的路由协议。类似于 IP 中的 OSPF
  • ESIS：边界到中间系统的协议。类似于 IP 中的 ARP、IGMP（RD）等
• ISIS 通过「MAC 地址」标识邻居
• ISIS Hello time 和 Dead Time 不一致不会影响邻居的建立
• ISIS 没有内外部路由区分，优先级都为「15」
• ISIS 在 MA 中通过目的组播 MAC 地址交互协议报文
  • Level-1： 0180-C200-0014
  • Level-2： 0180-C200-0015
• 默认级别是 Level-1/2，Level-1 和 Level-2 分别采用 SPF 算法，分别生成最短路径树 SPT
• ISIS 是「基于设备」来划分区域的，每个链路可以属于不同的区域，单个区域没有骨干和非骨干的概念
• ISIS 只支持 Broadcast 和 P2P（PPP、HDLC等）两种网络类型，P2P 采用 240 TLV
  • 在 NBMA 等特殊环境下，可以通过创建子接口支持 P2P 的网络类型
• ISIS 默认情况下，引入的 Metric = 64、内部 Metric = 10。如果修改 Cost-style 为 Wide，引入 Metric = 0、内部 Metric = 10
• ISIS 的 IIH 每「10s」周期发送，Holding 时间为「30s（IIH的3倍关系）」。IIH 时间或 Holding 时间与邻居不一致，不会影响邻居建立，会自动协商（以周期时间小的为主）
• ISIS 只能在接口下进行路由的宣告
• 区域扁平化、收敛极快、承载庞大，一般应用于大型网络，承载 BGP 协议
• P2P 网络下，设备通告每条 LSP 都会生成对应的 SRM 值，只有收到对应的 PSNP 后才会进行撤销；当设备收到 LSP 时，会为每条 LSP 生成对应 SSN，表示需要回复对应的 PSNP
• ISIS 在网络设计时必须保证 Level-2 路由器是连续的「不能被分割，因为没有 Virtual Link」；保证所支持的多个路由协议是连续的

  2. OSI 与 IETF 术语对比

3. ISIS 地址结构

1）NSAP（网络服务访问点）

• 是 OSI 协议中用于定位资源的地址，相当于 OSI 的网络层协议 CLNP 地址（类似于 IP 地址的概念）
• NSAP 可以支持多种协议
• NSAP 总长度最多「20」字节，最少「8」字节

• NSAP 由 IDP 和 DSP 组成，长度都是可变的

  • IDP（AFI 必须携带，IDI 可以省略）
    • AFI：用来表示地址分配机构和地址格式
    • IDI：用来标识域
  • DSP（System ID 和 SEL 必须携带，High Order DSP 可以省略）
    • High Order DSP：用来分隔区域
    • System ID：用来区分主机
    • SEL：用来表示服务类型

      2）NET 地址

• NET 地址是一个特殊的 NSAP 地址（NET 地址中最后一个字段 SEL = 00，标识基于 IP）

• 在设备上配置 ISIS 时，只需要考虑 NET 地址，没有 NET 地址 ISIS 无法运行
• NET 地址包含了 Area ID + System ID + SEL（例如：49.0000.1111.1111.1111.00）
  • AFI + IDI + High Order DSP 相当于 OSPF 的 Area ID（最小 = 1Bit，最大 = 13Bit）
    • ISIS 私有 AFI 号：49
    • 不同区域之间只能建立 Level-2 邻居关系
    • 相同区域之间既可以建立 Level-1，也可以建立 Level-2 邻居关系
  • System ID 相当于 OSPF 的 Router ID，唯一标识一台主机或路由器（固定为 6Bit）
    • 必须在整个区域和域中的 Level-2 上保持唯一（不能冲突，否则会影响邻居建立）
  • SEL 相当于 TCP 的端口号，固定为 00 标识基于 IP
• 一个设备至少有一个 NET 地址，最多配置 3 个 NET 地址
  • 配置多个 NET 地址时 System ID 必须相同
  • 在 Level-1 中建立连接时，Area ID 必须相同
  • 在 Level-2 中建立连接时，Area ID 可以不同

    4. ISIS 的特性

1）区域和路由器级别

接口下修改级别，需要进程级别下包括了接口的级别才有效（接口级别需要兼容进程级别）

• ISIS 有两个 Area，分别对应两种级别
  • 非骨干区域（一般不用）：对应 Level-1
  • 骨干区域（一般只用该区域）：对应 Level-2
• Level-1 路由器
  • Level-1 只负责区域内的路由，只能与相同区域的Level-1 或 Level-2 形成邻居关系
  • Level-1 不能学习到 Level-2 的路由，因为「Lelvel-1 是作为叶子」挂在到「Level-2」网络（默认）
• Level-2 路由器
  • Level-2 负责区域间的路由，可以与同区域或不同区域的 Level-2 或 Level1/2 形成邻居关系
  • Level-2 的 LSDB 包含 ISIS Domain 的所有路由信息，Level-2 必须是连续的
  • Level-2 可以学习到 Level-1 的路由

• Level-1/2 路由器

  • Level-1/2 同时维护两个级别的 LSBD
  • Level-1/2 既可以学习到 Level-1 也可以学习到 Level-2 的路由，相当于 OSPF 中的 ABR
    • 如果 Level-2 和 Level-1/2 设备之间相连，Level-1 和 Level-1/2 路由器建立连接，Level-2 会将 LSP 的 ATT = 1，Level-1 路由器收到后会自动生成一条默认路由指向 Level1/2 路由器

      2）路由器角色类型

      在 Broadcast 中高效的同步数据库

• DIS（指定中间路由器）

  • Lelvel-1 和 Level-2 的 DIS 是分别选举的，可以为不同级别的 DIS 设置不同的优先级，默认优先级是「64」
  • 优先级为 0 时，也会参与选举，而且 DIS 支持「抢占」
    • DIS 是用来同步 LSDB 的，保证所有设备的 LSDB 都相同
    • 同一网段上同一级别的路由器会建立全互联（Full 状态）关系（包括所有非 DIS 设备，不区分邻居和邻接关系）
    • DIS 发送 Hello 时间间隔「10/3」秒（华为是 3s，所以 ISIS 中不需要备份 DIS），而其他非 DIS 设备「10s」发送一次 Hello 报文
  • DIS 会收集所有的 LSP，形成一个 CSNP。只有 DIS 才会「每 10s」发送一次 CSNP 消息
• 伪节点
  • 由 DIS 来创建和更新伪节点
  • 伪节点负责生成伪节点 LSP，收集所有的 LSP 信息用来描述网络上的所有设备
• DIS 的选举
  1. 比较优先级，越大越优（默认 64，优先级范围 0~127）
  2. 比较 MAC 地址，越大越优
• DIS 在 Broadcast 网络中的作用：DIS 定期发送 CSNP 用于「同步和隐式确认」
• ISIS-DIS 与 OSPF-DR 对比 | 类比点 | IDIS | DR | | —- | —- | —- | | 选举优先级 | 所有优先级都可以参与选举（默认优先级 64） | 优先级为 0，不参与选举（默认优先级 1） | | 选举等待时间 | 2 个 Hello 报文间隔 | 40s | | 备份 | / | 有 BDR | | 邻接关系 | 所有设备之间都是邻接关系 | DRohter 之间是 2-Way 关系，DRother 与 DR 和 BDR 之间是 Full 关系 | | 抢占性 | 支持抢占 | 不支持抢占 | | 作用 | 周期发送 CSNP，保障 MA 网络的 LSDB 同步（DIS 每 10/3 秒发送一次） | 主要减少 LSA 泛洪 |

3）认证

OSPF 的认证在 Header 中，而 ISIS 的认证是采用 TLV 10 挂在到报文中的

• 支持的认证方式
  • 明文认证：将密码直接加入到报文中，安全性不高
  • MD5 认证：通过 MD5 计算后在加入到报文中，提高密码安全性
  • Keychian 认证：通过随时间变化的密码链表来提升网络安全性
• 接口认证（影响邻居和所有级别的路由）：只对 Level-1/2 的 Hello 报文进行认证
  1. 发送带认证 TLV 的 Hello 报文，并对收到的报文进行认证检查
  2. 发送带认证 TLV 的 Hello 报文，不对收到的报文进行认证检查（send-only）
• 区域认证（只影响 Level-1 的路由）：对 Level-1 的 SNP 和 LSP 报文进行认证（可以设置 LSP 和 SNP 分开认证）
  1. 发送带认证 TLV 的 LSP 报文，并且对收到的 LSP 报文进行认证检查
  2. 发送带认证 TLV 的 LSP 和 NSP 报文，并对收到的 LSP 和 NSP 报文进行认证检查
  3. 发送带认证 TLV 的 LSP 和 SNP 报文，不对收到的 LSP 和 SNP 报文进行认证检查
  4. 发送带认证 TLV 的 LSP 和 SNP 报文，只检查收到的 LSP 报文认证，不检查收到的 SNP 报文认证
• 路由域认证（只影响 Level-2 的路由）：对 Level-2 的 SNP 和 LSP 报文进行认证
  • 与区域认证一致，可以分别设置 LSP 和 SNP 的认证

    5. ISIS Message

1）Message Type

ISIS 有 3 种报文类型，9 种报文

• IIH（Hello PDU）：用于建立和维护邻居关系
  • Level-1 IIH
  • Level-2 IIH
  • P2P IIH（非广播网络使用）
• LSP PDU：用于交互链路状态信息
  • Level-1 LSP
  • Level-2 LSP

• SNP PDU：用于维护 LSDB 的完整性和同步（为摘要信息）

  • PSNP（完全序列号协议数据单元，用于同步 LSP）
    • Level-1 PSNP
    • Level-2 PSNP
  • CSNP（部分序列号协议数据单元，用于请求和确认 LSP）
    • Level-1 CSNP
    • Level-2 CSNP

      2）ISIS Message Header

      ISIS分为 “通用报文头部” 和 “专用报文头部”

• ISIS 所有的报文结构都有相同的 PDU 格式

① Generic Message Header

Generic Message Header 格式解析

• Intradomain Routeing Protocol Discriminator：域内路由选择协议鉴别符
• Length Indicator：ISIS 头部报文长度
• Version/Protocol ID Extension：版本/协议扩展标识符
• ID Length：NSAP 地址或 NET 中 System ID 的长度
• PDU Type：PDU类型
  • 15 = L1 Hello IIH
  • 16 = L2 Hello IIH
  • 17 = P2P Hello IIH
  • 18 = L1 LSP
  • 20 = L2 LSP
  • 24 = L1 CSNP
  • 25 = L2 CSNP
  • 26 = L1 PSNP
  • 27 = L2 PSNP
• Version：版本号

• Maximum Area Address：最大支持的区域个数（最大 NET 地址数量）

  ② TLV 结构

  TLV = CLV：Type-Length-Value（类型-长度-值） = Code-Length-Value（编码-长度-值）

• 报文中的可变长字段部分是由多个三元组组成的

• TLV Code 编码对应PDU类型

3）IIH Message

用于邻居发现、协商参数并建立邻居关系，收敛完成后用于保活，与 OSPF 相同，通过 Hello 包交互并协商各种参数（Level-1/Level-2、Hold Time、网络类型、支持协议、区域号、系统ID、PDU 长度、接口 IP 等）

• Broadcast 网络中 Level-1 使用目的组播 MAC（0180-C200-0014）交互报文
• Broadcast 网络中 Level-2 使用目的组播 MAC（0180-C200-0015）交互报文
• ISIS Hello time 和 Dead Time 不一致不会影响邻居的建立

• 非广播网络中则使用 P2P IIH 交互 Hello 报文。P2P IIH 中与 OSPF 的 DR 一样，不需要选举 DIS，所以没有 DIS（伪节点）字段

  ① Broadcast IIH Message（Levle-1 and Level-2）

  
  Broadcast IIH Message 格式解析

• Reserved/Circuit Type：级别类型

  • 01 = Level-1
  • 10 = Level-2
  • 11 = Level-1/2
• Source ID：发送 Hello 报文的设备 System ID
• Holding Time：死亡时间，默认30s（是 Hello Time 的三倍）
• PDU Length：报文总长度，由通用头部长度 + IIH 报文长度
• Priority：优先级，用于选举 DIS，越大越优先，默认「64」

• LAN ID：DIS 和伪节点的 System ID

  ② P2P IIH Messgae

  
  P2P IIH Message 格式解析

• Reserved/Circuit Type：级别类型

  • 01 = Level-1
  • 10 = Level-2
  • 11 = Level-1/2
• Source ID：发送 Hello 报文的设备 System ID
• Holding Time：死亡时间，默认30s（是 Hello Time 的三倍）
• PDU Length：报文总长度，由通用头部长度 + IIH 报文长度

• Local Circuit ID：本地链路 ID，用于标识不同链路，便于区分拓扑

  4）LSP PDU Message（Level-1 and Level-2）

  Level-1 和 Level-2 的 LSP 报文格式相同

• LSP 分为实节点 LSP 和伪节点 LSP（伪节点 LSP 只存在广播链路）。实节点 LSP 相当于 OSPF 的 LSA（LSU），伪节点 LSP 相当于 OSPF 的 Type 2 LSA

  • Level-1 LSP 由 Level-1 路由器传送
  • Level-2 LSP 由 Level-2 路由器传送
  • Level-1/2 路由器既可以传送 Level-1 和 Level-2 的 LSP
• LSP 中包含了两个重要字段
  • ATT 字段：用于标识 L1/2 路由器告知 L1 路由器自动生成指向 L1/2 路由器的默认路由
  • IS-Type 字段：用来表示生成此 LSP 的 ISIS 类型是 Level-1 还是 Level-2
• 与 OSPF 不同，ISIS 的 LSP 刷新时间是倒计时

LSP PDU Message 格式解析

• PDU Length：LSP PDU的总长度
• Remaining Lifetime：LSP的剩余生存时间
• LSP ID：由 System ID、DIS ID 和 LSP 分片后的编号组成
• Sequency Number：LSP的序列号
• Checksum：LSP的校验和
• P（Partition Repair）：只在 L2 LSP中有效，表示是否支持自动修复区域分割
• ATT（Attachment）：由Level-1-2路由器产生，表明是否与其他区域相连
  • Default：缺省度量
  • Delay：时延度量
  • Expense：代价度量
  • Error：差错度量
• OL（LSDB Overload）：过载标志位，当路由器内存不足时，自动下发该字段为 1 的 LSP

• IS Type： 生产 LSP 的路由器角色类型

  5）SNP PDU Message

  ① CSNP（Levle-1 and Level-2）

  用于同步 LSP，相当于 OSPF 的 DD 报文

• CSNP 包括 LSDB 中所有 LSP 的［摘要信息］，可以在相邻路由器间保持 LSDB 的同步

• CSNP 在 P2P 下只发送一次，在广播下每「10s」周期性由 DIS 发

CSNP PDU Message 格式解析

• PDU Length：CSNP PDU 的长度
• Source ID：生成该 CSNP 的 System ID
• Start LSP ID：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

  ② PSNP（Levle-1 and Level-2）

  PSNP 包含部分 LSDB 中的 LSP 摘要信息，能够对 LSP 进行请求和确认。在 Broadcast 中相当于 OSPF 的 LSR（请求作用），在 P2P 中相当于 OSPF 的 LSR 和 LSAck（请求和确认作用）

PSNP PDU Message 格式解析

• PDU Length：CSNP PDU 的长度
• Source ID：生成该 CSNP 的 System ID

  6. 路由计算

1）建立邻居关系

ISIS 两个邻居路由器只需要交互 IIH 就认为形成了邻接关系。而 OSPF 中，两台路由器交互了 Hello（2-Way） 后只形成邻居关系，只有交换完成 LSA 才会进入 Full 状态，标识为邻接关系

① 建立邻居关系的条件

• 建立条件
  • 相同的网络类型
  • 同一网段
  • 同一层次
  • 整个邻居ISIS区域中，System ID不能冲突
  • 相连邻居的接口不能为被动端口
  • 认证正确
  • 相同的MTU值
• Level-1 级别邻居关系的建立条件
  • Area ID 需要一致
  • Level-1 路由器可以和 Level-1 路由器建立 Level-1 邻居关系
  • Level-1 路由器可以和 Level-1/2 路由器建立 Level-1 邻居关系
• Level-2 级别邻居关系的建立条件
  • Area ID 可以不一致
  • Level-2 路由器可以和 Level-2 路由器建立 Level-2 邻居关系
  • Level-2 路由器可以和 Level-1/2 路由器建立 Level-2 邻居关系

• 在 P2P 中，System ID 长度要一致，最大区域地址要相同

  ② Broadcast 网络的邻居关系建立

• 因为广播网络需要选举 DIS，在邻居关系建立后，路由器会等待两个 Hello 报文间隔，进行选举 DIS

• 在广播网络的 LSP 中，倒数第三位 = 非0，表示是伪节点 DIS。最后一位 = 1，表示是分片 LSP（1 条 LSP 无法承载，所以分片）
• 三次握手（3-Way）建立过程，包含 6 TLV（有邻居的 MAC 地址）

1. RTA 发送广播 IIH，在 IIH 中添加上自己的 MAC 地址，报文中没有邻居的标识
2. RTB 收到报文后，将自己的邻居状态标识为 Initialized 后，回复 IIH 时添加上邻居的 MAC 地址（标记出 RTA 是 RTB 的邻居）
3. RTA 收到报文后，将自己与 RTB 的邻居状态标识为 Up，向 RTB 回复 IIH 时添加上邻居的 MAC 地址（标记出 RTB 是 RTA 的邻居）
4. RTB 收到报文后，将自己与 RTA 的邻居状态标识为 Up，然后成功建立邻居关系

   ③ P2P 网络的邻居关系建立

• P2P 链路上，邻居关系的建立不同于广播链路，会分为两次握手和三次握手机制（默认是三次握手机制，并且兼容两次握手机制）
• 两次握手存在的问题：与对端的链路单方向 Down，设备之间邻居关系能正常建立，但会影响 SPF 算法，导致数据包仍然会发往 Down 的链路
• 两次握手（2-Way）建立过程

• 只要设备收到对端发来的 Hello 报文，就将接口 UP，表示建立邻居关系（广播网络也适用）
  • 三次握手（3-Way）建立过程，包含 240 TLV（有邻居的 System ID）

1. RTA 发送广播 IIH，报文中没有邻居的标识
2. RTB 收到报文后，将自己的邻居状态标识为 Initialized 后，向 RTA 回复 IIH 时添加上邻居的 System ID（标记出 RTA 是 RTB 的邻居）
3. RTA 收到报文后，将自己与 RTB 的邻居状态标识为 Up，向 RTB 回复 IIH 时添加上邻居的 System ID（标记出 RTB 是 RTA 的邻居）
4. RTB 收到报文后，将自己与 RTA 的邻居状态标识为 Up，然后成功建立邻居关系

   2）LSP 交互过程和同步

   链路信息交换与 OSPF 不同，ISIS 交互链路状态的基本载体是 LSP（链路状态协议数据单元）。LSP 是单独存在的报文，而 OSPF 的 LSA 是由 LSU 承载的

① 触发 LSP 的条件

• LSP 的正常刷新时间间隔「900s（15min）」、老化时间「1200s（20min）」、LSP 重传时间「5s」。当一条 LSP 到达 1200s，进行老化后，还需要等待 60s 的零老化时延

• 什么情况下会触发新的 LSP

  • 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

    ② Broadcast DIS 同步和 LSP 新旧比较

• DIS 会收集所有 LSP 并每隔 10s 泛洪 CSNP，每个设备收到 CSNP 后对比自身的 LSDB 是否完整，如果发现缺少了某条 LSP，会发送 PNSP 用于请求该条 LSP，DIS 收到后会响应 LSP，对端收到 LSP 不需要确认（因为 DIS 会定期泛洪 CSNP，相当于［隐式确认］）

• 同步过程

1. C 首先发送 Hello 报文，与该广播域中的路由器建立邻居关系
2. 建立邻居关系之后，C 等待 LSP 刷新定时器超时，然后将自己的 LSP 发往组播地址（Level-1：0180-C200-0014；Level-2：0180-C200-0015）。这样网络上所有的邻居都将收到该 LSP
3. DIS 会把收到 C 的 LSP 加入到 LSDB 中，并等待 CSNP 报文定时器超时发送 CSNP 报文，进行该网络内的 LSDB 同步
4. C 收到 DIS 发来的 CSNP 报文，对比自己的 LSDB，然后向 DIS 发送 PSNP 报文请求自己没有的 LSP
5. DIS 收到该 PSNP 报文请求后向 C 发送对应的 LSP 进行 LSDB 的同步（不需要确认，等待下一次 CSNP 进行隐式确认）
   • LSP 新旧比较

• DIS 接收到 LSP，如果 LSDB 中没有对应的记录。则加入到 LSDB，并组播更新最新 LSDB
• 比较 LSP 中剩余老化时间是否为 0 ，如果为 0 ，该 LSP 为最优
• 比较 LSP 中的 Sequence（越大越新）
  • 若收到的 LSP Sequence > 本地 LSP Sequence，则替换为新的报文，并组播更新最新 LSDB
  • 若收到的 LSP Sequence < 本地 LSP Sequence，则向入端口发送本地 LSP 报文
• 若两个 Sequence 相等，就比较 Remaining Lifetime（越小越新）
  • 若收到的 LSP Remaining Lifetime = 0，则替换为新的报文，并组播更新最新的 LSDB
  • 若收到的 LSP Remaining Lifetime ≠ 0，则向入端口发送本地 LSP 报文
• 若 Remaining Lifetime 相等，就比较 Checksum（越大越新）
  • 若收到的 LSP Checksum > 本地 LSP Checksum ，则替换为新的报文，并组播更新最新的 LSDB 内容
  • 若收到的 LSP Checksum < 本地 LSP Checksum ，则向入端口发送本地 LSP 报文
• 若序列号、剩余寿命、校验和都相等，则不转发该报文

  ③ P2P DIS 同步和 LSP 新旧比较

• 建立邻居关系后就开始发送 CSNP，对端响应 PSNP 请求索取相应的 LSP
• 本端发送请求的 LSP 后并启动 LSP 重传定时器，等待对端响应 PSNP（如果定时器超时也为收到对端的 PSNP，则重新发送，直到收到对端的确认 PSNP）
• 现实抓包中，建立邻居关系后，相互发送 LSP 进行同步，通过 PSNP 确认收到的 LSP，然后相互发送一次 CSNP［P2P 唯一发送一次］
• 同步过程

1. A 先与 B 建立邻居关系
2. 建立邻居关系之后，A 与 B 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
3. B 向 A 索取相应的 LSP。A 发送 B 请求的 LSP 的同时启动 LSP 重传定时器，并等待 B 发送的 PSNP 作为收到 LSP 的确认
4. 如果在接口 LSP 重传定时器超时后，A 还没有收到 B 发送的 PSNP 报文作为应答，则重新发送该 LSP 直至收到 PSNP 报文
   • LSP 新旧比较

• 比较 LSP 中剩余老化时间是否为 0 ，如果为 0 ，该 LSP 为最优
• 比较 LSP 中的 Sequence（越大越新）
  • 若收到的 LSP Sequence > 本地 LSP Sequence，则替换为新的报文，并组播更新最新 LSDB
  • 若收到的 LSP Sequence < 本地 LSP Sequence，则向入端口发送本地 LSP 报文
• 若两个 Sequence 相等，就比较 Remaining Lifetime（越小越新）
  • 若收到的 LSP Remaining Lifetime = 0，则存入到 LSDB 中并发送 PSNP 报文来确认收到此 LSP
  • 若收到的 LSP Remaining Lifetime ≠ 0，则向对方发送本地 LSP 报文，然后等待对方回复的 PSNP 作为确认
• 若两个 Remaining Lifetime 相等，就比较 Checksum（越大越新）
  • 若收到的 LSP Checksum > 本地 LSP Checksum，则存入到 LSDB 中并发送 PSNP 报文来确认收到此 LSP
  • 若收到的 LSP Checksum < 本地 LSP Checksum ，则向对方发送本地 LSP 报文，然后等待对方回复的 PSNP 作为确认
• 若序列号、剩余寿命、 Checksum 都相等，则不转发该报文

  3）执行 SPF 路由计算

• 以自身为根，计算出到达整个 ISIS 中（目标网络）的最短路径树

  7. 增强特性

1）区域间路由

• Level-1/2 设备使用 ATT = 1 字段标识 Level-1 设备自动生成默认路由

• Level-1/2 设备与对端在同一区域是不会向 Level-1 设备下放默认路由。必须是不同区域，Level-1/2 设备才会将 ATT 字段置位

  • Level-1/2 设备会把 Level-1 的明细路由以叶子节点方式挂载在 Level-2 的 LSP 上，并处于 Level-2 的 LSDB 中（Level-2 设备通过 SPF 计算后，可以计算出到达 Level-1 设备的明细路由）

    2）路由渗透

    Level-1/2 路由器将 Level-2 的路由信息渗透到 Level-1，可以避免 Level-1 中的次优路径问题和防环

• Level-1 设备只会计算到达 Level-1/2 设备的开销，无法知道全局开销，所以造成次优路径

• 使用 “**U-bit**“ 位用于防止渗透后产生环路

  • U-bit = 1：不会再将 Level-2 渗透到 Level-1 的路由在传递到原始区域

    3）路由过载

• 使用 “OL-bit” 标识过载状态。标志为过载状态后，其他设备在进行 SPF 计算时不会使用该设备作为转发，只计算该设备上的直连路由

  • 只有对去往该设备直连的流量才会把数据包发往该设备
  • 只针对于过路路由
• 一般用在承载 BGP 的核心 ISIS

• 除了设备异常或 CPU 占用过高自动进入过载状态，也可以手动配置进入过载状态

  4）Wide Metric

  ISIS 默认情况下，引入的 Metric = 64、内部 Metric = 10。如果修改 Cost-style 为 Wide，引入 Metric = 0、内部 Metric = 10

• Wide 接口开销扩展到 16777215、路由开销扩展到 4261412864

• 只有宽度量值才能识别 Tag，窄度量值不识别 Tag 标签（窄度量分为默认度量、延时度量、差错度量、开销度量）
  • 窄度量默认 1字节
    • 7bit=up/down
    • 6bit=内部和外部度量（默认内部）
    • 5-0bit=用于标识度量值，所以导致接口可以配置的最大开销63，链路上整体开销最大1024
• 窄度量 Narrow
  • 2 TLV：用来携带邻居信息
  • 128 TLV：用来携带域内 ISIS 路由信息
  • 130 TLV：用来携带域外 ISIS 路由信息
• 宽度量 Wide
  • 22 TLV：用来携带邻居信息
  • 135 TLV：用来携带 ISIS 路由信息，并可以携带 Sub TLV
• 发送和接收的类型 | 开销类型 | 接收 | 发送 | | —- | —- | —- | | narrow（窄度量模式） | narrow | narrow | | narrow-compatible（窄度量兼容模式） | narrow 或 wide | narrow | | compatible（完全兼容模式） | narrow 或 wide | narrow 或 wide | | wide-compatible（宽度量兼容模式） | narrow 或 wide | wide | | wide（宽度量模式） | wide | wide |

5）网络收敛特性

• 增量最短路径优先级算法 I-SPF（针对节点）
  • 当网络拓扑发生变化时，只针对受影响的节点进行路由计算，而不对所有节点重新进行 Full-SPF 计算，从而加快路由计算时延。除了第一次计算时需要计算全部节点外，每次只计算受到影响的节点
    • 对 OSPF 来说：P2P、Transnet、Virtual Link 发生变化都会运行 I-SPF 算法
    • 对 ISIS 来说：只有 NET 地址变化才会运行 I-SPF 算法
• 部分路由计算RPC（针对路由，在 I-SPF 之上）
  • 当网络上路由发生变化时，只针对发生变化的路由进行重新计算（只针对叶子进行计算，因为叶子是挂载到骨干上的）
    • 对 OSPF 来说：只有 Stub 节点发生变化才会运行 RPC 算法
    • 对 ISIS 来说：只要 NET 地址没有发送变化都只会允许 RPC 算法
  • PRC的原理与 I-SPF 相同，都是只对发生变化的路由进行重新计算。不同的是，PRC 不需要计算节点路径，而是根据 I-SPF 算出来的 SPT 来更新路由。在路由计算中，叶子代表路由，节点则代表路由器。如果 I-SPF 计算后的 SPT 改变，PRC 会只处理那个变化的节点上的所有叶子；如果经过 I-SPF 计算后的 SPT 并没有变化，则 PRC 只处理变化的叶子信息
• 智能定时器
  • 当网络频繁发送变化时，会消耗系统大量的 CPU 资源进行 SPF、LSP 计算。可以自动延长定时器间隔时间（一般缺省为 5 秒），降低对其他业务的影响
  • 该定时器首次超时是一个固定的时间。如果在定时器超时前，又有触发定时器的事件发生，则该定时器下一次的超时时间会增加
    • SPF 计算智能定时器
    • LSP 生成智能定时器
• 快速扩散
  • 边学边发，减轻大量 LSP 一起发送对网络设备带来冲击。在路由计算之前，先将小于指定数目的 LSP 扩散出去，加快 LSDB 的同步过程
  • 缺省情况下，接口发送LSP报文最小间隔时间 50ms，最大发送条目 10

• 优先级收敛

  • 匹配指定的 IP 前缀路由，让特定的路由优先级较高，使得这些路由快速收敛。从而使关键业务受到的影响减小
    • Critical：最高级别
    • High：高级别
    • Medium：中等级别，32位主机默认
    • low：低级别，其他路由默认

      6）等价路由权重值

• 当网络中有多条冗余链路时，可能会出现多条等价路由（到达某一目的网段有多条等开销路径）

• 可以通过修改每条等价路由权重值（优先级），在不修改接口开销的情况下，明确指定路由的下一跳，使得该路由被优选

  8. LSP 分片扩展

1）LSP 工作原理

• 当 ISIS 发布的报文 PDU 信息过大，会生成 LSP 分片用来携带更多的 ISIS 信息。LSP 分片由 LSP ID 中的 LSP Number 字段标识，最多产生 256 个 LSP 分片（字段的长度是 1 字节）
  • 初始系统（Originating System）：实际运行 ISIS 协议的路由器（真正的 ISIS 进程），允许一个单独的 ISIS 进程像多个虚拟路由器一样发布 LSP
  • 系统 ID（Normal System-ID）：初始系统的系统 ID，每个系统 ID 都标识一个系统
  • 虚拟系统（Virtual System）：由附加系统 ID 标识的系统，用来生成扩展 LSP 分片，这些分片在其 LSP ID 中携带附加系统 ID
  • 附加系统 ID（Additional System-ID）：虚拟系统的系统 ID，由网络管理器统一分配
  • 24 号 TLV（IS Alias ID TLV）：表示初始系统与虚拟系统的关系

• 每个系统 ID 都标识一个系统，每个系统都最多可生成 256 个 LSP 分片。通过增加附加系统 ID，可以最多配置 50 个虚拟系统，从而使得 IS-IS 进程最多可生成 13056 个LSP分片

  • 使能分片扩展功能之后，如果存在由于报文装满而丢失的信息，系统会提醒重启 ISIS
  • 重启之后，初始系统会尽最大能力装载路由信息，装不下的信息将放入虚拟系统的 LSP 中发送出去，并通过 24 号 TLV 来告知其他路由器此虚拟系统和自己的关系

    2）LSP 分片工作模式

    

    ① Mode-1

    用于网络中的有路由器不支持LSP分片扩展特性

• 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。虚拟系统发布的 LSP 也包含到初始系统的链路信息（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）。是为了兼容不支持分片扩展的老版本所做的一个过渡模式。在老版本中，IS-IS 无法识别 IS Alias ID TLV，所以虚拟系统的 LSP 必须表现的像一个普通 IS-IS 发出的报文

  • RouterB 是不支持分片扩展的路由器，RouterA 设置为 Mode-1 模式的分片扩展
  • RouterA1 和 RouterA2 是 RouterA 的虚拟系统，RouterA 将一部分路由信息放入 RouterA1 和 RouterA2 的 LSP 报文中向外发送
  • RouterB 收到 RouterA、RouterA1 和 RouterA2 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 RouterA 到 RouterA1 和 RouterA2 的开销都是 0，所以，RouterB 到 RouterA 的路由开销值与 RouterB 到 RouterA1 和 RouterA2 路由开销值都相等

• 注意：

  • 虚拟系统的 LSP 中包含和原 LSP 中相同的区域地址和过载标志位。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

    ② Mode-2

    用于网络中所有路由器都支持LSP分片扩展特性

• 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。在该模式下工作的 IS-IS，可以识别 IS Alias ID TLV 的内容，并作为计算 SPT 和路由的依据

  • RouterB 是支持分片扩展的路由器，RouterA 设置为 Mode-2 模式的分片扩展
  • RouterA1 和 RouterA2 是 RouterA 的虚拟系统，RouterA 将一部分路由信息放入到 RouterA1 和 RouterA 2的 LSP 报文中向外发送
  • 当RouterB 收到 RouterA1 和 RouterA2 的 LSP 时，通过 IS Alias ID TLV 知道它们的初始系统是 RouterA，则把 RouterA1、RouterA2 所发布的信息都视为 RouterA 的信息

    9. 路由过滤

• 在引入外部路由时，先引入在进行过滤
  • 先做 Import
  • 在做 Filter-policy
• Filter-Policy（过滤策略）：运行完 SPF 算法，但不加入路由表，并不会过滤 LSP
  • Import：在 Normal 设备上过滤的是路由信息，如果在 L1/2 上使用，不仅会过滤路由信息，也会影响 L2 设备的路由
  • Export：在路由引入时使用才有效

    10. ISIS IPv6

新增了两个 TLV 实现对 IPv6 的支持

1）236 TLV（Reachability TLV）

• 通过前缀、度量、标记等描述IPv6网络前缀的可达性。使用一个 X-bit 来区分 “内部” 和 “外部”

• U（up/down）： 标识这个前缀是否是从高 level 通告下来的（用来防环路）
• X（external original）： 标识这个前缀是否是从其他路由协议中引入过来的

• S（subtlv present）： 子 TLV 标识位（可选）

  2）232 TLV（Interface Address TLV）

• 相当于IPv4中的 “IP Interface Address” TLV，只不过把原来的 32bit 的 IPv4 改为 128bit 的 IPv6

• TLV232 跟 TLV132 相似，是直接从 132 映射过来的。132 最多支持 64 个 IPv4 地址，232 最多支持 16 个 IPv6 地址
• 每个接口的地址长度变成 128bits
• 在不同的 PDU 中，字段内容不同
  • IIH 中，只能包含发送 IIH 包的接口 Link-Local 地址
  • LSP 中，只能包含 IS 的 Non-Link-Local 地址（例如：GUA 地址）

11. ISIS IPv6 扩展内容

1）ST 单拓扑

• ISIS 为所有协议维护相同的 SPT，IPv4 和 IPv6 的拓扑必须一致（共用一个拓扑）
• 不足之处
  • ISIS 为 IPv4 和 IPv6 维护相同的 SPT，这意味着 IPv4 和 IPv6 的拓扑必须一致
  • IPv6 的路由信息是通过 IPv4 的拓扑计算的，如果不一致会导致转发层面出故障
• 存在的问题
  • 不适合分离拓扑的网络部署
  • 部署不灵活，所有接口都必须同时运行 ISIS IPv4 和 ISIS IPv6，维护相同的拓扑
  • 不能使用 IPv4 区域来链接不同的 IPv6 区域，否则 IPv4 区域会丢弃 IPv6 的流量

2）MT 多拓扑

• MT 可以使 ISIS 在一个路由域中维护多个拓扑，为 IPv4 和 IPv6 分别维护不同的拓扑
• ISIS协议主要包括的方面：
  • 邻居的建立
  • 路由可达（Preix Reachable）和路由器可达（IS Reachable）的发布
  • SPF 计算和路由计算
• 达到多拓扑的相互隔离，以上几个方面均要求携带 MT 参数，以满足要求
• SPF 计算的路由计算在路由器内识别完成
• 定义了 4种 TLV 分别满足多拓扑，实现了通用环境下 ISIS MT 的交互过程
  1. Compatible：兼容模式（兼容 IPv4 和 IPv6 拓扑），SFP 只在 IPv4（标准）拓扑上运行
  2. Enable-mt-spf：在兼容模式下开启 MT-SPT，SFP 只在 IPv6 拓扑上运行
  3. Standard：IPv6 的标准拓扑（单拓扑），必须保证所有链路支持一致的拓扑模式，IPv4 和 IPv6 的拓扑必须一致（共用一个拓扑）
  4. IPv6：IPv6 MT（多拓扑），链路可以配置成 IPv4 或 IPv6，SFP 都在各自的拓扑进行计算

12. 规划 ISIS

1）NET 地址规划

NET 格式： AA BBBB CCCC DDDD SSSS SSSS SSSS 00

• Area ID = AA.BBBB.CCCC.DDDD
  • AA：地址格式标识符AFI（AFI=49的地址为OSI协议的私有地址）
  • BBBB ：可以是国家编码，例如中国 0086
  • CCCC ：可以是省编码，自己定义，例如辽宁省 0003
  • DDDD ：可以是设备所在站点编码，自己定义，例如辽宁省大连站点 3821
• System ID = SSSS.SSSS.SSSS
  • 业界通行的做法是通过设备 Loopback0 地址演绎，生成 System ID

• NSEL 始终为 00

  2）分层分区域规划

• 所有 ISIS 路由器都工作在 Backbone，Level-2 级别（首选）

• 所有 ISIS 路由器都工作在同一个 Area

  3）Cost 规划

• ISIS Cost 设计比较灵活

  • 可以根据链路物理带宽设计
  • Cost 的设计决定网络流量的走向
  • 所以除了考虑上述 2 个因素外，更重要的是考虑客户对网络流量走向的需求。这就要求在 Cost 设计前，要清楚不同端到端场景的流量走向

• ISIS 有三种设置链路 Cost 值的方法：

  • 在接口视图下设置接口的 Cost 值
  • 在系统视图下设置 ISIS 实例下所有接口 Cost 值
  • 在系统视图下根据带宽自动计算 Cost 值

    4）安全性规划

• ISIS 支持三种认证方式：接口认证、区域认证、域认证

• 上述三种认证都支持简单密码和高密的 MD5 方式认证。高密的 MD5 认证方式具有更高的安全性（推荐高密的 MD5）

  5）可靠性规划（ISIS 快速收敛设计）

• BFD For ISIS：链路故障快速检测

• ISPF（Incremental SPF）：加快路由收敛（缺省支持）
• PRC（Partial Route Calculation）：加快路由收敛（缺省支持）
• LSP Fast Flooding ：加快 LSDB 同步

  6）现网常见配置