IS-IS详解

今天继续给大家介绍IS-IS相关内容。本文主要内容是IS-IS路由开销计算与外部路由引入。
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IS-IS详解（一）——IS-IS基础

一、IS-IS简介
所谓IS-IS，就是Intermediate System-to-Intermediate System，中间系统到中间系统的意思。
我们都知道，目前广泛存在的是TCP/IP网络模型和OSI模型。计算机网络领域，大部分路由协议和功能的实现是基于TCP/IP网络模型的，但是IS-IS协议却是基于OSI网络模型的一种协议，因此在各项功能的实现上与其他的路由协议略有差别。
在TCP/IP网络模型中，我们把实现网络层通信的路由设备叫做路由器，而OSI中则称为中间系统，这也就是IS-IS协议中中间系统的来历。
与OSPF功能类似，IS-IS也是一种动态路由协议，与OSPF有很多相像的地方，也有很多不同，在学习IS-IS协议前，建议先学习OSPF的相关内容，这样可以使得IS-IS的学习更加顺利。
IS-IS最开始是基于OSI7层网络模型，支持CLNP（ConnectionLess Network Protocol 无连接网络协议，相当于OSI的网络层协议）的网络环境，但是由于OSI7层网络模型没有大规模采用，因此IS-IS协议也没有大规模使用。但是由于IS-IS是在数据链路层之上的类三层网络协议，并且IS-IS比较灵活，因此IS-IS工程小组对IS-IS进行了扩展，使其可以支持IPv4和IPv6。因此这样集成了IPv4和IPv6网络功能的IS-IS协议又得到了现网的广泛使用。再加上IS-IS具有扩展性强、收敛速度快，工作机制简单的优点，因此被ISP大量部署。
目前，在企业网网络环境下，使用IS-IS协议比较少，大都是部署的OSPF协议，但是在ISP运行商网络中，IS-IS协议与OSPF协议则处于平分秋色的地位。

二、IS-IS地址
NSAP，Network Service Access Point，网络服务接入点，是OSI模型中规定的网络层地址，类似于TCP/IP模型中的IP地址。
NSAP地址结构如下图所示：

NSAP由IDP（Initial Domain Part，初始域部分）和DSP（Damian Specific Part，域特定部分）。IDP和DSP长度时可变的，NSAP总厂最多是20个字节，最少是8个字节。实际上，NSAP地址最长长度比IPv6地址长度要长，因此其所支持的地址数量比IPv6地址还要多。
IDP相当于IP地址中的主网络号，它由ISO 规定，并由AFI（Area and Format Identifier，地址格式标识符）和IDI（Initial Domain Identifier，初始域标识符）组成，AFI表示地址分配机构的地址格式，IDI用来标识域。
DSP相当于IP地址中的子网好和主机地址，由High Order DSP、System ID和SE了三个部分组成。High Order DSP用来区分区域，相当于IP地址中的子网络号，System ID用来区分主机，相当于IPv4中的主机号，SEL用来指示服务类型，类似于IP协议中的协议号，用于区分上层协议类型。
IDP的AFI和ADI字段，加上DSP的High Order DSP字段一起构成了NSAP的网络号字段，也被称为IS-IS的Area ID。（注意，在IS-IS中有两个区域的概念，除了这里的Area以外，还有骨干区域和非骨干区域的概念，相关知识会在本文后面讲到）Area ID的长度为1-13B。
事实上，由于Sytem ID和SEL长度为固定的6B和1B。因此，在计算Area ID时，只需要倒数7B，剩下的地址就是Area ID。
在配置IS-IS时，尽管不需要在路由器的每个接口上配置NSAP地址，但是需要给每个运行IS-IS协议的路由器配置一个特殊的NSAP地址——NET地址。NET地址称为网络实体标识符，是一类特殊的NSAP地址，它的SEL部分为全0。

三、IS-IS路由器级别与区域
运行IS-IS协议的路由器，有三种级别，分别是Level 1、Level 2和Level 1/2。IS-IS协议两个路由器之间可以建立Level 1级别的和Level 2 级别的邻居。（在以后的描述中简写为L1、L2和L1/2）
IS-IS协议规定：
L1路由器只能建立L1级别的邻居；
L2路由器只能建立L2级别的邻居；
L1/2路由器和同区域的L1路由器建立L1级别的邻居，和L2路由器（不论是不是同区域）建立L2级别的邻居。与同区域的L1/2路由器建立L1级别的邻居，与不用区域的L1/2路由器建立L1和L2级别的邻居。
总结来看，相应级别的路由器可以建立相应级别的邻居，但是L1级别邻居的建立要求两个路由器之间处于同一区域，而L2级别邻居的建立不要求两个路由器处以同一区域。
根据IS-IS路由器邻居关系，可以将IS-IS划分为两个区域——骨干区域和非骨干区域。（注意，这里的区域不是上文中提到的Area ID）由L2的IS-IS邻居构成的区域为骨干区域，由L1的IS-IS邻居构成的区域为非骨干区域。骨干区域和非骨干区域的边界在Level 1-2路由器上。由于IS-IS没有类似于OSPF的Vlink机制，因此IS-IS的骨干区域必须连续。

IS-IS详解（二）——IS-IS邻居建立

一、IS-IS报文简介
IS-IS协议中一共定义了9中报文类型，大致可以分为三种：
1、Hello报文。
Hello报文主要用于建立和维持邻居关系，根据链路和邻居级别又可以分为一下三种：
（1）L1 Hello报文。
用于在广播型链路上建立L1的邻居。
（2）L2 Hello报文。
用于在广播型链路上建立L2的邻居。
（3）P2P Hello报文。
用于在P2P链路上建立L1和L2的邻居。
2、LSP报文。
LSP报文主要用于描述携带的LSA（链路状态信息），可以细分为两种：
（4）L1 LSP
用于描述非骨干区域链路状态表
（5）L2 LSP
用于描述骨干区域链路状态表
3、SNP报文。
SNP报文用于维护LSDB的完成和同步。该报文可以分为以下四类：
（6）L1 CSNP
L1级别的完全序列号PDU，类似OSPF DD报文。
（7）L2 CSNP
L2级别的完全序列号PDU，类似OSPF DD报文。
（8）L1 PSNP
L1级别的部分序列号PDU，类似于OSPF的LSR和LSACK。
（9）L2 PSNP
L2级别的部分序列号PDU，类似于OSPF的LSR和LSACK。

二、IS-IS邻居状态
与OSPF协议不同，IS-IS协议一共定义了三种邻居状态，如下所示：
1、Down。 没有收到邻居Hello包时处于Down状态。
2、Initiated。 收到邻居Hello包，但是在Hello包中没有发现自己的信息，也称为one-way状态。
3、Up。 收到邻居Hello包，并发现自己的信息。
可以看出，IS-IS仅仅根据Hello包的交互情况来定义自己的状态，并没有链路状态信息的相关状态。

三、IS-IS邻居建立
IS-IS邻居建立过程如下：

（一）广播型链路邻居关系建立
在广播型链路上，IS-IS邻居的建立采用三次握手机制，流程如下：

 

 

 

此外，如果数据包发送的次序稍有变化，R2在收到R1发送的Hello包之前发送了自身的Hello包，还有可能是以下情况：

 

 

 

从中可以看出，在广播行链路上，双方邻居关系的建立要经过一个三次握手过程，才能最终完成邻居关系的建立。
注意：以上示意图中发送的数据包都是Hello包，并且没有涉及到链路状态数据信息的发送过程。

（二）P2P链路邻居关系建立
与广播型链路稍有区别，P2P链路上建立IS-IS邻居可以采用根据配置，采取三次握手或者两次握手的方式建立IS-IS邻居关系。当采用两次握手建立邻居时，只要收到对端的Hello包就处于Up状态，这样邻居建立更快，但是可靠性有所降低，尤其是当采用的线路采用光纤时，有可能存在单向通路的状况，这有可能导致IS-IS邻居建立了单向邻居。
两次握手时P2P邻居关系建立过程如下：

 

 

 

IS-IS详解（三）——IS-IS 报文结构与功能

一、IS-IS报文格式
IS-IS报文时直接封装在数据链路帧里面的。所有的IS-IS协议报文可以分为两个部分——报文头和TLV数据段（TLV也被称为变长字段部分） 。其中报文头部又可以细分为通用头部和专用头部。对于所有的IS-IS报文来说，通用报头都是相同的，但是专用报头根据不同的IS-IS报文种类而不同。
IS-IS报文格式：

 

 二、IS-IS通用报文格式

IS-IS通用报文也可以成为ISO头部，其格式如下：

  三、IS-IS通用报文各字段作用

1、Interdomain Routing Protocol Discriminator。 域内路由协议鉴别符，占用1B，IS-IS协议固定为0x83
2、Length Indicator。 IS-IS报文头部长度（单位为字节），包括通用报文和专用报文头部，不包括TLV字段，占用1B。
3、Version/Protocol ID Extension。 版本/协议标识扩展，固定为0x1，占用1B。
4、ID Length。 NSAP地址中，System ID区域的长度，长度为1B。注意，当该字段值为0时，表示System ID长度为6，值为255时，表示System ID长度为0。
5、Reserved。 保留字段，恒为0。
6、PDU Type。 IS-IS PUD报文类型（一共9种）。
7、Version。 IS-IS版本，恒为0x1。（IS-IS通用报文头部有两个Version字段）
8、Maximum Area Address。 同时支持的最大区域个数，占用1B。该字段值默认值为0，且此时的“0”，表示支持的最大区域个数为3。

IS-IS详解（四）——IS-IS Hello报文详解

一、Hello包发送原则
可以通过在IS-IS视图中修改IS-IS的级别来控制IS-IS路由器发送的Hello包类型，同时，在运行IS-IS协议的接口上，也可以修改IS-IS的级别，而这也会对Hello包的发送造成影响，实际上，Hello包的发送有一个较为复杂的原则，具体如下：
L1和L2路由器在广播型链路上，只发相应级别的Hello包，此时发送的Hello级别只与IS-IS视图下配置的路由器级别有关，而与接口上配置的IS-IS链路级别无关。
默认情况下，L1/2路由器在广播型链路上既发送L1的Hello包，也发送L2的Hello包。但是L1/2路由器发送Hello包的类型收到链路上配置的IS-IS级别的影响，当链路上配置IS-IS级别为L1时，则该路由器在该链路上只发L1的Hello包，当链路上配置IS-IS级别为L2时，则该路由器在该链路上只发L2的Hello包。

二、Hello报文结构
（一）广播型链路上Hello包头

 （二）P2P链路上Hello包头

  三、Hello报文各字段功能

（一）Hello包头字段详解
Hello包头字段功能如下：
1、Reserved/Circuit Type。 表示路由器级别，0x01表示L1级别，0x02表示L2级别，0x03表示L1/2级别（注：此字段与链路上IS-IS级别也有关系，当必须路由器级别和接口级别均为L1/2，此时此字段才为L1/2，具体规则如本文第一章介绍相同）。
2、Source ID。 发送报文的IS-IS路由器SID，占6Byte。
3、Holding Time。 保持计时器，单位为秒，占用2Byte，默认为Hello-Interval的三倍。本字段的含义是告诉邻居本端失效的时间。这里IS-IS协议与OSPF不同，IS-IS允许建立邻居的相邻路由器之间Hello-Interval和Holding Time不一致。可以在路由器IS-IS视图下修改本字段时间，但是有一定的限制。
4、PDU Length。 本字段表示整个IS-IS报文的长度，包括头部、Hello报文以及后面的TLV字段的长度，占用2Byte。
5、Priority。 表示优先级，占用1Byte，但是该字段值使用了7个bit，因此该字段取值范围是0-127。该字段主要用于DIS的选举，且该字段越大越优先。当该字段值相等时，则比较MAC地址，越大越优先。
6、R。 预留字段，用0填充。
7、LAN ID。 用于描述链路上的伪节点DIS。
8、Local Circuit ID。 表示本地链路ID。
实际上，在Hello报文头字段，广播型链路上的Hello包和P2P链路上Hello包的区别在于广播型有独有的LAN ID和Priority字段，而P2P链路上有独有的Local Circuit ID字段。

（二）Hello包常见TLV字段功能
TLV机制即Type（类型）、Length（长度）和Value（值）的意思。
TLV机制允许路由协议只携带需要的属性，不需要的属性可以不携带，扩展性强，如果协议需要支持新的特性，则只需要开发新的TVL属性即可支持。在使用wireshark抓包时，如果字段的前面有一个“>”符号，则代表该字段为一个TLV字段。
Hello包常见的TLV字段如下：
1、Area Address。 区域地址，考虑到IS-IS协议中可配置3个以内的区域地址，因此该字段长度并不固定，因此该字段放在了TLV字段中。
2、IS Neighbor。 中间系统邻居，在广播型链路上，该字段使用邻居的MAC地址表示，但是在P2P链路上该字段使用路由器的System ID表示。
3、IP Interface Address。 接口IP地址。如果一个接口配置了多个IP地址，IS-IS协议默认携带所有的IP地址。
4、Protocol Supported。 表示本路由器支持的协议。
5、Restart Signaling。 主要用于重启动时使用。
6、Muti Topology。 主要用于多拓扑时使用。
7、Padding 。 填充字段，该字段全为0。

四、Hello抓包展示
（一）广播链路上IS-IS Hello包

 （二）P2P链路上Hello包

 

IS-IS详解（五）——IS-IS 三次握手与两次握手

一、三次握手建立邻居
在之前的文章中，我们介绍过，IS-IS有两种类型的链路类型，一种是广播型链路，另一种是P2P链路，在这两种链路上IS-IS邻居的建立略有不同。IS-IS建立邻居的方式可以分为两种，一种是三次握手建立邻居，另一种是两次握手建立邻居。在广播型链路上，只能采用三次握手的方式建立邻居，而在P2P链路上，既可以采取三次握手的方式建立邻居，也可以采用两次握手的方式建立邻居。在默认情况下是三次握手，但是可以修改为两次握手方式。在广播型链路上，IS-IS协议的目的MAC地址L1级别的为0180-C200-0014，L2级别的为0180-C200-0015，而如果将以太网链路修改为P2P类型，则目的MAC地址为0900-2B00-0005。

二、两次握手建立邻居
P2P链路上，当采用两次握手建立邻接关系时，只要路由器收到对方的Hello包状态就处于UP状态。邻居建立更快，但是可靠性较差。
在接口模式上执行命令：

isis ppp-negotiation 2-way

可以将链路的接口邻接关系建立方式改为两次握手。

在接口模式上执行命令：

isis ppp-negotiation 3-way

可以将链路上的接口邻接关系建立方式设置为三次握手，事实上，这也是IS-IS路由器上的默认配置。此时链路与对端路由器建立邻接关系使用三次握手，但是当对端路由器使用两次握手时，本端也会兼容对端路由器的两次握手机制。

在接口模式上执行命令：

isis ppp-negotiation 3-way only

可以使得本端链路采用三次握手机制与对端建立邻接关系，但是不兼容对端两次握手建立邻接关系方式。

三、建立邻居方式判定
那么运行IS-IS协议的路由器是如何判定对端如何与自己建立邻居呢？
如果采用两次握手建立邻接关系，则Hello报文的TLV字段不会出现P2P Adjacent State字段，而当采用三次握手建立邻接关系时，Hello报文的TLV字段会出现P2P Adjacent State字段。凭借P2P Adjacent State字段，就可以通过对端发送的Hello包从而判定对端建立邻居的方式了。
当采用三次握手方式建立邻居时发送的Hello数据包：

 

 

 

当采用两次握手方式建立邻居时发送的Hello数据包：

 

IS-IS详解（六）——IS-IS LSP机制详解

一、IS-IS LSP简介
从报文的角度看，IS-IS LSP可以分为L1级别的LSP和L2级别的LSP。L1和L2 LSP的区别只存在于报文级别上，但是具体的内容没有差别。从用途角度看，IS-IS LSP可以分为实节点LSP和伪节点LSP。实结点LSP相当于OSPF Type1 LSA，每台运行IS-IS协议的路由器都会产生，用于描述自身直连链路状态；伪节点LSP相当于OSPF Type 2LSA，广播型链路上由DIS产生，用于描述广播型链路。
IS-IS LSP洪范范围是在整个区域内，执行命令：

dis isis lsdb

可以查看路由器的IS-IS的LSDB，执行结果中带星号的表示自己产生的LSP。
执行命令：

dis isis lsdb 0000.0000.0001.00-00 verbose

可以查看某一条具体的LSP报文的详细信息。

二、IS-IS LSP区分
IS-IS协议通过LSP ID唯一区分一条LSP。LSP ID一共8Byte，由三个部分——system-id、伪结点标识符和分片标识符组成。
system-id用于标识LSP的产生路由器，类似于OSPF的Advertised Router。伪节点标识符用于描述IS-IS路由器的真实链路信息，当伪节点标识符为0时，代表此LSP为实结点LSP；当伪节点标识符不为0时，代表此LSP为伪结点LSP，此时system-id为链路上DIS的system-id。分片标识符用于描述同一态IS-IS路由器产生的不同LSP。若需要描述的连路由信息很多，一条LSP无法承载时，就会使用此字段进行分片。
LSP IDsystem-id与伪节点标识符之间使用点号隔开，伪节点标识符和分片标识符之间使用短杠隔开。

三、IS-IS LSP 新旧判断
当一个IS-IS路由器收到一条本地已经存在的LSP时，就要进行LSP新旧判断机制，然后根据判断结果进行不同的处理。LSP新旧判断采用如下机制：
1、若收到的LSP序列号大于本地LSP，就替换为新报文，并广播新LSP内容；若收到的LSP序列号小于本地的LSP序列号，则不接受该报文，同时向收到该报文的接口发送本地LSP报文。
2、若收到的LSP和本地的LSP序列号相等，则判断剩余老化时间是否为0，若为0，则表示为最新的LSP。剩余老化时间为0的LSP常常被产生该LSP的路由器用来删除一条LSP。但是，不能使用这种方式修改一条LSP。

PS：在默认情况下，IS-IS路由器每个15分钟（即900s），周期性的泛洪更新LSP，同时序列号加1。而IS-IS一条LSP的老化时间默认为20分钟（即1200s）。
3、若收到报文序列号相同，且Remaining Time都不为0，则比较checksum，越大越优先。
4、若checksum相同，则认为是相同的LSP。

IS-IS详解（七）——IS-IS LSP报文详解

一、LSP 报文格式
LSP报文，即Link State PDUs，是IS-IS的链路状态报文，用于交换链路信息。LSP分为L1 LSP和L2 LSP，不同级别的LSP除了级别外差距不大，各字段基本相同。LSP报文也符合IS-IS报文的基本格式，由ISO头部、LSP报文头部和TLV字段构成。
其中LSP头部报文格式如下：

 二、LSP报文各字段项详解

LSP报文各字段作用和功能如下：
1、PDU Lengths。 PDU的总长度，单位为Byte。
2、Remaining Lifetime。 LSP生存时间，单位为s。
3、LSP ID。 LSP ID，由System id，伪节点标识符和分片标识符三部分组成，唯一标识一条LSP报文。
4、Sequency Number。 LSP的序列号。
5、Checksum。 LSP的校验和。
6、P（Partition Repair）。 仅与L2 LSP有关，表示路由器是否支持修复区域分割。
7、ATT（Attachment）。 一般由L1/2路由器产生，用于控制L1区域对L2区域的路由学习情况。
8、OL（LSDB Overload）。 过载标志位。
9、IS Type。 生成的LSP的路由器的级别，用来指名是L1的路由器还是L2的路由器。

三、LSP报文抓包
使用wireshark，对LSP报文抓包显示如下：

 

 IS-IS详解（八）——深入探究IS-IS DIS选举机制

一、IS-IS IDS选举机制
在IS-IS协议中，与OSPF协议类似，在广播型链路上，需要选举DIS来替代广播型链路伪节点发布伪节点的LSP信息。IDS选举规则如下：
1、接口优先级越大越优先。IS-IS接口优先级默认为64，取值范围是0-127，执行命令：

isis dis-priority 120
1
可以修改当前接口的DIS优先级。
2、当借口优先级相同时，则比较IS-IS路由器的MAC地址，MAC地址越大越优先。

二、IS-IS 注意事项
除了上述选举规则外，IS-IS的DIS选举还有以下需要注意的点：
1、与OSPF的DR不同，IS-IS的DIS可以抢占。
2、IS-IS的DIS是分级别的，如果在一条广播型链路上既有L1级别的IS-IS邻居，也有L2级别的IS-IS邻居，则不同的邻居之间需要选举L1级别的DIS和L2级别的DIS，并且这两个级别的DIS可以为不同的IS-IS路由器，在配置IS-IS路由器接口优先级时，也可以对分别针对L1和L2级别的DIS级别进行分别配置。
3、与OSPF规定不同，DIS为0的IS-IS路由器也可以进行DIS选举。
4、在IS-IS协议中，没有BDIS的概念。
5、IS-IS伪节点LSP只有拓扑信息，不携带路由信息，IS-IS协议通过与伪节点相连的实结点LSP描述链路上的路由信息。

三、IS-IS中DIS与OSPF中DR对比
在学习各网络协议时，对网络协议中的具体规定进行分析，站在协议开发者的角度上考虑协议规定的科学性，是学习计算机网络及相关网络协议的一个好方法，那么具体到IS-IS协议，为什么IS-IS协议规定DIS可以抢占，而与IS-IS协议类似的OSPF协议规定DR不能抢占呢？
针对OSPF来说，在广播型链路Dother路由器之间的邻接关系停留在2-way阶段，并没有形成full的邻接关系，如果OSPF路由协议允许DR的抢占，当一个Dother路由器抢占成为DR的过程中，会引起广播型链路上邻居关系的不断震荡，发生大面积变化，影响的设备很多。而IS-IS协议并没有规定LSDB同步过程中的邻接关系建立状态，因此在广播型链路上所有的IS-IS都建立起Up状态的邻接关系。因此，在这种情况下，DIS不会引起邻居关系的震荡。虽然DIS的抢占会引起伪节点LSP的变化，但是考虑到目前网络设备性能上非常稳定，发生该现象的可能性比较低，再加上影响比较少，因此在稳定网络中可以忽略DIS抢占带来的问题，因此，IS-IS协议规定DIS是可以抢战的。

IS-IS详解（九）——IS-IS 骨干区域与非骨干区域访问基础

一、默认情况下骨干区域和非骨干区域路由传递
（一）骨干区域访问非骨干区域
在默认情况下，IS-IS的L1/2路由器会将L1级别的路由作为自身直连的叶子节点进行描述，并通过L2级别的LSP在L2区域进行泛洪。因此，在IS-IS骨干区域上，IS-IS路由器可以知道非骨干区域的路由信息，并将该路由作为L1/2路由器的叶子节点。这样，骨干区域就可以访问非骨干区域了。

（二）非骨干区域访问骨干区域
在默认情况下，L1/2的路由器不会如上述骨干区域访问非骨干区域一样，将L2级别的路由信息转化成L1级别的LSP在非骨干区域进行泛洪。而是类似于OSPF的完全末梢区域，下发一条缺省路由访问骨干区域。
但是，这条缺省路由并不是有L1/2路由器主动下发，而是借助ATT比特位，由非骨干区域IS-IS路由器主动计算得到的。

（三）骨干区域和非骨干区域下IS-IS路由表查看
下面我以一个简单的IS-IS拓扑图向大家展示一下IS-IS的骨干区域和非骨干的路由表情况，实验拓扑如下：

  骨干区域IS-IS路由表如下：

 非骨干区域IS-IS路由表如下：

 二、IS-IS 非骨干区域缺省路由计算

ATT比特为一个IS-IS报文中特殊的TLV字段，当ATT位为1时，表明L1/2路由器和骨干区域连接着。ATT比特位置1还要求L1/2路由器至少存在一个不再共同区域的L2的邻居。ATT比特位只会在L1的LSP中置1。
如果在路由器上查看IS-IS的LSDB，就可以看出哪些LSP的ATT为置1，如下所示。

 ATT位置1的LSP如下所示：

 L1区域的IS-IS路由器在收到ATT位置1的LSP报文后，就知道该LSP报文的发送方是L1/2路由器。由于L1路由器和L1/2路由器在同一个区域，所以L1的路由器将会自动在路由表中生成一条指向L1/2路由器的缺省路由，该路由的下一跳为L1/2路由器的下一跳，该路由的开销为到L1/2路由器的SPF树的开销。

同时，如果在一个区域内存在多个L1/2路由器，则批次不进行缺省路由的计算，防止出现路由环路。

三、通过缺省路由访问骨干区域存在问题和优势
（一）通过缺省路由访问骨干区域存在问题
1、无法感知明细路由状态，失去了路由细度，当外部路由失效时，浪费带宽。
2、明细路由缺失，导致可能出现次优路径。
3、明细路由确实，导致MPLS网络中LSP无法正常建立。

（二）通过缺省路由访问骨干区域优势
1、收敛更快，无法维护明细路由。
2、节省设备资源。
3、增强网络稳定性。

 

IS-IS详解（十）——IS-IS 骨干区域与非骨干区域访问进阶

一、IS-IS 路由器ATT比特位控制位相关命令
在IS-IS详解（九）——IS-IS 骨干区域与非骨干区域访问基础中我们提到过在默认情况下，IS-IS的L1/2路由器会通过设置ATT位来表明自身身份，L1的IS-IS路由器也会由此来计算默认路由。在华为AR系列路由器中，可以通过下列几个命令来对该机制进行控制，从而满足多样化拓扑组网需求。
在L1/2路由器上，执行命令：

attached-bit advertise always
1
可以使得L1/2路由器在生成L1级别的LSP时，ATT位总是置1，而不管该路由器是否有L2的邻居。
在L1/2路由器上，执行命令：

attached-bit advertise never
1
可以使得L1/2路由器在生成L1级别的LSP时，ATT位总是置0，而不管该路由器是否有L2的邻居。
在L1路由器上，执行命令：

attached-bit avoid-learning
1
可以使得该L1级别的IS-IS路由器避免通过ATT学习到默认路由，这条命令本地有效。

二、IS-IS区域间路由泄露
在配置IS-IS网络架构时，如果确实有需要，也可以使得L1/2路由器将L2区域内的明细路由作为L1/2路由器的叶子节点，放在L1的LSP中在L1区域中洪范出去，这种做法叫做IS_SI区域间路由泄漏。
在L1/2路由器上，执行命令：

import-route isis level-2 into level-1
1
可以将IS-IS的L2路由引入L1区域。这样配置后非骨干区域路由器也可以知道骨干区域的路由信息。

三、IS-IS路由泄露常见问题
如果IS-IS网络拓扑如下所示：

 假设AR4和AR3上配置了路由泄露相关操作，AR4将L2区域的路由泄露到了L1区域，那么这些路由会通过AR3再次传递回L1的区域吗？

答案是不会。对于AR3路由器而言，虽然会收到AR1路由器发送过来的L1区域的路由（实际上是L2级别的路由），但是由于AR3本来就域L1区域相连，因此，AR3也会学习到L1级别的L1区域的相关路由。而IS-IS协议规定，在相同情况下，L1级别的路由优于L2级别的路由，因此AR3不会将AR1传递来的L1区域的路由再次传递会L1的区域。这样可以避免路由环路。（关于IS-IS进行路由泄漏后的的路由防环问题是一个非常复杂非常重要的问题，我将会在后面的文章中加以详细阐述）
但是，如果AR3的G0/0/1线路断掉，这是AR3就无法收到L1级别的L1区域的相关路由，这时它受到AR1传来的L2级别的L1区域的相关路由后，就会学习该路由。这样AR3通过AR1，经AR4依然可以访问AR5。同理，将上述情景拓展一下，很容易得出：当IS-IS的同一个非骨干区域分裂时，不会影响IS-IS相关路由的通信。

IS-IS详解（十一）——IS-IS 区域间防路由环路和次优路径

一、IS-IS 路由泄露后防路由环路
在IS-IS路由协议中，如果没有配置区域间路由泄露，则因为此时L1/2路由器只会把L1区域的明细路由下发到L2区域，而L1区域访问L2区域则是通过生成默认路由，因此只要规定L1/2路由器不会把其他L1/2路由器不会根据其他L1/2路由器下发的ATT比特位置1的LSP计算生成默认路由，就不会出现路由环路问题。
而如果IS-IS协议的L1/2路由器如果做了区域间路由泄露，则虽然L2级别的明细路由能够传递到L1区域，但是也由此带来了IS-IS的区域间路由环路风险。
在IS-IS详解（十）——IS-IS 骨干区域与非骨干区域访问进阶中，我们介绍了由于IS-IS协议中L1路由优于L2路由，因此可以防止L1路由经过L1/2路由器传递到L2区域后又传递回L1区域。然而，要想避免区域间路由环路，还必须使得L2的路由在经过L1/2传递到L1区域后，不会再传递会L2区域。
要想实现上一目的，就必须使L1/2路由器区分L1区域的路由和由L1/2路由器转化来的L2区域的路由。因此，IS-IS的L1/2路由器在路由泄露中将L2区域的路由引入L1区域时，会将L2区域的明细路由使用DU比特位进行置位。
DU比特位全称为Distribution，是IP Internal Reachability TLV中每个IP路由的一个比特为，当该比特为0时，为Up状态，当该比特位为1时，为down状态。L1/2会把普通的L1路由的DU比特位置0，而把由L2区域经过路由泄露泄露到L1区域的路由的DU为置1，形成L1级别的LSP后下发。
DU置位的LSP报文如下：

 

 

在L1级别的路由器上，如果查看某一条LSP的详细信息，IP-Internal后面有星号的就是DU比特位置位的路由，如下所示：

 

 

这样，我们只要规定，L1/2路由器不会把L1区域中DU比特位为1的路由再次传递会L2区域，就解决了在引入IS-IS区域间路由泄露后的路由防环问题了。
总的来说，在IS-IS协议中，如果进行了区域间路由泄露，可以通过L1路由优先于L2路由防止L1路由在传递到L2后传递回L1；可以通过L1/2路由器不学习DU位为1的机制防止L2路由在泄露到L1后传递回L2，以此避免了IS-IS区域间路由环路问题。

二、IS-IS 区域访问防次优路径
解决了IS-IS区域间路由环路问题，IS-IS区域间路由泄露后还存在次优路径的问题。

（一）IS-IS区域间次优路径产生原因
假设一个网络场景中拓扑图如下所示，并且在R1和R3路由器上配置了路由泄露，如下所示：

 上述路由拓扑中可能存在次优路径。假设R4上存在一条4.4.4.4/32的路由，则该路由的传递如图上红线所示，对于路由器R3而言，它会从R2和R4同时收到前往4.4.4.4/32的路由。但是，由于R3从R2收到的路由为L1级别的路由，从R4收到的路由为L2级别的路由。根据IS-IS协议选路规则，L1级别的路由要优于L2级别的路由，因此R3会优先选择R2的L1的路由，由此形成了次优路径。

（二）IS-IS区域间次优路径避免
那么上述IS-IS区域间次优路径应该如何避免呢？
其实，IS-IS协议本身可以进行IS-IS区域键次优路径的避免，上述情况不会出现。这是因为IS-IS协议除了L1级别的路由优先与L2级别的路由外，还规定了L2级别的路由优先于DU置1的L1级别的路由。
这样，考虑到上述场景，由于R3收到的R2传递来的路由是DU置1的路由，因此该路由的优先级要低于直接从R4学到的路由，从而避免了次优路径。

IS-IS详解（十二）——IS-IS 路由过载、管理标记和主机名映射

一、IS-IS路由过载
当一台IS-IS路由器内存不足以存放更多的LSP时会过载，也可以通过配置命令使路由器处于过载状态。处于过载状态的路由器，会将自己的LSP报文中的OL标志位置1，其他设备就通过此标志位得知该路由器已经设置过载。
L1、L2和L1/2级别的路由器都可以设置过载，当路由器设置过载后，其他设备在进行SPF计算时，不会使用这台设备做转发，只计算该设备上的直连路由。其他路由器会将该过载路由器当作末节区域看待，不会计算该路由器SPF树后面的的网段。当L1/2路由器过载后，就不会将L1级别的路由转换成L2的LSP。如果该L1/2路由器做了路由泄漏，则当该路由器设置过载后，就不再做路由泄露了。
在IS-IS视图下，可以通过命令

set-overload

设置路由器过载。
当一个路由器过载后，其他的路由器会在查看链路状态信息库时发现，如下所示：

 

 路由器过载后发送的LSP报文如下：

 

 

二、IS-IS管理标记
IS-IS管理标记是针对LSP的每一条路由设置的一个Tag值，利用IS-IS的管理标记，可以在给不同的路由打上不同的Tag，以方便进行路由过滤和路由管理。例如，可以将L2区域的直连网段路由和业务网段路由打上不同的标记，在进行L2区域向L1区域进行路由泄露的时候，只泄露业务网段的路由。
要配置IS-IS的管理标记必须设置路由器的度量值风格为宽。（关于IS-IS度量值的问题我将在后续文章中介绍）Tag的值取值范围是1-4294967295，可以在以下场景中设置：
1、引入外部路由时
2、路由过滤时
3、路由器的直连路由
在路由器接口上添加管理标记配置命令如下

isis tag-value 100

该命令在接口模式下运行，其中100是给该接口的直连路由打的标记。
其他方式给路由打标记需要使用route-policy，并且在进行路由泄露时应用该策略。
可以在路由器的LSP详细信息中，查看到该标记，如下所示：

 

 

携带IS-IS管理标记的报文如下所示：

 

 

三、IS-IS主机名映射
在查看IS-IS的LSDB时，本地显示的是各个路由器的system-id，而该显示不是很直观，很难由system-id直接知道具体是哪台网络设备。IS-IS主机名映射可以对IS-IS路由器起一个有意义的“别名”，以方便管理员对网络设备进行管理。
IS-IS主机名映射分为静态主机名映射和动态主机名映射。动态IS-IS主机名映射是在发送LSP报文时，添加一个Hostname TLV（Type=137）来表明自己的主机名。在配置主机名映射时，要注意只有开启了主机名映射的主机，才可以显示其他IS-IS路由器的主机名。开启IS-IS的主机名映射功能就是给该路由器配置一个主机名，命令如下：

is-name Beijing02

该命令配置在IS-IS视图下，后面的额Beijing02为该路由器的主机名。在完成主机名映射配置后，查看IS-IS的LSDB结果如下：

 

 

抓取携带有Hostname TLV的LSP报文如下：

 

 

IS-IS详解（十三）——IS-IS 路由开销类型

一、IS-IS 开销简介
在IS-IS协议刚面世时，互联网网络结构还非常简单，因此IS-IS早期的版本中只使用了6bit来描述链路开销，链路开销的取值范围是1-63。一条路由的开销范围也只有10bit，取值范围是0-1023。后来，随着计算机网路的规模不断扩大，网络结构愈加复杂，原有的开销计算方式已经无法适应大规模网络的组网需求。由于开销值取值范围太小，因此粒度比较粗，并且当路由开销超过1023时，开销值会默认采用1023，还会造成次优路径问题。因此ISO就另外开发了一套IS-IS的开销模式。并且把原有的开销叫做“窄”类型（也称为narrow），把新的开销模式叫做“宽”类型（也称为wide）。在“宽”模式中，接口开销有24bit，取值范围最高到1600多万，路径开销为32bit，取值范围最高到32亿多，完全可以适应当前复杂网络拓扑组网需求。
目前，基本上所有的IS-IS网络中配置的都是宽度量值风格的开销类型。

二、IS-IS路由器开销相关TLV
narrow风格的开销类型和wide风格的开销类型使用不同的TLV来描述自己的路由信息，IS-IS路由器之间就是通过在TLV上的不同来判断邻居IS-IS路由器所采用的开销风格。在配置IS-IS组网时，要注意尽量使得IS-IS路由器之间开销风格一致，负责IS-IS组网时就容易出现问题。当IS-IS的开销类型与自身不兼容时，不影响相互之间IS-IS邻居的建立，也会正常接收邻居的LSP报文并存入自身的LSDB中。但是本身却不计算邻居的路由信息。
narrow风格使用以下类型的TLV：
1、IP Internal Reachability TLV。 128号TLV，用来携带路由域内的IS-IS路由信息。
2、IP External Reachability TLV。 130号TLV，用来携带路由域外的路由信息。
3、Neighbors TLV。 2号TLV，用来携带邻居信息。
narrow度量值风格的LSP报文如下：

 

 

wide风格使用以下类型的TLV：
1、Extended IP Reachability TLV。 135号TLV，用来替换原有的IP Reachability TLV，扩展了路由开销值的范围。
2、IS Extended Neighbors TLV。 22号TLV，用来携带邻居信息。
wide度量值风格的LSP报文如下：

 

 当在IS-IS路由器上查看wide度量值风格的LSP报文时，相应路由前面会有一个加号，如下所示：

 

 三、IS-IS路由开销类型

从上文介绍中，我们可以明确，在IS-IS中存在narrow和wide类型的开销度量值风格。实际上，这只是IS-IS的开销风格的两大类，IS-IS协议一共有五种开销度量值风格。除了narrow和wide以外，还有wide-compatible、narrow-compatible和compatible三种类型的开销风格。
实际上，剩下的三种开销值风格，在很大程度上引入是为了新老版本网络设备的兼容。wide-compatible风格会发送wide风格的LSP，但是当收到narrow风格的LSP时，也会进行“兼容”，将narrow风格的LSP引入自身进行路由计算。narrow-compatible风格会发送narrow风格的LSP，但是当收到wide风格的LSP时，也会进行“兼容”，将wide风格的LSP引入自身进行路由计算。而compatible类型的则会同时发送和接受wide和narrow风格的LSP。这五种类型的发送和接受LSP类型如下表所示：

开销风格 发送的开销风格 接收并计算的报文类型

 

 

IS-IS详解（十四）——IS-IS路由开销计算与外部路由引入

一、IS-IS链路开销计算方式
在默认情况下，不论是哪种IS-IS开销度量值风格，其每条链路的开销值都为10。我们也可以使得IS-IS链路的计算方式修改成类似OSPF的方式根据链路的带宽而得到不同的开销，实际上，这也是一种很合理的开销配置方式。
要想使能IS-IS的路径开销自动计算功能，就必须在IS-IS路由器的IS-IS配置模式中执行命令：

auto-cost enable
1
这样，就开启了IS-IS路由器的链路开销自动计算功能了。在开启了这一功能后，IS-IS路由器的不同开销风格会对路由计算造成不同的影响。
对于wide方式的开销风格而言，其接口链路开销的计算方式为：
【Bandwith-reference/Link-bandwith】*10
上述Bandwith-reference为参考带宽，在默认情况下为100M，也可以在IS-IS视图下通过命令

bandwidth-reference 1000
1
来修改IS-IS的参考带宽，上述命令中1000的单位是Mbit/s。
对于narrow方式的开销风格而言，其接口链路开销如下表所示：

链路开销 接口带宽
60 接口链路带宽小于10M
50 接口链路带宽小于100M，大于10M
40 接口链路带宽小于155M，大于100M
30 接口链路带宽小于622M，大于155M
20 接口链路带宽小于2.5G，大于622M
10 接口链路带宽大于2.5G
二、外部路由引入
在IS-IS路由器的IS-IS视图中，执行命令：

import-route 【协议类型】 cost-type [external/internal] cost 【引入的外部路由开销】
1
可以引入外部路由进入IS-IS协议。在引入外部路由时，协议可以为静态路由、直连路由、BGP路由、其他IS-IS进程路由、OSPF路由、RIP路由以及静态路由。后面的参数为设置引入的外部路由或内部路由，该参数对外部路由的开销会有所影响。
当路由器的开销风格为wide、cpmpatible或wide-compatible时，引入外部路由的开销类型将不区分external或internal。在计算外部路由时也会直接比较路由的cost值大小，开销越小越优先。
当路由器的开销风格为narrow或narrow-compatible时，默认引入路由的cost为0，默认cost-type为external，并且internal的外部路由优先于external类型的外部路由。
当cost-type为external时，引入外部路由的开销为引入外部路由时配置的开销值+64；当cost-type为internal时，引入外部路由的开销为引入外部路由时配置的开销值。
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