HCIE课程笔记5-ISIS基本原理
2 ISIS基本原理
2.1 形成邻居关系的条件
(1)同一层次，不同层次类型的路由器不能形成邻居，但Level-1-2路由器既能和同一区域的Level-1路由器形成Level-1邻居关系，又能和相同或者不同区域Level-2路由器形成Level-2邻居关系。
(2)同一区域，Level-1路由器只能与同一区域的Level-1路由器或者Level-1-2路由器形成Level-1邻居关系。
(3)同一网段,IS-IS邻居关系的形成与IP地址无关，所以容易导致互相形成邻居关系的路由器处于不同的IP网段。为了解决这一问题，华为设备进行同一网段检查，保证邻居关系的正确建立。如果不需要检查对端地址，在P2P网络中，可以配置接口忽略IP地址检查；在广播网络中，需要先在接口下将网络类型修改成P2P网络，然后才可以配置接口忽略IP地址检查。
(4)相同网络类型
2.2 广播邻接关系的建立
两台运行IS-IS的路由器在交互协议报文实现路由功能之前，必须首先建立邻居关系。在不同类型的网络上，IS-IS的邻居建立方式并不相同。
在广播网络上，使用LAN IIH报文来建立邻接关系。有两种类型的LAN IIH:L1 LAN IIH（组播MAC:01-80-C2-00-00-14）和L2 LAN IIH（组播MAC:01-80-C2-00-00-15）。Level-1路由器通过交互L1 LAN IIH报文来建立邻居关系；Level-2路由器通过交互L2 LAN IIH报文来建立邻接关系；Level-1-2路由器会同时交互L1 LAN IIH报文和L2 LAN IIH报文来建立邻接关系。
以两台L2路由器在广播链路上建立邻居关系为例：
（1）R1组播发送Level-2 LAN IIH（组播MAC：01-80-C2-00-00-15）,此报文中无邻居标识。
（2）R2收到此报文后，将自己和R1的邻居状态标识为Initial。然后，R2再组播向R1回复Level2 LAN IIH，此报文中标识R1为R2的邻居
（3）R1收到此报文后，将自己与R2的邻居状态标识为Up。然后R1在组播向R2发送一个标识R2为R1邻居的Level-2 LAN IIH
（4）R2收到此报文后，将自己与R1的邻居状态标志为UP。这样，两个路由器成功建立了邻居关系。
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报文间隔再进行DIS的选举。Hello报文中包含Priority字段，Priority值最大的将被选举为该广播网的DIS。若优先级相同，接口MAC地址较大的被选举为DIS。IS-IS中DIS发送Hello时间间隔为10/3秒，而其他非DIS路由器发送Hello间隔为10秒。
IS-IS和OSPF关于邻接关系的区别：
（1）IS-IS两个邻居路由器只要相互交换HELLO数据包就认为互相形成邻接关系；OSPF中两台路由器进入2-Way状态则被认为形成了邻居关系，只有进入FULL状态才被认为建立了邻接关系。
（2）IS-IS中，优先级为0的路由器也可以参与DIS选举；而OSPF端口优先级为0表示不参与DR选举。
（3）IS-IS中，DIS是基于抢占的；OSPF中DR/BDR选举结束后不得被抢占。
2.3 P2P邻接关系的建立
在P2P网络上，邻居关系的建立不同于广播网络，分为两次握手机制和三次握手机制。
两次握手：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。所以容易存在单通风险。
三次握手：此方式通过三次发送P2P的IS-IS Hello PDU最终建立起邻居关系，类似广播网络中邻居关系的建立。
2.4 广播网络LSP交互过程
新加入到路由器与DIS LSDB同步交互过程：
（1）假设新加入的路由器R3已经与R2（DIS）和R1建立了邻居关系
（2）建立邻居关系之后，R3将自己的LSP发往组播地址（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居都将收到该LSP。
（3）该网段中的DIS会把收到R3的LSP加入到LSDB中，并等待CSNP报文定时器超时（DIS每隔10秒发送CSNP报文）并发送CSNP报文，并进行网络内的LSDB同步。
（4）R3收到DIS发来的CSNP报文，对比自己的LSDB数控，然后向DIS发送PSNP报文请求自己没有的LSP；
（5）DIS收到PSNP报文请求后向R3发送对应的LSP进行LSDB的同步。
上述过程中DIS的LSDB更新过程如下：
（1）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，并组播新数据库内容；
（2）若收到的LSP序列号大于本地LSP的序列号，就替换为新报文，并组播新数据库内容；若收到的LSP序列号小于本地LSP的序列号，就向入接口发送本地的LSP报文；
（3）若两个序列号相等，则比较Reamining Lifetime(剩余生存时间)。若收到的LSP的Remaining Lifetime大于本地LSP的Remaining Lifetime，就向入端接口发送本地LSP报文；
（4）若两个序列号和Remaining Lifetime都相等，则比较Checksum。若收到的LSP的Checksum大于本地LSP的Checksum，就替换为新报文，并组播数据库内容；若收到的Checksum小于本地LSP的Checksum，就向入端接口发送本地LSP报文。
（5）若两个序列号、Remaining Lifetime和Checksum都相等，则不转发报文。
2.5 P2P网络LSP交互过程
P2P网络LSDB同步过程
- 建立邻居关系后，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；
- 假定R2向R1索取相应的LSP。则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；
- 如果在接口LSP重传定时器超时后，R1还没有收到R2发送的PSNP报文作为应答，则重新发送该LSP直至收到PSNP报文。
在P2P链路中设备的LSDB更新过程如下：
若收到的LSP比本地的旧，则直接发送给对方本地的LSP,如果比本地的更新，则将这个新的LSP存入自己的LSDB，再通过一个PSNP报文来确认收到此LSP，最后再将这个新LSP发送给除了该LSP的邻居意外的邻居。其中，LSP序列号大的较新、Remaining Lifetime小的较新、Checksum大的较新，如果三者相同，则不转发该报文。
在P2P网络中，PSNP的作用：
- 作为Ack应答以确认收到的LSP。
- 用来请求所需的LSP。
2.6 IS-IS路由渗透
IS-IS路由渗透：
在Level-1-2路由器上手动将Level 2层级的路由渗透到Level 1层级，可以避免Level-1路由器选择次优路由。
假设R1要访问R6，缺省情况下，R1作为Level-1路由器并不知道本区域外的路由，发往区域外的报文会选择最近的Level-1-2路由器（R3）产生的缺省路由发送出去，导致次优路径的出现（R1-R3-R5-R6）
而IS-IS提供的路由渗透功能，通过在Level-1-2路由器上定义ACL、路由策略、Tag标记等方式，将符合条件的路由筛选出来导入本地区域的Level-1 LSDB，从而实现将其他Level-1区域和骨干区域的部分路由信息通报给自己所在的Level-1区域。
如果分别在Level-1-2路由器R3和R4上使用路由渗透功能，Area47.0001中的Level-1路由器就会拥有经这两个Level-1-2路由器通向区域外的路由信息。经过路由计算，选择的转发路径为R1-R2-R4-R5-R6，即R1到R6的最优路由。
2.7 IS-IS路由过载
IS-IS路由过载：
（1）使用IS-IS过载标记位来标识过载状态
（2）对设备设置过载标志位后，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。
设置了过载标识的LSP虽然还会在网络中扩散，但是在计算通过过载路由器的路由时不会被采用。
上述拓扑图中，R1到R3的报文由R2转发，如果R2发布的LSP中的OL位置为1，则R1认为R2的LSDB不完整，于是将流量通过R4、R5转发给R3，但去往R2直连网段的流量不受影响。
进入过载状态的方法:
（1）设备异常可导致自动进入过载状态
（2）手工设置使设备进入过载状态
进入过载状态的说明:
(1)如果因为设备异常进入的过载状态，系统将删除全部引入或渗透的路由信息
(2)如果因为用户配置进入过载状态，系统会根据用户配置决定是否删除全部引入或渗透的路由。
2.8 IS-IS收敛特性
快速收敛
(1)增量最短路径优先算法I-SPF：只对受影响的节点进行路由计算，只在第一次计算时包括全部节点
(2)部分路由计算PRC：只对发生变化的路由进行重新计算，根据I-SPF算出来的SPT来更新路由
(3)智能定时器：分为SPF计算智能定时器和LSP生成智能定时器，当网络变化频繁时，智能定时器的间隔时间会自动延长
(4)LSP快速扩散
(5)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路由的收敛优先级分别为critical、high、medium、low四个等级，本地有效
2.9 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
- 路由器认证：对Level-2的SNP和LSP报文进行认证
认证方式：Null、明文、MD5
对于区域认证和路由器认证，可以设置为SNP和LSP分开认证。
2.10 IS-IS LSP分片扩展
基本概念
（1）初始系统（Originating System）：实际运行IS-IS协议的路由器。使能IS-IS LSP分片扩展功能后，可以为路由器配置附加的虚拟系统，“Originating System”指的是原来运行的、“真
正”的IS-IS进程。
（2）系统ID（System ID）：初始系统的系统ID。
（3） 附加系统ID（Additional System ID）：使能IS-IS LSP分片扩展功能后，为IS-IS路由器配置的附加的虚拟System ID。每个附加系统ID都可以生成256个额外扩展的LSP分片。附加系统ID和系统ID一样，在整个路由域中必须唯一。
（4）虚拟系统：由附加系统ID标识的系统，用来生成扩展LSP分片
IS-IS通过泛洪LSP来宣告链路状态信息，由于一个LSP能承载的信息量有限，IS-IS将对LSP进行分片。每个LSP分片由产生该LSP的结点或伪结点的SystemID、PseudnodeID（普通LSP中该值为0，Pseudonode LSP中该值为非0）、LSPNumber（LSP分片号）组合起来唯一标识，由于LSPNumber字段的长度是1字节，因此，IS-IS路由器可产生的分片数最大为256，限制了IS-IS路由器可以发布的链路信息量。
IS-IS LSP分片扩展特性可使IS-IS路由器生成更多的LSP分片，通过为路由器配置附加的虚拟系统、每个虚拟系统都可生成256个LSP分片（最多可配置50个虚拟系统），使得IS-IS路由器可最多生成13056个LSP分片。
LSP分片分类：
Mode-1：
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:
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。
注意事项
配置分片扩展后，如果存在由于报文装满而丢失的信息，系统会提醒重启IS-IS。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。 如果网络上还有其他厂商的设备，配置分片扩展必须配置成Mode-1，否则其他设备无法识别。建议先配置分片扩展和虚拟系统，然后将IS-IS建立邻居或者引入路由。
IS-IS管理标记（Tag）
管理标记特性允许在IS-IS域中通过管理标记对IP地址前缀进行控制，可以达到简化管理。其用途包括控制不同级别和不同区域间的路由引入，以及在同一路由器上运行的IS-IS多实例。
拓扑描述
假设R1只想收到R2/R3/R4的Level-1路由信息。首先给R2、R3、R4的IS-IS的接口配置相同的tag（管理标记）。然后在Area47.0003的Level-1-2 路由器做从Level-2到Level-1区域的路由渗透，渗透时使用tag进行过滤，可以简化过滤的策略。