HCNP Routing&Switching之动态路由协议IS-IS基础

　　前文我们了解了OSPF的特殊区域相关话题，回顾请参考https://www.cnblogs.com/qiuhom-1874/p/15236330.html；今天我们来聊一聊另一动态路由协议IS-IS相关话题；

　　IS-IS简介

　　IS-IS（Intermediate System-to-Intermediate System，中间系统到中间系统）动态路由协议和ospf路由协议一样，两者都是基于链路状态，使用SPF算法计算路由内部网关协议（IGP）；IS-IS最初是国际化标准组织ISO为它的无连接网络协议CLNP（Connection Less Network Protocol）设计的一种动态路由协议；由于IP协议的广泛使用，为了提供对IP协议的路由支持，IETF在RFC1195中对IS-IS进行了扩充和修改，使得IS-IS协议同时能够应用在TCP/IP和OSI的环境中，修订后的IS-IS协议被称为集成化的IS-IS（Integrated IS-IS或Dual IS-IS）；由于IS-IS的简便性和极强的扩展性，目前在大型的ISP的网络中被广泛应用；

　　提示：IS-IS工作在数据链路层，在OSI七层模型中，它的上层协议是网络层CLNP，早期IS-IS只支持OSI七层模型环境；后来因为TCP/IP五层模型被广泛使用，为了能够提供对TCP/IP五层网络模型的支持，后面IS-IS协议经过修订和改良，扩充了对TCP/IP五层网络模型环境的支持，所以我们现在用到的IS-IS协议都是集成后的IS-IS协议；它既能支持OSI七层模型的CLNP网络，同时也支持TCP/IP的五层IP网络；相对于OSPF来说，OSPF支持ip网络，不支持CLNP网络；OSPF工作在IP层，而IS-IS协议工作在数据链路层；

　　IS-IS场景应用

　　提示：园区网特点，主要是应用型网络，主要面向企业网用户；路由器的数量偏少，动态路由的LSDB库容量相对较少，三层路由域相对偏少；有出口路由的概念，对内部外部路由划分比较敏感；地域性跨度不大，带宽充足，链路状态协议开销对宽带占用比偏少；路由策略和策略路由应用频繁多变，需要精心细化的路由操作；OSPF的多路由类型（内部/外部），多区域类型（骨干/非骨干/特殊），开销规则优良（根据带宽设定），网络类型多样（P2P/MA/P2MP/NBMA）的特点在园区网得到了极大的发挥，所以目前ospf普遍用于园区网；对于骨干网来说，它的特点主要是服务性网络，有ISP（互联网服务提供商）组建，并为终端用户提供互联服务；路由调度占绝对统治地位，路由器数量庞大；架构层面扁平化，要求IGP作为基础路由为上层BGP协议服务；LSDB规模宏大，对链路收敛极度敏感，线路费用昂贵；追求简单高效，扩展性高，满足公众客户业务需求；IS-IS的快速算法（RPC得到加强），简便报文机构（TLV），快速邻居关系建立，大容量路由传递（基于二层开销低）等一些特点在骨干网有着天然的优势，所以IS-IS在骨干网得到广泛应用；

　　IS-IS拓扑结构

　　提示：对于IS-IS来说，它不像OSPF中以接口来划分区域，一个路由器可以同时属于多个区域（ABR）；在IS-IS中区域的边界是根据路由器的类型来划分的，这也意味着IS-IS中一个路由器只能属于某一个区域，不能同时属于多个区域；IS-IS为了适应中大型网络，它的拓扑结构使用了层次化结构；采用了骨干区域和非骨干区域两级的分层结构；一般来说，将Level-1路由器部署在非骨干区域，Level-2路由器和Level-1-2路由器部署在骨干区域；每一个非骨干区域都通过Level-1-2路由器与骨干区域相连；

　　IS-IS与OSPF区域对比

　　提示：对于is-is来说，区域划分是以路由器的类型来划分，而ospf的区域划分是以接口来划分；is-is骨干区域是有L2和L1/2路由器共同组成，而OSPF骨干区域是area 0为骨干区域；对于路由算法，is-is计算路由使用SPF算法，而ospf在同一个区域内使用SPF算法，区域间路由不是SPF算法，而是根据三类LSA传递（直接传递打包好的路由信息，不需要再次使用SPF算法计算）；

　　IS-IS路由器分类

　　提示：is-is路由分三种类型，分别是Level-1路由器（简写L1）；该类型路由器只能创建L1类型路由器的LSDB；L2类型路由器只能穿件L2类型路由器的LSDB；L1-2类型路由器是默认的类型，它能同时创建L1类型路由器的LSDB也能创建L2类型路由的LSDB；

　　IS-IS邻居关系

　　提示：对于L1类型路由器来说，它只能在同区域内和L1或者L1-2类型路由器建立邻居；所谓相同区域是指区域ID相同；对于L2类型路由器来说，它没有区域的限制，它可和同区域或不同区域的L2或L1-2建立邻居；对于L1-2路由器来说，它可以和相同区域或不同区域的L1或L2或L1/2类型路由建立邻居；这里需要注意一点的是，L1类型路由器不能与L2建立邻接关系，不管是否在同一区域；对于不同区域的L1类型路由也是不能建立邻接关系；

　　总结：L1类型路由器建立邻居的条件是区域ID必须相同，其次不能与L2建立邻居，不管区域ID是否相同；对于L2来说，它没有区域id是否相同的限制，但它只能与L2或L1-2类型路由器建立邻居，不能与L1建立邻居，不管区域是否相同；对于L1-2，没有区域id是否相同的限制，同时也没有路由器类型限制，它可以和L1、L2、L1-2这三种类型路由器在不同区域或相同区域建立邻居；

　　IS-IS网络类型

　　提示：IS-IS的网络类型只有两种，分别是广播网络（LAN）和点到点网络（P2P）；PPP和HDLC上，接口默认网络类型就是点到点（P2P）；以太网和token-ring（令牌环网）上，接口默认网络类型为广播网络（LAN）；

　　点到点网络中的邻接关系

　　提示：对于L1邻接关系，它只能在相同区域内建立；对于不同区域来说，L1的邻居是不能建立；在相同区域内，L1和L1或L1-2建立L1的邻接关系；L1-2和L1-2即建立L1的邻接关系同时也建立L2的邻接关系；对于不同区域来说L1-2和L1-2只能建立L2的邻接关系，不能建立L1的邻接关系；L2和L2建立L2的邻接关系；

　　广播网络上的邻接关系

　　提示：对于广播网络IS-IS和ospf一样，都要选择DR；在IS-IS里不叫DR而叫DIS；作用就是创建和更伪节点，以简化拓扑减少资源消耗；同一级别的路由器之间都会形成邻接关系；上图中L1和L1-2、L1 DIS建立L1的邻接关系；L1-2和L2 、L2 DIS建立L2邻接关系；

　　DIS和DR对比

　　提示：伪节点是在广播网络中自动生成的虚拟节点，它和其他路由之间通过虚拟链路连接，形成邻接关系；主要作用是发送CSNP，同步LSDB数据库；CSNP我们可以理解为OSPF中的DD包，用来对比数据库摘要；在ospf里DR的主要作用是减少LSA泛洪；其次对于邻接关系来讲，IS-IS中的DIS是与所有路由器建立邻接关系，而OSPF中DRother之间建立2way关系；在IS-IS里DIS没有备份，在OSPF里有BDR；同时OSPF里的DR不具有抢占性，一旦选定只有重启进程才能触发DR重新选举；而IS-IS里DIS是具有抢占性的；从层次性来讲ospf里没有层次性，在IS-IS里有L1的DIS和L2的DIS，不同类型路由之间建立不同类型的邻接关系，生成不同类型的DIS；

　　IS-IS地址结构

　　提示：NSAP（Network Service Access Point）网络服务接入点；它是OSI中网络层的地址，提供网络层和上层应用的接口，相当于ip地址和协议号；主要由DIP和DSP组成；IDP（Initial Domain Part）相当于ip地址中的主网络号；DSP（Domain Specific Part）相当于IP地址中的子网号和主机地址；AFI（authority and Format Identifier）标识地址分配机构和地址格式；IDI（Initial Domain Identifier）标识域；HODSP（High Order DSP）分割区域；AFI+IDI+HODSP这三个字段共同组成了区域地址；system ID区分主机，相当于OSPF里的router id；SEL是用来标识服务类型；SEL为00表示是NET服务类型，在IP网络中，SEL的值均为00；即IP网络中NSAP服务类型为NET；

　　TCP/IP协议栈和OSI系统地址结构对比

　　提示：OSI系统的CLNP协议就类似TCP/IP协议栈里的IP协议；NSAP地址就类似IP协议中的IP地址；对于OSI系统中的IS-IS协议来说，它的NET标识符，就类似IP协议中的OSPF区域ID和router ID；NET是一类特殊的NSAP地址（SEL=00），在路由器上配置IS-IS时，只需要考虑NET即可；

　　NET地址结构

　　提示：NET地址由三部分组成，第一部分是区域id，由16进制字符组成，最小1字节，最大13字节；区域地址主要作用既能标识路由域，同时也能表示路由域中的区域，相当于OSPF中的区域编号；两个不同的路由域中不允许有相同的区域地址，即多个区域不允许有相同的区域编号；一般情况下，一台路由器只需要配置一个区域地址，且同一区域中所有节点的区域地址都要相同；为了能够支持区域的平滑合并、分割及转换，一台路由器最多可配置3个区域地址；第二部分是system ID，占6字节，由12位16进制字符组成，每4位一组，分三组，system ID主要用来在区域内唯一标识主机或路由器，类似OSPF中的router ID；最后是SEL，占1字节，由2位16进制字符组成；在IP网络环境中，该值为固定00；NET是特殊的NSAP地址，即SEL=00的NSAP地址，最多20个字节，最少为8字节，一台路由器最多可配置三个NET地址，配置多个NET地址时，需要保证他们的system ID相同；

　　NET生成方法

　　提示：为了便于管理，一般根据router ID来生成对应的system id；这只是一种生成NET地址的方式，不是强制必须这样，我们也可以手动根据网络环境规划，自定义NET地址；

　　NET地址规划注意事项

　　提示：同一区域的区域id必须相同；system id必须唯一；

　　实验：如下拓扑，配置IS-IS，实现R1的lo1接口和R2的lo接口互通

　　R1配置接口ip地址

sys
sys R1
int g0/0/0
ip add 12.0.0.1 24
int lo 1
ip add 1.1.1.1 32

　　R2配置接口ip地址

sys
sys R2
int g0/0/0
ip add 12.0.0.2 24
int lo 1
ip add 2.2.2.2 32

　　R1上配置ISIS路由器类型为L1

　　提示：isis命令后面的数字77表示进程号；

　　R2上配置ISIS路由器类型为L1

　　提示：默认路由器类型为L1-2；

　　在R1上配置NET地址

　　在R2上配置NET地址

　　在R1的g0/0/0和lo1接口激活isis进程

　　在R2的g0/0/0和lo1接口激活isis进程

　　提示：在接口上激活isis操作我们可以理解为ospf中的把对应网络宣告出去；

　　抓包查看isis hello 包结构

　　提示：从上面的抓包情况可以看到isis封装在数据链路层之上，它的二层协议不是Ethernet II 协议，而是802.3 Ethernet，和STP二层协议一样；对于ISIS的数据包来讲，它和OSPF一样也分为通用包头和专用包头；通用包头主要用来描述数据包类型，isis协议，数据包长度等信息；专用包头用来描述对应类型的包相关信息；

　　验证：在R1上查看isis邻居

　　提示：可以看到在R1上isis和system id为0000.0000.0002建立起类型为L1的邻居；

　　验证：查看R1的路由表，看看是否学习到R2的lo1接口路由？

　　提示：可以看到对应R1通过isis学习到R2的lo1接口的路由；

　　验证：用R1 的lo1接口ping R2的lo接口地址，看看是否能够正常通信？

　　提示：可以看到R1的lo1接口能够正常和R2的lo1接口通信；