HCNP Routing&Switching之動態路由協議IS-IS基礎

　　前文我們瞭解了OSPF的特殊區域相關話題，回顧請參考https://www.cnblogs.com/qiuhom-1874/p/15236330.html；今天我們來聊一聊另一動態路由協議IS-IS相關話題；

　　IS-IS簡介

　　IS-IS（Intermediate System-to-Intermediate System，中間系統到中間系統）動態路由協議和ospf路由協議一樣，兩者都是基於鏈路狀態，使用SPF演算法計算路由內部閘道器協議（IGP）；IS-IS最初是國際化標準組織ISO為它的無連線網路協議CLNP（Connection Less Network Protocol）設計的一種動態路由協議；由於IP協議的廣泛使用，為了提供對IP協議的路由支援，IETF在RFC1195中對IS-IS進行了擴充和修改，使得IS-IS協議同時能夠應用在TCP/IP和OSI的環境中，修訂後的IS-IS協議被稱為整合化的IS-IS（Integrated IS-IS或Dual IS-IS）；由於IS-IS的簡便性和極強的擴充套件性，目前在大型的ISP的網路中被廣泛應用；

　　提示：IS-IS工作在資料鏈路層，在OSI七層模型中，它的上層協議是網路層CLNP，早期IS-IS只支援OSI七層模型環境；後來因為TCP/IP五層模型被廣泛使用，為了能夠提供對TCP/IP五層網路模型的支援，後面IS-IS協議經過修訂和改良，擴充了對TCP/IP五層網路模型環境的支援，所以我們現在用到的IS-IS協議都是整合後的IS-IS協議；它既能支援OSI七層模型的CLNP網路，同時也支援TCP/IP的五層IP網路；相對於OSPF來說，OSPF支援ip網路，不支援CLNP網路；OSPF工作在IP層，而IS-IS協議工作在資料鏈路層；

　　IS-IS場景應用

　　提示：園區網特點，主要是應用型網路，主要面向企業網使用者；路由器的數量偏少，動態路由的LSDB庫容量相對較少，三層路由域相對偏少；有出口路由的概念，對內部外部路由劃分比較敏感；地域性跨度不大，頻寬充足，鏈路狀態協議開銷對寬頻佔用比偏少；路由策略和策略路由應用頻繁多變，需要精心細化的路由操作；OSPF的多路由型別（內部/外部），多區域型別（骨幹/非骨幹/特殊），開銷規則優良（根據頻寬設定），網路型別多樣（P2P/MA/P2MP/NBMA）的特點在園區網得到了極大的發揮，所以目前ospf普遍用於園區網；對於骨幹網來說，它的特點主要是服務性網路，有ISP（網際網路服務提供商）組建，併為終端使用者提供互聯服務；路由排程佔絕對統治地位，路由器數量龐大；架構層面扁平化，要求IGP作為基礎路由為上層BGP協議服務；LSDB規模巨集大，對鏈路收斂極度敏感，線路費用昂貴；追求簡單高效，擴充套件性高，滿足公眾客戶業務需求；IS-IS的快速演算法（RPC得到加強），簡便報文機構（TLV），快速鄰居關係建立，大容量路由傳遞（基於二層開銷低）等一些特點在骨幹網有著天然的優勢，所以IS-IS在骨幹網得到廣泛應用；

　　IS-IS拓撲結構

　　提示：對於IS-IS來說，它不像OSPF中以介面來劃分區域，一個路由器可以同時屬於多個區域（ABR）；在IS-IS中區域的邊界是根據路由器的型別來劃分的，這也意味著IS-IS中一個路由器只能屬於某一個區域，不能同時屬於多個區域；IS-IS為了適應中大型網路，它的拓撲結構使用了層次化結構；採用了骨幹區域和非骨幹區域兩級的分層結構；一般來說，將Level-1路由器部署在非骨幹區域，Level-2路由器和Level-1-2路由器部署在骨幹區域；每一個非骨幹區域都通過Level-1-2路由器與骨幹區域相連；

　　IS-IS與OSPF區域對比

　　提示：對於is-is來說，區域劃分是以路由器的型別來劃分，而ospf的區域劃分是以介面來劃分；is-is骨幹區域是有L2和L1/2路由器共同組成，而OSPF骨幹區域是area 0為骨幹區域；對於路由演算法，is-is計算路由使用SPF演算法，而ospf在同一個區域內使用SPF演算法，區域間路由不是SPF演算法，而是根據三類LSA傳遞（直接傳遞打包好的路由資訊，不需要再次使用SPF演算法計算）；

　　IS-IS路由器分類

　　提示：is-is路由分三種類型，分別是Level-1路由器（簡寫L1）；該型別路由器只能建立L1型別路由器的LSDB；L2型別路由器只能穿件L2型別路由器的LSDB；L1-2型別路由器是預設的型別，它能同時建立L1型別路由器的LSDB也能建立L2型別路由的LSDB；

　　IS-IS鄰居關係

　　提示：對於L1型別路由器來說，它只能在同區域內和L1或者L1-2型別路由器建立鄰居；所謂相同區域是指區域ID相同；對於L2型別路由器來說，它沒有區域的限制，它可和同區域或不同區域的L2或L1-2建立鄰居；對於L1-2路由器來說，它可以和相同區域或不同區域的L1或L2或L1/2型別路由建立鄰居；這裡需要注意一點的是，L1型別路由器不能與L2建立鄰接關係，不管是否在同一區域；對於不同區域的L1型別路由也是不能建立鄰接關係；

　　總結：L1型別路由器建立鄰居的條件是區域ID必須相同，其次不能與L2建立鄰居，不管區域ID是否相同；對於L2來說，它沒有區域id是否相同的限制，但它只能與L2或L1-2型別路由器建立鄰居，不能與L1建立鄰居，不管區域是否相同；對於L1-2，沒有區域id是否相同的限制，同時也沒有路由器型別限制，它可以和L1、L2、L1-2這三種類型路由器在不同區域或相同區域建立鄰居；

　　IS-IS網路型別

　　提示：IS-IS的網路型別只有兩種，分別是廣播網路（LAN）和點到點網路（P2P）；PPP和HDLC上，介面預設網路型別就是點到點（P2P）；乙太網和token-ring（令牌環網）上，介面預設網路型別為廣播網路（LAN）；

　　點到點網路中的鄰接關係

　　提示：對於L1鄰接關係，它只能在相同區域內建立；對於不同區域來說，L1的鄰居是不能建立；在相同區域內，L1和L1或L1-2建立L1的鄰接關係；L1-2和L1-2即建立L1的鄰接關係同時也建立L2的鄰接關係；對於不同區域來說L1-2和L1-2只能建立L2的鄰接關係，不能建立L1的鄰接關係；L2和L2建立L2的鄰接關係；

　　廣播網路上的鄰接關係

　　提示：對於廣播網路IS-IS和ospf一樣，都要選擇DR；在IS-IS裡不叫DR而叫DIS；作用就是建立和更偽節點，以簡化拓撲減少資源消耗；同一級別的路由器之間都會形成鄰接關係；上圖中L1和L1-2、L1 DIS建立L1的鄰接關係；L1-2和L2 、L2 DIS建立L2鄰接關係；

　　DIS和DR對比

　　提示：偽節點是在廣播網路中自動生成的虛擬節點，它和其他路由之間通過虛擬鏈路連線，形成鄰接關係；主要作用是傳送CSNP，同步LSDB資料庫；CSNP我們可以理解為OSPF中的DD包，用來對比資料庫摘要；在ospf裡DR的主要作用是減少LSA泛洪；其次對於鄰接關係來講，IS-IS中的DIS是與所有路由器建立鄰接關係，而OSPF中DRother之間建立2way關係；在IS-IS裡DIS沒有備份，在OSPF裡有BDR；同時OSPF裡的DR不具有搶佔性，一旦選定只有重啟程序才能觸發DR重新選舉；而IS-IS裡DIS是具有搶佔性的；從層次性來講ospf裡沒有層次性，在IS-IS裡有L1的DIS和L2的DIS，不同型別路由之間建立不同型別的鄰接關係，生成不同型別的DIS；

　　IS-IS地址結構

　　提示：NSAP（Network Service Access Point）網路服務接入點；它是OSI中網路層的地址，提供網路層和上層應用的介面，相當於ip地址和協議號；主要由DIP和DSP組成；IDP（Initial Domain Part）相當於ip地址中的主網路號；DSP（Domain Specific Part）相當於IP地址中的子網號和主機地址；AFI（authority and Format Identifier）標識地址分配機構和地址格式；IDI（Initial Domain Identifier）標識域；HODSP（High Order DSP）分割區域；AFI+IDI+HODSP這三個欄位共同組成了區域地址；system ID區分主機，相當於OSPF裡的router id；SEL是用來標識服務型別；SEL為00表示是NET服務型別，在IP網路中，SEL的值均為00；即IP網路中NSAP服務型別為NET；

　　TCP/IP協議棧和OSI系統地址結構對比

　　提示：OSI系統的CLNP協議就類似TCP/IP協議棧裡的IP協議；NSAP地址就類似IP協議中的IP地址；對於OSI系統中的IS-IS協議來說，它的NET識別符號，就類似IP協議中的OSPF區域ID和router ID；NET是一類特殊的NSAP地址（SEL=00），在路由器上配置IS-IS時，只需要考慮NET即可；

　　NET地址結構

　　提示：NET地址由三部分組成，第一部分是區域id，由16進位制字元組成，最小1位元組，最大13位元組；區域地址主要作用既能標識路由域，同時也能表示路由域中的區域，相當於OSPF中的區域編號；兩個不同的路由域中不允許有相同的區域地址，即多個區域不允許有相同的區域編號；一般情況下，一臺路由器只需要配置一個區域地址，且同一區域中所有節點的區域地址都要相同；為了能夠支援區域的平滑合併、分割及轉換，一臺路由器最多可配置3個區域地址；第二部分是system ID，佔6位元組，由12位16進位制字元組成，每4位一組，分三組，system ID主要用來在區域內唯一標識主機或路由器，類似OSPF中的router ID；最後是SEL，佔1位元組，由2位16進位制字元組成；在IP網路環境中，該值為固定00；NET是特殊的NSAP地址，即SEL=00的NSAP地址，最多20個位元組，最少為8位元組，一臺路由器最多可配置三個NET地址，配置多個NET地址時，需要保證他們的system ID相同；

　　NET生成方法

　　提示：為了便於管理，一般根據router ID來生成對應的system id；這只是一種生成NET地址的方式，不是強制必須這樣，我們也可以手動根據網路環境規劃，自定義NET地址；

　　NET地址規劃注意事項

　　提示：同一區域的區域id必須相同；system id必須唯一；

　　實驗：如下拓撲，配置IS-IS，實現R1的lo1介面和R2的lo介面互通

　　R1配置介面ip地址

　　R2配置介面ip地址

　　R1上配置ISIS路由器型別為L1

　　提示：isis命令後面的數字77表示程序號；

　　R2上配置ISIS路由器型別為L1

　　提示：預設路由器型別為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介面啟用isis程序

　　在R2的g0/0/0和lo1介面啟用isis程序

　　提示：在介面上啟用isis操作我們可以理解為ospf中的把對應網路宣告出去；

　　抓包檢視isis hello 包結構

　　提示：從上面的抓包情況可以看到isis封裝在資料鏈路層之上，它的二層協議不是Ethernet II 協議，而是802.3 Ethernet，和STP二層協議一樣；對於ISIS的資料包來講，它和OSPF一樣也分為通用包頭和專用包頭；通用包頭主要用來描述資料包型別，isis協議，資料包長度等資訊；專用包頭用來描述對應型別的包相關資訊；

　　驗證：在R1上檢視isis鄰居

　　提示：可以看到在R1上isis和system id為0000.0000.0002建立起型別為L1的鄰居；

　　驗證：檢視R1的路由表，看看是否學習到R2的lo1介面路由？

　　提示：可以看到對應R1通過isis學習到R2的lo1介面的路由；

　　驗證：用R1 的lo1介面ping R2的lo介面地址，看看是否能夠正常通訊？

　　提示：可以看到R1的lo1介面能夠正常和R2的lo1介面通訊；