ISIS协议详解与配置指南

ISIS协议概述

ISIS（Intermediate System to Intermediate System）是一种链路状态路由协议，属于OSI协议栈中的网络层协议。它最初由ISO设计用于CLNP（Connectionless Network Protocol）网络，后来被扩展支持IP路由。ISIS与OSPF类似，但采用更灵活的TLV（Type-Length-Value）结构，适用于大规模网络环境。

ISIS基本概念

ISIS将网络设备分为两类：中间系统（Intermediate System，即路由器）和终端系统（End System，即主机）。ISIS协议运行在中间系统之间，交换路由信息。

ISIS采用两级分层结构：Level-1路由器负责区域内路由，Level-2路由器负责区域间路由。Level-1-2路由器同时参与两个层次的路由计算。

ISIS区域划分

ISIS使用区域（Area）来划分网络层次。每个区域由一个唯一的区域ID标识。Level-1路由器维护本区域的链路状态数据库，Level-2路由器维护整个骨干区域的链路状态数据库。

区域边界由Level-1-2路由器连接。这种设计减少了路由信息的传播范围，提高了网络的可扩展性。

ISIS报文类型

ISIS协议定义了四种基本报文类型：

Hello报文（IIH）：用于建立和维护邻居关系
链路状态报文（LSP）：携带链路状态信息
完全序列号报文（CSNP）：用于数据库同步
部分序列号报文（PSNP）：用于请求和确认特定LSP

每种报文类型都有Level-1和Level-2两个版本，分别用于不同层次的路由计算。

ISIS邻居建立过程

ISIS邻居建立分为三个状态：

Down状态：初始状态，没有收到任何Hello报文
Init状态：收到Hello报文，但未在报文中看到自己的系统ID
Up状态：在收到的Hello报文中看到自己的系统ID，邻居关系建立成功

邻居关系建立后，路由器开始交换LSP信息，同步链路状态数据库。

ISIS链路状态数据库同步

ISIS使用可靠的泛洪机制来同步链路状态数据库。每个路由器生成自己的LSP，并将其泛洪到整个区域或骨干网。LSP包含以下信息：

路由器ID（System ID）
接口信息
邻居信息
度量值（Metric）

路由器通过CSNP和PSNP报文来确保数据库的完整性和一致性。

ISIS路由计算

ISIS使用SPF（Shortest Path First）算法计算最短路径树。计算过程分为以下步骤：

以自己为根节点初始化最短路径树
遍历链路状态数据库，找出所有可达的邻居
计算到每个邻居的累计开销
选择开销最小的路径加入最短路径树
重复上述过程直到所有节点都被加入

ISIS支持多种度量类型，包括默认度量、延迟度量、开销度量和错误度量。

ISIS与OSPF的比较

ISIS与OSPF都是链路状态协议，但存在一些关键差异：

分层结构：OSPF采用严格的两层结构（骨干区域和非骨干区域），ISIS的分层更灵活
区域边界：OSPF区域边界在ABR上，ISIS区域边界在链路上
协议封装：OSPF直接运行在IP上，ISIS可以运行在数据链路层
扩展性：ISIS的TLV结构使其更容易扩展

ISIS在IP网络中的应用

虽然ISIS最初是为OSI网络设计的，但通过TLV扩展已完全支持IP路由。现代ISP网络广泛使用ISIS作为IGP协议，主要优势包括：

更好的可扩展性，适合大型网络
更简单的配置和管理
更快的收敛速度
更好的多拓扑支持

ISIS高级特性

现代ISIS实现支持多种高级特性：

多拓扑路由（MTR）：允许不同拓扑使用独立的路由计算
快速收敛：通过智能定时器和增量SPF计算提高收敛速度
认证：支持MD5和SHA认证保证协议安全
流量工程：支持MPLS TE扩展
IPv6支持：通过TLV扩展支持IPv6路由

ISIS配置示例（以Cisco IOS为例）

router isis 
 net 49.0001.0000.0000.0001.00
 is-type level-2-only
 metric-style wide
!
interface Ethernet0/0
 ip router isis 
 isis circuit-type level-2
 isis metric 10
!
interface Ethernet0/1
 ip router isis 
 isis circuit-type level-1
 isis metric 10

ISIS故障排查

常见ISIS问题

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BbS.okacop082.info/PoSt/1120_302290.HtM
BbS.okacop083.info/PoSt/1120_688638.HtM
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BbS.okacop829.info/PoSt/1120_991674.HtM