大家好，我是小弗。說起 IS-IS ，就不可避免要提到 OSPF 。它倆都是鏈路狀態協議，但無法互相替代。IS-IS 是從 OSI 擴展到 TCP/IP 的，而 OSPF 又源于 IS-IS 。它們協議原理類似，但具體實現的機制不同，就有了不同的應用場景：

OSPF 路由類型多、區域類型多、開銷規則合理、網絡類型多，適合在園區網層次化部署。

IS-IS 算法快速、報文簡潔、收斂快速、路由承載龐大，更適合運營商扁平化網絡部署。

分層結構

鏈路狀態協議的分層結構，可以減少 LSA 的數量，降低設備的性能消耗。OSPF 有骨干區域、常規區域、特殊區域，而 IS-IS 就簡單些，只有骨干網絡和常規區域。

ISIS 的骨干網絡是由連續的 Level-2 和 Level-1-2 路由器組成。圖中的 R1 、R2 、R3 和 R4 構成骨干網絡。連續的 Level-1 和 Level-1-2 路由器構成的區域叫做 Level-1 區域。比如 Area 49.0001 和 Area 49.0002 。Level-2 區域，由連續的、同一個區域的 Level-2 和 Level-1-2 路由器構成。比如 Area 49.0003 和 Area 49.0004 。Level-1 區域可能有多個，骨干網絡也可能覆蓋多個 Level-2 區域。

IS-IS 的區域，不是按照接口劃分的，而是按照設備劃分的。配置 IS-IS 時，要指定設備的區域，一個設備可以同時屬于多個區域。配完后，設備的所有接口都屬于這個區域。比如 R1 和 R5 建立 Level-1 的鄰居關系，R3 和 R4 建立 Level-2 的鄰居關系。同時，區域的交界不在設備上，而是在鏈路上。比如 Area 49.0001 和 Area 49.0004 的交界就是 R1 和 R4 連接的鏈路上。

IS-IS 的每個 Level-1 區域必須和骨干網絡直連，比如 Area 49.0001 就是通過 R1 連接到骨干網絡。Level-1-2 路由器作為 Level-1 區域和骨干網絡的橋梁，Level-1 區域內的路由通過 Level-2 LSP 通告給骨干網絡。而 Level-1-2 路由器不會把骨干網絡的路由通告給 Level-1 區域，而是下發默認路由給 Level-1 路由器。跟 OSPF 的 Totally NSSA 類似。Level-1 路由器只知道區域內的路由，區域外的網絡，通過默認路由到達。

路由器分類

運行 IS-IS 的路由器，根據 Level 的不同，可分為兩類：Level-1 和 Level-2 。路由器可以是 Level-1 類型，或 Level-2 類型，還可以同時是 Level-1 和 Level-2 類型，即 Level-1-2 類型，實際上 Level-1-2 并不是一種單獨的 IS-IS 路由器類型。

Level-1 路由器

Level-1 路由器，比如圖中的 R1 ，只能和同一區域內的其它 Level-1 或 Level-1-2 路由器建立 IS-IS 鄰居關系，也叫做 Level-1 鄰居關系。它無法與 Level-2 路由器建立鄰居關系。

Level-1 路由器只維護 Level-1 LSDB ，根據鏈路狀態信息計算區域內的網絡拓撲及最優路由。Level-1 只能通過 Level-1-2 路由器接入骨干網絡訪問其它網絡區域。

Level-2 路由器

Level-2 路由器，比如圖中的 R4 、R5 、R6 、R7 ，可以看做 IS-IS 骨干網絡的路由器，其實骨干網絡是由連續的 Level-2 路由器及 Level-1-2 路由器組成的。

Level-2 路由器只能和 Level-1-2 或 Level-2 路由器建立鄰居關系，也叫做 Level-2 鄰居關系。Level-2 路由器只維護 Level-2 的 LSDB ，Level-2 路由器有整個 IS-IS 域的所有路由信息。

Level-1-2 路由器

Level-1-2 路由器，比如圖中的 R2 、R3 ，同時是 Level-1 和 Level-2 級別的路由器，可以和同一區域的 Level-1 、Level-1-2 路由器建立 Level-1 鄰居關系，也可以和 Level-2 路由器或 Level-1-2 路由器建立 Level-2 鄰居關系。

Level-1-2 路由器同時維護 Level-1 的 LSDB 和 Level-2 的 LSDB ，分別計算 Level-1 路由和 Level-2 路由。通常，Level-1-2 路由器連接一個 Level-1 區域，也連著骨干網絡，作為 Level-1 區域與其它區域通信的橋梁，下發的 Level-1 LSP 中設置 ATT 位，Level-1 路由器根據這條 LSP ，生成一條指向 Level-1-2 路由器的默認路由。

默認狀態下，路由器的全局 Level 為 Level-1-2 。可通過命令修改設備類型。

度量值

IS-IS 使用 Cost 作為路由度量值，也叫做開銷、成本、代價。Cost 值越小，路由越優。每個接口都有 Cost 值，默認值為 10 ，與接口帶寬不相關。某些情況下就會出現問題，比如設備選擇 Cost 更優的低帶寬路徑，不選擇 Cost 更劣的高帶寬路徑。這時，就要根據實際情況，修改接口 Cost 值。

IS-IS 路由的 Cost 等于源設備到目的網段所有出接口的 Cost 總和。R1 通過 IS-IS 獲取到 3.3.3.0/24 的路由，Cost 值為 30 。

默認情況下，Cost 類型是 Narrow ，接口 Cost 長度是 6bit ，取值范圍是 1~63 。路由 Cost 長度是 10bit ，最大值為 1023 。但在大型網絡中，度量值范圍太小，不能滿足需求，就引入了 Wide 類型 Cost 。Wide 類型時，接口 Cost 是 24bit ，取值范圍是 1～16777215 。同時，路由 Cost 值可達到 4261412864 。從而能夠支持更大規模的網絡，Cost 的路由控制也更靈活。

Wide 配置命令：

路由器使用的 Cost 類型是 Narrow 時，只能接收和發送 Cost 類型是 Narrow 的路由。同理，Cost 類型改為 Wide 后，只能接收和發送 Cost 類型是 Wide 的路由。當然，為了兼容兩種模式，就有了 Compatible 類型，可同時接收和發送 Narrow 類型和 Wide 類型的路由。

默認情況下，IS-IS Cost 類型為 Narrow 時， Cost 值為 10 。無論接口的帶寬是多少，值都是 10 。簡單的方法，就是手動修改接口 Cost 。既然路由都能動態生成，那么 Cost 還要手動修改，顯然不合適。肯定有自動計算接口 Cost 的功能，使用 auto-cost enable 命令激活。接口的 Cost 值 = ( bandwidth-reference / 接口帶寬值 ) × 10 。bandwidth-reference 值默認是 100 ，可通過命令修改。比如千兆接口的帶寬是 1000Mbps ，結果是 1 ，即 Cost 值為 1 。當然，只有 Cost 類型為 Wide 或 Wide-compatible 時，自動計算才生效。如果 Cost 類型為 Narrow 、Narrow-compatible 或 Compatible 時，根據帶寬和度量值的對應關系表設置 Cost 值。

三張表

IS-IS 維護了三張重要的數據表，分別是鄰居表、LSDB 、IS-IS 路由表。

鄰居表

相鄰兩臺路由器要先建立鄰居關系，才開始交互 LSP 。路由器在直連鏈路上發現的鄰居加載到鄰居表中。使用 display isis peer 命令查看鄰接表，包含鄰居的系統 ID 、狀態、保活時間和類型等信息。

R2 發現了兩個鄰居，GE0/0/0 接口發現了鄰居 R1 ，鄰居狀態是 UP ，還有 28 秒保持時間，鄰居類型是 Level-1 ，接口優先級是 64 ;GE0/0/1 接口發現了鄰居 R3 ，鄰居類型是 Level-2 。

LSDB

直連的兩臺路由器建立鄰居關系后，開始交互 LSP 。路由器把自己生成的、網絡中泛洪的 LSP 存儲到 LSDB 中。用這些信息繪制網絡拓撲、計算路由。使用 display isis lsdb 命令，查看路由器的 IS-IS LSDB 。

R1 是一臺 Level-1 路由器，只維護 Level-1 LSDB ，LSDB 中有三個 LSP 。每個 LSP 使用 LSP ID 標識，LSP ID 由三部分組成：

• 系統 ID ：6byte ，生成 LSP 的路由器的系統 ID 。
• 偽節點 ID ：1byte 。字段值有 0 和非 0 兩種情況。值為 0 時，表示普通 LSP 。值為非 0 時，由 DIS 分配，表示偽節點 LSP 。
• 分片號：1byte ，如果 LSP 過大，會進行分片。通過不同的分片號，標識和區分不同的 LSP 分片。同一個 LSP 的不同分片，必須要有相同的系統 ID 和偽節點 ID 。

下面以 R1 生成的 LSP 為例，LSD ID 是 0000.0000.0001.00-00 。LSP ID 后面帶星號 “ * ” ，表示是路由器自己生成的。

LSDB 的 Seq Num 表示 LSP 的序列號，用來表示 LSP 的新舊。R1 也不會有 R3 的 LSP ，因為其它區域的 LSP 不會泛洪到 Level-1 區域內。

R2 是 Level-1-2 路由器，會同時維護 Level-1 LSDB 和 Level-2 LSDB 。

IS-IS 路由表

路由器基于 LSDB ，運行路由算法，計算出最優路由。計算出的路由存放在 IS-IS 路由表中，使用 display isis route 命令查看 IS-IS 路由表，是否會加載到全局路由表中，取決于路由優先級等因素。

查看 R1 的 IS-IS 路由表：

查看 R2 的 IS-IS 路由表：

R2 通過 IS-IS 學習到 Level-1 路由 1.1.1.0/24 和 Level-2 路由 3.3.3.0/24 。Level-1 路由根據 Level-1 LSDB 計算出的路由，Level-2 路由根據 Level-2 LSDB 計算出的路由。當到達目的網段，既有 Level-1 路由，又有 Level-2 路由時，優選 Level-1 路由，與路由 Cost 無關。

查看 R2 的全局路由表：

協議報文

IS-IS 的協議報文直接采用數據鏈路層封裝，對比 OSPF 少了 IP 層封裝，IS-IS 報文的封裝效率更高。IS-IS 報文直接封裝在以太網數據幀中，使用幾種 PDU ：

IIH ( IS-IS Hello )

IIH PDU 用于建立和維護 IS-IS 的鄰居關系。有三種 IIH PDU ：Level-1 LAN IIH 、Level-2 LAN IIH 和 P2P IIH 。其中 Level-1 LAN IIH 和 Level-2 LAN IIH 用于 Broadcast 類型的網絡，Level-1 設備只發送和偵聽 Level-1 LAN IIH ，Level-2 設備只發送和偵聽 Level-2 LAN IIH ，Level-1-2 設備發送和偵聽兩種類型的 LAN IIH 。P2P IIH 用于 P2P 類型的網絡中。

LSP ( Link-State Packet )

ISIS 使用 LSP 存放鏈路狀態信息，LSP 是一種獨立的 PDU 。LSP 分為 Level-1 LSP 和 Level-2 LSP ，根據鄰居關系類型，發送對應的 LSP 。比如 Level-1 鄰居關系，交互 Level-1 LSP ，Level-1-2 鄰居關系，Level-1 LSP 和 Level-2 LSP 都會交互。

CSNP ( Complete Sequence Number PDU )

CSNP 用于 LSDB 同步，包含路由器 LSDB 所有 LSP 摘要。CSNP 也分為 Level-1 CSNP 和 Level-2 CSNP ，不同鄰居關系交互不同類型的 CSNP 。

CSNP 包含設備的 LSDB 所有 LSP 摘要信息，一條 LSP 的摘要信息包括 LSP 的 LSP ID 、序列號、剩余生存時間、校驗和，這四個信息是 LSP 頭部的關鍵信息。

PSNP ( Partial Sequence Number PDU )

PSNP 只包含一部分 LSP 的摘要信息，用于請求 LSP 更新，也分為 Level-1 PSNP 和 Level-2 PSNP 。PSNP 還用于 P2P 網絡中，對收到的 LSP 進行確認。

IS-IS PDU

IS-IS PDU 報文結構主要是三個部分：通用的頭部、PDU 特有的頭部、可變長部分。通用的頭部，是指所有 IS-IS PDU 都有的、相同格式的頭部。每種 PDU 都有自己特有的頭部。可變長部分，使用三元組格式存儲內容，也就是 TLV ，全稱 Type-Length-Value ，也就是類型、長度、值的三元組。

TLV 的各元素描述如下：

• Type(類型)：1byte ，表示 TLV 的類型，不同 TLV 類型攜帶不同的信息。

• Length(長度)：1byte ，表示 Value 的長度。不同 TLV 類型，長度也不同。
• Value(值)：字節數的長度是 Length 的值，表示 TLV 的有效內容。

每種 PDU 都有一定數量的 TLV ，TLV 非常靈活、方便擴展。不對協議做大改動的情況下，引入新的 TLV 就可以實現新功能的支持，這就是 TLV 的絕對優勢。

LSP

IS-IS 使用 LSP 來描述網絡拓撲和網段信息，有兩種 LSP ：Level-1 LSP 和 Level-2 LSP 。LSP 由 PDU 通用頭部和 LSP 報文組成，LSP 報文包含 LSP 特有頭部和 TLV 。

LSP 字段及說明：

• PDU 長度( PDU Length )：PDU 的總長度，單位是字節。
• 剩余生存時間( Remaining Lifetime )：LSP 的剩余存活時間，單位是秒。
• LSP 標識符( LSP ID )：三部分組成：設備的系統 ID 、偽節點 ID 、分配編號，用于標識不同的 LSP 。
• 序列號( Sequence Number )：LSP 的序列號，用于區分 LSP 的新舊。
• 校驗和( Checksum )：校驗和。
• P( Partition Repair )：如果設備支持區域劃分修復特性，那么生成的 LSP 中 P 值設為 1 。
• ATT( Attached bits )：關聯位，Level-1-2 路由器，既連著 Level-1 區域，又連著 Level-2 區域，生成的 Level-1 LSP 中 ATT 值為 1 。
• OL( Overload bit )：過載位，通常 IS-IS 設備生成的 LSP 中 OL 值為 0 。值為 1 時，表示設備已經過載，只計算生成 LSP 設備的直連路由，不計算其它網段的路由。
• IS 類型( IS Type )：二進制值為 01 時，表示 Level-1 路由器。二進制值為 11 時，表示 Level-2 路由器。

使用 display isis lsdb 命令加上 verbose 關鍵字，可查看 LSP 的詳細信息。R2 的輸出如下：

網絡類型

IS-IS 支持兩種網絡類型：Broadcast(廣播)和 P2P(點對點)。IS-IS 會根據接口的數據鏈路層封裝，決定接口的 IS-IS 網絡類型。在以太網接口激活 IS-IS 時，接口類型為 Broadcast ，在廣域網接口激活時，比如 PPP 或 HDLC 等，接口網絡類型為 P2P 。

Broadcast 網絡類型

在 Broadcast 網絡中，會進行 DIS 選舉，跟 OSPF 的 DR 類似。Broadcast 類型的接口上使用兩種 IIH PDU ，分別是 Level-1 LAN IIH 和 Level-2 LAN IIH 。使用哪種 PDU ，取決于設備接口的 Level 。Level-1 LAN IIH 的目的 MAC 地址是組播地址 0180-c200-0014 ，Level-2 LAN IIH 的目的 MAC 地址是組播地址 0180-c200-0015 。

DIS 會周期性泛洪 CSNP ，確保網絡中的 IS-IS 設備有一樣的 LSDB 。CSNP 包含 DIS 所有 LSP 的摘要信息，使用 TLV 裝載 LSP 摘要。同一個 Broadcast 網絡中的其它 IS-IS 設備收到 CSNP 后，與自己的 LSDB 對比，如果一致，就忽略這條 CSNP ;如果缺少某些 LSP ，就向 DIS 發送 PSNP ，請求 LSP 的完整信息。DIS 就把對應的 LSP 發送給對方。收到 LSP 后更新到自己的 LSDB 中，無需向 DIS 進行確認。

P2P 網絡類型

P2P 網絡無需選舉 DIS ，使用 P2P IIH 發現和維護 IS-IS 鄰居關系。默認時，Hello 報文發送間隔是 10 秒。建立鄰接關系后，開始交互 LSP 。收到 LSP 后，使用 PSNP 進行確認，告訴對方自己收到了 LSP 。如果一段時候后，對方沒收到 PSNP ，就會對 LSP 進行重傳。CSNP 只在鄰居關系建立后，雙方進行一次交互，后面不再發送。收到 CSNP 后，和自己的 LSDB 對比，相同則忽略這條 CSNP ，缺少某些 LSP ，就向鄰居發送 PSNP 請求 LSP 的完整信息。

NBMA 網絡類型

IS-IS 不支持 NBMA 網絡類型。比如在 Frame-Relay 環境中，IS-IS 只能在接口上使用 P2P 網絡類型，不支持修改成 Broadcast 。Frame-Relay 接口使用一條 PVC 連接一臺設備，如果一個接口要連接多臺設備，就需要使用子接口接入 NBMA 網絡，當然也是 P2P 類型的子接口。

DIS 和 偽節點

網絡類型是 Broadcast 時，IS-IS 會選舉 DIS(指定中間系統)，DIS 在 LAN 中虛擬出一個偽節點( Pseudonodes )，并生成偽節點 LSP 。

偽節點不是一臺真實的物理設備，而是 DIS 生成的一臺虛擬設備。LAN 內設備的 LSP 只需描述和偽節點的鄰居關系即可，不需要描述和其它非偽節點的鄰居關系。偽節點的 LSP 包括偽節點和 LAN 中所有設備的鄰居關系，根據偽節點的 LSP 就能計算出 LAN 內的拓撲，DIS 生成偽節點的 LSP 。偽節點和偽節點的 LSP 讓 LSP 的數量減少，當拓撲發生變化時，泛洪的 LSP 數量也減少了，設備的負擔自然也減小了。

為了保證 LSDB 的同步，DIS 會在 LAN 內周期性泛洪 CSNP ，LAN 中設備收到后，會進行一致性檢查，保證本地 LSDB 和 DIS 同步。

R1 、R2 、R3 、R4 連在一臺交換機上，都是 Level-1 設備，屬于同一個區域，就需要進行 DIS 選舉。R4 和 R5 使用 P2P 鏈路互聯，不需要選舉 DIS ，也不存在偽節點。

如果 R4 的 GE0/0/0 接口選舉為 DIS ，那么 R4 會生成一個偽節點，并生成偽節點的 LSP 。圖中有 R1 和 R4 的 LSP ，以及偽節點的 LSP 。

先查看 LSDB ，因為所有設備屬于同一個區域，所以 LSDB 是相同的。R1 使用 display isis lsdb 命令查看：

可以看到每臺設備生成的 LSP ，R4 生成了兩個 Level-1 LSP ，LSP ID 是 0000.0000.0004.01-00 的 LSP ，就是 R4 作為 DIS 生成的偽節點 LSP 。

查看 R1 生成的 LSP 詳情：

LSP 中的鄰居是 0000.0000.0004.01 ，也就是偽節點，以及一個 IP 網段 10.1.1.0/24 。R2 和 R3 生成的 Level-1 LSP 也類似。實際上，每臺路由器會和所有路由器建立 IS-IS 鄰居關系，但是生成的 LSP 只描述自己和偽節點的鄰居關系。

再看偽節點 LSP 的詳情：

DIS 生成一個 Level-1 偽節點 LSP ，并描述了和 R1 、R2 、R3 、R4 的鄰居關系。隨著這條 LSP 的泛洪，區域內的其它設備就可以計算出 LAN 內的拓撲。

IS-IS 在 LAN 中選舉 DIS 的順序如下：

• 接口 DIS 優先級最高的設備成為 DIS 。DIS 優先級的值越大，優先級越高。
• 如果 DIS 優先級相同，那么接口 MAC 地址最大的設備稱為 DIS 。

注意事項：

• 在一個 LAN 中部署 IS-IS ，LAN 中所有設備都會和 DIS 以及非 DIS 設備建立鄰居關系。
• 在一個 LAN 中，Level-1 和 Level-2 的 DIS 獨立選舉，互不干擾。完全有可能出現一種情況：Level-1 DIS 和 Level-2 DIS 不是同一個設備。
• IS-IS 沒有備份 DIS ，當 DIS 發生故障時，立即選舉新的 DIS 。
• DIS 可搶占。比如一個已經選舉出 DIS 的 LAN 中，新加一臺優先級更高的設備，那么這臺設備會搶占 DIS 的角色，成為新的 DIS 。

結尾

看到這里，可以發現 IS-IS 的很多功能，OSPF 都有類似的。如果之前學過 OSPF ，再學 IS-IS ，就是小菜一碟，也說明學習都是相通的，看多了，自然就能觸類旁通、舉一反三。