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DA030007 IS-IS协议原理
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集成IS-IS是基于链路状态技术的路由协议，
能够同时支持CLNP和IP网络层协议。随
着多年的发展，IS-IS目前已经成为业界尤
其是大型ISP最广泛应用的IGP协议之一。
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学习完此课程，您将会：
了解IS-IS协议的发展史
掌握IS-IS协议的工作原理
掌握IS-IS协议与OSPF协议的异同
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第第11章章 IS-IS IS-IS协议概述协议概述
第2章 IS-IS协议工作原理
第3章 IS-IS vs. OSPF
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第第11章章 IS-IS IS-IS协议概述协议概述
第1节 IS-IS协议发展史
第2节 IS-IS协议基本特点
第3节 IS-IS协议基本概念
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IS-IS协议的发展史
IS-IS的产生
IS-IS最早是ISO为CLNP(Connectionless Network Protocol)而设
计的动态路由协议 (ISO/IEC 10589或RFC 1142)
IS-IS的发展
IETF在RFC1195中增加了IS-IS对于IP的支持，IS-IS发展成为
Integrated IS-IS(或者称为Dual IS-IS)
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第第11章章 IS-IS IS-IS协议概述协议概述
第1节 IS-IS协议发展史
第2节 IS-IS协议基本特点
第3节 IS-IS协议基本概念
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IS-IS协议基本特点(一)
IS-IS是ISO定义的OSI协议栈中无连接网络服务CLNS (Connectionless
Network Service)的一部分
CLNS由以下三个协议构成:
CLNP：类似于TCP/IP中的IP协议
IS-IS：中间系统间的路由协议
ES-IS：主机系统与中间系统间的协议，就象IP中的ARP，ICMP，
IRDP等
属于属于ISOISO协议族协议族
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IS-IS协议基本特点(二)
直接运行于链路层之上
与大多数路由协议不同，IS-IS 直接运行于链路层之上
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IS-IS协议基本特点(三)
链路状态路由协议
与OSPF功能类似，但是各有特点
支持IP，OSI两种路由
可以在IP和OSI双重环境中工作
支持灵活的TLV编址方式，协议扩展性好
路由收敛速度快，结构清晰，适合于大规模网络。近年来得到越
来越广泛的应用
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IS-IS协议基本特点(四)
TLV编码方式
TLV即type-length-value。TLV编码方式一种高效率，扩展性好的协议报
文编码方式。也称为CLV编码(code-length-value)
T--Type ：采用不同的值定义不同类型
L--Length ：整个TLV三元组的长度
V--Value ：本TLV的实际内容，最重要的部分
TLV编码的优点：
可扩展性好，如果想增加对于新特性的支持，只需增加新的TLV类型
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第第11章章 IS-IS IS-IS协议概述协议概述
第1节 IS-IS协议发展史
第2节 IS-IS协议基本特点
第3节 IS-IS协议基本概念
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IS-IS协议相关术语(一)
缩略语 OSI中的概念 IP中对应的概念
IS Intermediate System 中间系统 Router 路由器
ES End System 端系统 Host主机
DIS
Designated Intermediate System
指派中间系统
Designated Router (DR)
OSPF中的选举路由器
SysID System ID 系统ID OSPF中的Router ID
PDU Protocol Data Unit 报文数据单元 IP报文
LSP
Link state Protocol Data Unit
链路状态协议数据单元
OSPF中的LSA
用来描述链路状态
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IS-IS协议相关术语(二)
缩略语 OSI中的概念 IP中对应的概念
NSAP
Network Service Access Point
网络服务访问点(网络层地址)
IP地址
NET Network Entity Title 网络实体标记 --------
IIH IS to IS Hello PDU IS到IS间Hello OSPF中的Hello报文
PSNP 部分序列号数据包 OSPF的ACK报文或LSR报文
CSNP 完全序列号数据包 OSPF的DD报文
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OSI网络层地址编码方式
NSAP即Network Service Access Point，相当于OSI的网络层协议CLNP的
地址。
一个NSAP由三个部分组成：区域地址，System ID和n-selector
OSIOSI网络层地址编码方式网络层地址编码方式: NSAP: NSAP
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NET
NET即Network Entity Titles，是一个特殊的NSAP地址，其中n-selector部分
为0
NET是OSI协议栈中网络设备本身的标识
作为特殊的NSAP，一个NET至少为8个字节，最多20个字节
网络标识实体网络标识实体: NET: NET
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分层
层次性：IS-IS有两个级别，区分两个层次
Level-1：普通区域(Areas)叫Level-1(L1)
Level-2 ：骨干区(Backbone)叫Level-2(L2)
骨干区Backbone是连续的Level2路由器的集合；由所有的L2(含L1/L2)
路由器组成，注意必须是连续(连通)的
L1和L2运行相同的SPF算法
一个路由器可能同时参与L1和L2
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IS-IS的分层路由域
Area
Backbone
L1
L1
L1
L1
L1
L2
L12
Area
Area
L12
L12
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Level-1路由器
只与本区域的路由器形成邻居
只参与本区域内的路由，只保留本区域的数据库信息
通过与自己相连的L1/2路由器的ATT bit寻找与自己最近的L1/2路由器
通过发布指向离自己最近的L1/2路由器的缺省路由，访问其他区域
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Level-2路由器
可以与其他区域的L2路由器形成邻居
参与骨干区的路由
保存整个骨干区的路由信息
L1/2路由器同时可以参与L1路由
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Level-1-2路由器
可以和本区域的任何级别路由器形成邻居关系；可以和其它区域相邻的L2
或L1/L2路由器形成邻居关系
可能有两个级别的链路状态数据库
L1用来作为区域内路由；L2用来作为区域间路由
完成它所在的区域和骨干之间的路由信息的交换，将L1 LSDB中的路由信
息转换到L2 LSDB中，以在骨干中传播，既承担L1的职责也承担L2的职责
通常位于区域边界上
L1/L2 L1/L2 路由器路由器
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骨干区的连续性
Area
Backbon
e
L1
L1
L1
L1
L1
L1
L1L2
Area
Area
L12
L12
错！该路由器
必须是L2的，
以保证骨干区
的连续性!!!
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骨干区的连续性
Area
Backbone
L1
L1
L1
L1
L1
L2
L1L2
Area
Area
L12
L12
正确，该路由
器必须是L2的，
保证了骨干区
的连续性!!!
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区域
IS-IS允许将整个路由域分为多个区域
区域之间通过L2(L1/L2)路由器相连接
一个路由器目前最多有3个Area ID(IOS和VRP的实现)
一个路由器必须整个属于某个区域，而不能象OSPF那样是同一
台路由器上不同的接口可以属于不同的区域
对于Level-1路由器来说，只有属于同一区域才可以建立邻居，
对于Level-2路由器则没有此同一区域限制
区域（区域（AreasAreas））
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IS-IS协议适用的网络类型
P-2-P网络
PPP
广播网络
Ethernet，Token Ring等
IS-IS协议不能真正支持NBMA网络，可以将NBMA链路配置成子接口来
支持。子接口类型为：P-2-P或者广播网络
网络类型网络类型
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IS-IS协议的报文类型
IS-IS Hello Packets (IIH)
Level 1 LAN IS-IS Hello
Level 2 LAN IS-IS Hello
Point-to-point Hello
Link State Packets (LSP)
Level 1 LSP和 Level 2 LSP
Complete Sequence Number packets (CSNP)
Level 1 CSNP和 Level 2 CSNP
Partial Sequence Number Packets (PSNP)
Level 1 PSNP和 Level 2 PSNP
IS-ISIS-IS协议的协议的99种报文类型种报文类型
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第1章 IS-IS协议概述
第第22章章 IS-IS IS-IS协议工作原理协议工作原理
第3章 IS-IS vs. OSPF
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第第22章章 IS-IS IS-IS协议工作原理协议工作原理
第1节 邻接关系的建立
第2节 链路状态数据库的泛洪
第3节 路由的计算
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IS-IS邻接关系建立
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
首先建立邻接关系。在不同类型的网络上，IS-IS的邻接建立方
式并不相同。目前IS-IS支持如下两类网络：
点到点网络
广播网络
IS-IS邻接关系建立需要遵循的基本原则
只有同一层次的相邻路由器才有可能成为邻接体
对于Level-1路由器来说要求区域号一致
同一网段检查
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点到点邻接关系
点到点邻接关系建立特点
IIH
IIH (Circuit Type: L1, source id:, holding timer:30s, supported protocol: IP )
L1: :
neighbor
null
neighbor
up IIH
IIH
IIH (Circuit Type: L1, source id:, holding timer:30s, supported protocol: IP )
IIH
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广播网络上邻接关系
广播网上邻接关系建立特点
IIH (sys id=1, neighbor=null)
L1: sys id: 1
IIH
IIH
multicast
multicast
L1: sys id: 2
IIH (sys id=2, neighbor=null)Neighbor 2
initialized
neighbor2
established
IIH (sys id=2, neighbor=1)
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广播网上的指定路由器：DIS
DIS：Designated IS 指定中间系统，相当于OSPF的DR
功能：在广播网络中创建和更新伪结点
伪节点的定义及优点
DIS
伪节点
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DIS选举规则
DIS由LAN IIH报文选举，具备最高优先级的路由器会被当选。如果所有
路由器优先级相同，则最高MAC地址者当选
Level-1和Level-2的DIS是分别选举的，选举结果可能不是同一个IS
DIS发送Hello数据包的时间间隔 是普通路由器的1/3，这样可以保证DIS
失效可以被快速检测到
与OSPF不同，它的选举是抢占式，可预见的；IS-IS中不存在备份DIS
，当一个DIS不能工作时，直接选举另一个
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第第22章章 IS-IS IS-IS协议工作原理协议工作原理
第1节 邻接关系的建立
第2节 链路状态数据库的泛洪
第3节 路由的计算
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链路状态协议数据单元：LSP
以下三个标志组合起来用来唯一标识一个LSP
SourceID(产生该LSP的结点或伪结点的SysID)；
Pseudonode ID：对普通LSP为0；对Pseudonode LSP非0
，这是区分一个LSP是否是伪结点产生的标志；
LSP number：分片号(产生的LSP大于LSP MTU将分片)
LSP id例子：--00, 其中：
SourceID：
Pseudonode ID：01(表明为伪结点产生的)
分片号：0
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LSP 序列号
LSP Sequence Number：
Sequence Number：每个LSP(含LSP分片)都有一个自己的
序列号
当路由器启动IS-IS时候，自己产生的LSP的序列号为1
当发生变化需要重新生成LSP的时候，产生序列号增加的新
的LSP传播出去
较大的序列号意味着LSP较新
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LSP 生存时间
LSP Remaining lifetime：
每个LSP(含LSP分片)都有一个变化的生存时间相联系，用于
老化旧的LSPs
当生存时间超时，LSP将从网络中清除
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完全时序协议数据单元：CSNP
CSNP分为两种：Level 1 CSNP和Level 2 CSNP
CSNP用于在泛洪LSPDB时数据库同步，以范围来描述数据库
LSDB中的所有的LSPs
全时序协议数据单元全时序协议数据单元
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部分协议数据单元PSNP
PSNP分为两种：Level 1 PSNP和Level 2 PSNP
PSNP的主要功能：
在点到点(P2P)链路上路由器用来作为Ack应答以确认收到某个LSP；
用来请求接收最新的LSP，当路由器从邻居接收到CSNP时，通过比较自
己的LSPDB注意到缺少了部分数据(或自己的LSP比较旧)，路由器发送
PSNP请求相应的LSP，以保持同步。
和CSNP一样，PSNP在头中利用LSPid，Sequence Number，
Remainning lifetime, LSP checksum来描述LSP
部分时序协议数据单元部分时序协议数据单元
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IS-IS数据库交换过程
进行数据库交换(flooding)的原因
所有的路由器都产生一个LSP(可能分片)，放在自己的数据
库中
所有的LSP都要复制并发送到网络中的所有其他路由器，如
果数据库不同步的话，路由计算就可能错误，可能引起路由
环路
可靠的flooding是IS-IS SPF路由计算算法的重要基础，而这两者
是IS-IS作为链路状态路由协议最重要的两个组成部分
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IS-IS数据库交换过程
产生新的LSP的时机：
邻接关系建立起来或down掉
IS-IS相关接口up/down
引入的IP路由发生变化
区域间的IP路由发生变化
接口被赋了新的metric值
周期性更新
其他
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IS-IS数据库交换过程
收到邻居新的LSP的处理过程：
将新的LSP安装到自己的LSPDB数据库中标记为flooding
发送新的LSP到所有邻居
邻居再扩散到其它邻居
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广播网络数据库交换
由DIS周期性的发送CSNP
中间系统接收到报文，在数据库中搜索对应的记录。若记录不存在，
则将其加入数据库，并广播新数据库内容。
否则，若数据库中的序列号小于报文中序列号，就替换为新报文，并
广播新数据库内容。
否则，若数据库中序列号较大，就向入端接口发送一个包含本地数据
库值的新报文。
否则，若两个序列号相等，则不做任何事情。
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广播网络数据库交换
RTA
RTB(DIS)
RTC
CSNP
-00
-00
-00
-00
PSNP
-00
-00
-00LSP
-00
-00
-00
LSP
-00
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P-2-P链路数据库交换
如果收到的LSP比已有的序列号更大，则将这个新的LSP存入自
己的LSDB中，再通过一个PSNP报文来确认收到此LSP，最后
将这个新LSP再接着发到所有其他邻居
如果收到的LSP和已有的具有相同的序列号，则直接通过一个
PSNP报文确认收到此LSP。
如果收到的LSP比已有的序列号更小，则通过一个PSNP报文确
认此LSP，再发送给对方我们版本的LSP，然后等待对方给我一
个PSNP报文作为回答
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点到点网络数据库交换
RTA RTB
PSNP
-00
LSP
-00
LSP
-00超时重传
PSNP
-00 重新发送
应答
发送应答
PPP
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ATT位的功能
Area
Backbone
RTF
RTD
RTC
RTE
Area 2 RTG
RTA
RTB
10
10
10
10
30
Area
Attach bitAttach bit位的产生位的产生
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第第22章章 IS-IS IS-IS协议工作原理协议工作原理
第1节 邻接关系的建立
第2节 链路状态数据库的泛洪
第3节 路由的计算
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SPF算法
Shortest Path First最短路径优先算法，也叫Dijkstra(荷兰数学家)算
法，在链路状态路由协议中用来计算到网络的最短路径
以路由器为根，依据网络拓扑生成一棵最短路径树(SPT)，计算出到
网络中所有目的地的最短路径
在IS-IS中，SPF算法分别独立的在Level-1和Level-2数据库中运行
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SPF算法举例
A
B
E
CD
RTA
RTB
RTC RTE
RTD
1
6
5
1
2 1
1
2
1 1
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IS-IS路由计算
通过可靠的扩散算法各路由器将其它路由器扩散来的拓扑信息收集起来，组
成一张一致的、完整的拓扑图，依靠SPF算法来计算出自己的路由表。
A的链路状态数据库 B的链路状态数据库
D的链路状态数据库
C的链路状态数据库
E的链路状态数据库
链路状态协议路由算法链路状态协议路由算法
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第1章 IS-IS协议概述
第2章 IS-IS协议工作原理
第第33章章 IS-IS vs. OSPF IS-IS vs. OSPF
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IS-IS和OSPF协议比较总结(一)
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IS-IS和OSPF协议总结(二)
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了解IS-IS协议的发展史
掌握IS-IS协议的特点
掌握IS-IS协议的基本概念
掌握IS-IS协议的工作原理
掌握IS-IS协议与OSPF协议的异同
小结小结
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谢谢
