2022-06-17 网工进阶（十）IS-IS-通用报头、邻接关系的建立、IIH报文、DIS与伪节点

报文格式

IS-IS报文是直接封装在数据链路层的帧结构中的。

一个IS-IS PDU（协议数据单元）分为IS-IS报头和可变字节长度部分。

IS-IS报头可分为IS-IS通用报头和专用报头。

通用头部详解

Intradomain Routing Protocol Discriminator：域内路由选择协议鉴别符，固定为0x83。

Length Indicator：IS-IS头部的长度（包括通用头部和专用头部），以Byte为单位。

Version/Protocol ID Extension：版本/协议标识扩展，固定为0x01。

System ID Length：NSAP地址或NET中System ID区域的长度。值为0时，表示System ID区域的长度为6Byte。

R（Reserved）：保留，固定为0。

Version：固定为0x01。

Max.Areas：支持的最大区域个数。设置为1～254的整数，表示该IS-IS进程实际所允许的最大区域地址数；设置为0，表示该IS-IS进程最大只支持3个区域地址数。 

抓包观察

1 域内路由协议：ISIS（0x83）

2 IS-IS PDU长度：27字节

3 版本/协议标识扩展：0x01

4 系统ID长度：6字节

5 保留位：0

6 携带的专用报文类型：等级2的hello（类型值16）

7 版本：0x01

8 保留位：0

9 支持最大区域数量：3

报文类型

ISIS有9种报文类型值

可分为4种类型

IS-IS HELLO 报文：相当于OSPF中的HELLO报文，用于建立和维持邻接关系，包括L1 LAN IIH（15）、L2 LAN IIH（16）、P2P IIH（17）

链路状态(LSP --- Link State PDU)报文：相当于OSPF中的LSU报文，用于交换链路状态信息，包括L1 LSP（18）、L2 LSP（20）

全序列号（CSNP ---- Complete  Sequence Number PDU）报文：相当于OSPF中的DD报文，通过描述全部链路数据库中的LSP来同步各LSDB，包括 L1 CSNP（24）、L2 CSNP（25）

部分序列号（PSNP ---- Partial  Sequence Number PDU）报文：相当于OSPF中的LSR报文和LSACK报文，通过描述部分链路数据库中的LSP来同步各LSDB，包括 L1 PSNP（26）、L2 PSNP（27）

常见的TLV

TLV用于在报文中描述属性参数，含义是：类型（TYPE），长度（LENGTH），值（VALUE）。实际上是一个数据结构，这个结构包含了这三个字段。

使用TLV结构构建报文的好处是灵活性和扩展性好。采用TLV使得报文的整体结构固定，增加新特性只需要增加新TLV即可，不需要改变整个报文的整体结构。

邻接关系建立原则

只有同一层次的相邻路由器才有可能成为邻接。

对于Level-1路由器来说，Area ID必须一致。

链路两端IS-IS接口的网络类型必须一致。

链路两端IS-IS接口的地址必须处于同一网段（默认情况下），如果配置接口对接收的Hello报文不作IP地址检查，也可以建立邻接关系。

邻接关系建立过程

IS-IS中建立邻接关系的过程和OSPF类似。在状态称呼上OSPF的2-way改成了UP。 

过程描述

1.在Down状态下，R1组播发送Level-1 LAN IIH，此报文中邻接列表为空。

2.R2收到此报文后，将邻接状态标识为Initial。然后，R2再向R1回复Level-1 LAN IIH ，此报文中标识R1为R2的邻接。

3. R1收到此报文后，将自己与R2的邻接状态标识为Up。然后R1再向R2发送一个标识R2为R1邻接的Level-1 LAN IIH 。

4.R2收到此报文后，将自己与R1的邻接状态标识为Up。这样，两个路由器成功建立了邻接关系。

5.广播网络中需要选举DIS，在邻接关系建立后，路由器会等待两个Hello报文间隔，再进行DIS的选举。

PS：Level-1 IIH和Level-2 IIH发送的组播地址分别为01-80-C2-00-00-14、01-80-C2-00-00-15。

状态描述

Down：邻接关系的初始状态。

Initial：收到IIH，但是报文中的邻接列表未包含路由器自身的System ID。

UP：收到IIS，且邻接列表中包含路由器自身的System ID。

二次握手

在缺省情况下，IS-IS的邻接过程被称为三次握手，既交换三次报文后建立邻接关系。在网络类型为P2P的情况下还可以支持二次握手的方式来建立邻接关系。只要路由器收到对端发来的Hello报文，就单方面宣布邻居为Up状态，建立邻接关系。

二次握手存在明显的缺陷。当路由器间存在两条及以上的链路时，如果某条链路上到达对端的单向状态为Down，而另一条链路同方向的状态为Up，路由器之间还是能建立起邻接关系。

相关命令

修改邻接方式为二次握手

[R1-GigabitEthernet0/0/0]isis ppp-negotiation 2-way 

这条命令后还可以加上only参数 代表本接口只接收2-way或者3-way的邻接方式，例如

[R1-GigabitEthernet0/0/0]isis ppp-negotiation 3-way only

IIH报文

Reserved/Circuit Type：表示路由器的类型（01表示L1，10表示L2，11表示L1/L2）。

Source ID  ：发出Hello报文的路由器的System ID。

Holding Time ： 保持时间。在此时间内如果没有收到邻接发来的Hello报文，则中止已建立的邻接关系。相当于OSPF中的死亡时间。

Priority ：选举DIS的优先级，取值范围为0～127。数值越大，优先级越高。该字段只在广播网中的Hello消息(LAN IIH消息)携带；点到点网络的Hello消息(P2P IIH消息)没有此字段，也没有此字段之前的R保留位。 默认值64。

LAN ID ： 包括DIS的System ID和伪节点ID。该字段只在广播网中的Hello消息(LAN IIH消息)携带；点到点网络的Hello消息(P2P IIH消息)没有此字段。

Local Circuit ID ：本地链路ID。该字段只在点到点网络的Hello消息(P2P IIH消息)携带；广播网中的Hello消息(LAN IIH消息)没有此字段。 

抓包观察

1.路由器类型：level 2

2.保留位：0

3.系统ID：0000.0000.0003

4.保持时间：9秒

5.PUD长度：1497

6.DIS优先级：64

7.保留位：0

8.系统ID（包括SEL）：0000.0000.00003.01

9.区域地址信息

10.邻居信息

11.IP接口地址信息

12.支持的协议信息

13.重启标志位信息

14.多拓扑信息

15.填充用字段

DIS与伪节点

在广播网络中，IS-IS需要在所有的路由器中选举一个路由器作为DIS（Designated Intermediate System）。DIS用来创建和更新伪节点（Pseudonodes），并负责生成伪节点的LSP，用来描述这个网络上有哪些网络设备，记录该广播网络内所有IS-IS路由器，保证广播网络中链路状态数据库的同步。伪节点是用来模拟广播网络的一个虚拟节点，并非真实的路由器。

选举规则

1.DIS优先级数值最大的被选为DIS。

2.如果优先级数值最大的路由器有多台，则其中MAC地址最大的路由器会成为DIS（PPP网络中比较system-id）。

HELLO报文时间

DIS发送Hello PDU的时间间隔是普通路由器的1/3，这样可以确保DIS出现故障时能够被更快速地被发现。缺省情况下，普通路由器是10秒，因此DIS发送Hello PDU的时间间隔是3秒。

DIS与DR的区别

1 优先级为0的路由器也参与DIS的选举，优先级为0的路由器不参与DR的选举。

2 DIS的HELLO时间缺省情况下是3秒。DR的HELLO时间缺省情况是10秒。

3 DIS的选举时间为发送时间的2倍，缺省值6秒。DR的选举时间为死亡时间，缺省值40秒。

4 DIS没有备份路由器。OSPF中有有BDR。

5DIS的选举是抢占式的，当有新的路由器加入，并符合成为DIS的条件时，这个路由器会被选中成为新的DIS，原有的伪节点被删除。此更改会引起一组新的LSP泛洪。在OSPF中，当一台新路由器加入后，即使它的DR优先级值最大，也不会立即成为该网段中的DR。

6 同一网段上的同一级别的路由器之间都会形成邻接关系，包括所有的非DIS路由器之间也会形成邻接关系。而在OSPF中，路由器只与DR和BDR建立邻接关系。

相关命令

修改DIS优先级

[R1-GigabitEthernet0/0/0]isis dis-priority 127 level-1