作者 | 禾頁
審校 | 重樓
IS-IS（中間系統到中間系統）是一種基于OSI模型開發的鏈路狀態路由協議，既支持OSI的CLNP協議，又支持TCP/IP棧的IP協議，主要用于大型企業網絡和互聯網服務提供商（ISP）網絡中。本文將詳細介紹IS-IS的應用場景、技術特點、相關概念、工作原理以及優化配置。
一、應用場景和技術特點
IS-IS的應用場景非常廣泛，包括大型企業網絡、ISP網絡和數據中心等，具有強大的擴展性，它能夠提供高效、穩定的路由服務，支持層次化網絡結構，實現不同區域網絡的互聯互通，能同時支持IPX、IPv4和IPv6，在數據鏈路層運行；而OSPF目前僅支持IP協議，在IP層運行。
IS-IS路由協議具有較強的承載能力，能夠處理更多的路由條目，支持更大規模的網絡；其收斂速度更快，當路由節點發生變化時，只需部分重新計算；與OSPF不同，無需進行全網絡計算。相比OSPF，IS-IS更為簡單，對于復雜的選路策略，沒有OSPF那樣的精確控制。
IS-IS的技術特點包括：
- 鏈路狀態路由：IS-IS使用鏈路狀態路由算法，能夠確保網絡中的每個路由器都能建立完整的網絡拓撲圖，從而快速、準確地計算最短路徑。
- 支持層次化網絡：IS-IS通過構建層次化網絡結構，實現不同區域網絡的獨立管理和互聯互通，提高了網絡的可擴展性和可維護性。
- 高可靠性：IS-IS具有較高的可靠性，支持快速恢復機制，如Hello報文和LAN段檢測，確保在出現故障時能夠及時恢復路由。
- 支持多種網絡協議：IS-IS既支持IP協議，也支持其他網絡協議，如IPX、AppleTalk等，能夠適應不同類型網絡的需求。
二、IS-IS路由協議的相關概念
IS-IS路由協議通過網絡實體名稱和路由器級別劃分實現高效路由計算和網絡管理。網絡實體名稱由Area ID和System ID組成，用于標識特定路由器。路由器分為Level-1、Level-2和Level-1-2三種級別，以實現區域內和區域間路由的分離和優化。
此外，IS-IS利用鏈路狀態數據庫（LSDB）和LSP（鏈路狀態廣告）來存儲和傳播網絡的鏈路狀態信息，確保路由信息的準確性和及時更新。IS-IS路由協議在網絡通信中起著至關重要的作用，本文將詳細介紹IS-IS的相關概念。
1.網絡實體名稱
在IS-IS中需要配置網絡實體名稱，由 Area id和System id組成。配置命令為：network-entity 10.0000.0000.0000.0001.00。Area id類似OSPF的區域號，System id類似OSPF中的router id，SEL用來代表網絡類型，IP網絡用00表示。
2.IS-IS路由器的三種級別（Level）
IS-IS協議分為三個級別：Level-1、Level -2、Level -1-2。Level-1負責區域內的路由，相當于OSPF非主干區域的路由器，鄰居關系建立時，區域ID必須一致，只能創建Level-1的LSDB；Level 2負責區域間的路由，相當于OSPF主干區域的路由器，可以在不同的區域內建立鄰居關系，只能創建Level-2的LSDB；Level -1-2相當于OSPF的ABR，能夠同時創建Level-1和Level -2的LSDB，如圖所示為IS-IS和OSPF路由類型對比，不同的是：OSPF中ABR路由器同時屬于兩個區域，在建立鄰居時，兩臺路由器必須在相同的區域內；在IS-IS協議中，一個路由器只屬于一個區域，在建立鄰居時，可以為不同區域的路由器。
在IS-IS協議中，通過將網絡劃分為多個AREA，IS-IS限制了路由信息的擴散范圍。Level-1（L1）路由器只在其所在的AREA內部交換路由信息，而Level-2（L2）路由器則在所有AREA之間交換路由信息。當網絡發生變化時，僅在受影響的AREA內部傳播路由更新，減少了整個網絡路由計算的負荷。OSPF的骨干區域必須為Area0，而IS-IS則沒有這個規定。
3.鏈路狀態數據庫（LSDB）
存儲整個網絡的鏈路狀態信息的數據庫，包括路由器之間的連接狀態和鏈路成本等信息。
4.LSP（鏈路狀態advertisement）
路由器通過發送LSP報文，向整個網絡廣播本地的鏈路狀態信息。LSP報文包括類型1至類型5，分別用于描述鏈路狀態、網絡掩碼、ASBR信息、外部路由信息和摘要信息等。
三、IS-IS路由協議的工作原理
IS-IS的工作原理主要涉及鄰接關系建立、鏈路狀態數據庫（LSDB）同步、路由計算更新傳播等。
1.建立鄰接關系：IS-IS通過發送Hello報文來建立和維護鄰接關系。路由器通過Hello報文交換網絡中其他路由器的信息，以確定相鄰路由器。廣播型網絡中的路由器通過三次握手建立鄰接關系（如圖所示），而點到點網絡則通過兩次握手。IS-IS路由協議有三種報文Hello類型分別為：Point-to-Point IIH、L1 LAN IIH和L2 LAN IIH。
2.鏈路狀態數據庫（LSDB）同步：路由器通過發送鏈路狀態廣告（LSP）報文來更新和同步鏈路狀態信息。LSP報文包括路由器的連接狀態、鏈路成本等信息。每個路由器通過接收和發送LSP報文來構建整個網絡的拓撲視圖。
3. 路由計算：IS-IS使用最短路徑優先（SPF）算法來計算路由。每個路由器根據其LSDB中的信息，計算出到達每個網絡的最短路徑，并將其存儲在路由表中。
4. 路由更新傳播：當網絡拓撲發生變化時，受影響的路由器會生成新的LSP報文，并將其廣播給整個網絡。其他路由器接收到這些更新信息后，會重新計算路由，并傳播給其鄰居。這種動態更新機制確保了網絡中路由信息的準確性。
四、IS-IS優化配置
為了提高IS-IS的性能和可靠性，可以進行一些優化配置，包括：
1. 合理設計區域劃分，減小LSDB規模；
2. 根據網絡規模和拓撲結構調整Hello報文的發送間隔和延遲；
3. 配置鏈路狀態過濾，減少冗余信息；
4. 通過負載均衡策略優化多路徑選舉；
5. 實時監控網絡狀態，及時發現和處理故障；
6. 使用故障檢測與恢復機制，確保在故障發生時能夠快速恢復路由。
綜上所述，IS-IS作為一種高效的鏈路狀態路由協議，在大型企業網絡、ISP網絡和數據中心中具有廣泛的應用。通過合理的配置和優化，可以確保IS-IS網絡的高性能和高可靠性。
作者介紹
禾頁，51CTO社區編輯，某通信公司負責通信技術以及網絡運營等工作。曾在某電商軟件研發部門任職開發測試工程師，主要負責電商業務平臺開發及測試以及訓練NLP相關算法模型等。
