作者 | 禾页
审校 | 重楼
IS-IS（中间系统到中间系统）是一种基于OSI模型开发的链路状态路由协议，既支持OSI的CLNP协议，又支持TCP/IP栈的IP协议，主要用于大型企业网络和互联网服务提供商（ISP）网络中。本文将详细介绍IS-IS的应用场景、技术特点、相关概念、工作原理以及优化配置。
一、应用场景和技术特点
IS-IS的应用场景非常广泛，包括大型企业网络、ISP网络和数据中心等，具有强大的扩展性，它能够提供高效、稳定的路由服务，支持层次化网络结构，实现不同区域网络的互联互通，能同时支持IPX、IPv4和IPv6，在数据链路层运行；而OSPF目前仅支持IP协议，在IP层运行。
IS-IS路由协议具有较强的承载能力，能够处理更多的路由条目，支持更大规模的网络；其收敛速度更快，当路由节点发生变化时，只需部分重新计算；与OSPF不同，无需进行全网络计算。相比OSPF，IS-IS更为简单，对于复杂的选路策略，没有OSPF那样的精确控制。
IS-IS的技术特点包括：
- 链路状态路由：IS-IS使用链路状态路由算法，能够确保网络中的每个路由器都能建立完整的网络拓扑图，从而快速、准确地计算最短路径。
- 支持层次化网络：IS-IS通过构建层次化网络结构，实现不同区域网络的独立管理和互联互通，提高了网络的可扩展性和可维护性。
- 高可靠性：IS-IS具有较高的可靠性，支持快速恢复机制，如Hello报文和LAN段检测，确保在出现故障时能够及时恢复路由。
- 支持多种网络协议：IS-IS既支持IP协议，也支持其他网络协议，如IPX、AppleTalk等，能够适应不同类型网络的需求。
二、IS-IS路由协议的相关概念
IS-IS路由协议通过网络实体名称和路由器级别划分实现高效路由计算和网络管理。网络实体名称由Area ID和System ID组成，用于标识特定路由器。路由器分为Level-1、Level-2和Level-1-2三种级别，以实现区域内和区域间路由的分离和优化。
此外，IS-IS利用链路状态数据库（LSDB）和LSP（链路状态广告）来存储和传播网络的链路状态信息，确保路由信息的准确性和及时更新。IS-IS路由协议在网络通信中起着至关重要的作用，本文将详细介绍IS-IS的相关概念。
1.网络实体名称
在IS-IS中需要配置网络实体名称，由 Area id和System id组成。配置命令为：network-entity 10.0000.0000.0000.0001.00。Area id类似OSPF的区域号，System id类似OSPF中的router id，SEL用来代表网络类型，IP网络用00表示。
2.IS-IS路由器的三种级别（Level）
IS-IS协议分为三个级别：Level-1、Level -2、Level -1-2。Level-1负责区域内的路由，相当于OSPF非主干区域的路由器，邻居关系建立时，区域ID必须一致，只能创建Level-1的LSDB；Level 2负责区域间的路由，相当于OSPF主干区域的路由器，可以在不同的区域内建立邻居关系，只能创建Level-2的LSDB；Level -1-2相当于OSPF的ABR，能够同时创建Level-1和Level -2的LSDB，如图所示为IS-IS和OSPF路由类型对比，不同的是：OSPF中ABR路由器同时属于两个区域，在建立邻居时，两台路由器必须在相同的区域内；在IS-IS协议中，一个路由器只属于一个区域，在建立邻居时，可以为不同区域的路由器。
在IS-IS协议中，通过将网络划分为多个AREA，IS-IS限制了路由信息的扩散范围。Level-1（L1）路由器只在其所在的AREA内部交换路由信息，而Level-2（L2）路由器则在所有AREA之间交换路由信息。当网络发生变化时，仅在受影响的AREA内部传播路由更新，减少了整个网络路由计算的负荷。OSPF的骨干区域必须为Area0，而IS-IS则没有这个规定。
3.链路状态数据库（LSDB）
存储整个网络的链路状态信息的数据库，包括路由器之间的连接状态和链路成本等信息。
4.LSP（链路状态advertisement）
路由器通过发送LSP报文，向整个网络广播本地的链路状态信息。LSP报文包括类型1至类型5，分别用于描述链路状态、网络掩码、ASBR信息、外部路由信息和摘要信息等。
三、IS-IS路由协议的工作原理
IS-IS的工作原理主要涉及邻接关系建立、链路状态数据库（LSDB）同步、路由计算更新传播等。
1.建立邻接关系：IS-IS通过发送Hello报文来建立和维护邻接关系。路由器通过Hello报文交换网络中其他路由器的信息，以确定相邻路由器。广播型网络中的路由器通过三次握手建立邻接关系（如图所示），而点到点网络则通过两次握手。IS-IS路由协议有三种报文Hello类型分别为：Point-to-Point IIH、L1 LAN IIH和L2 LAN IIH。
2.链路状态数据库（LSDB）同步：路由器通过发送链路状态广告（LSP）报文来更新和同步链路状态信息。LSP报文包括路由器的连接状态、链路成本等信息。每个路由器通过接收和发送LSP报文来构建整个网络的拓扑视图。
3. 路由计算：IS-IS使用最短路径优先（SPF）算法来计算路由。每个路由器根据其LSDB中的信息，计算出到达每个网络的最短路径，并将其存储在路由表中。
4. 路由更新传播：当网络拓扑发生变化时，受影响的路由器会生成新的LSP报文，并将其广播给整个网络。其他路由器接收到这些更新信息后，会重新计算路由，并传播给其邻居。这种动态更新机制确保了网络中路由信息的准确性。
四、IS-IS优化配置
为了提高IS-IS的性能和可靠性，可以进行一些优化配置，包括：
1. 合理设计区域划分，减小LSDB规模；
2. 根据网络规模和拓扑结构调整Hello报文的发送间隔和延迟；
3. 配置链路状态过滤，减少冗余信息；
4. 通过负载均衡策略优化多路径选举；
5. 实时监控网络状态，及时发现和处理故障；
6. 使用故障检测与恢复机制，确保在故障发生时能够快速恢复路由。
综上所述，IS-IS作为一种高效的链路状态路由协议，在大型企业网络、ISP网络和数据中心中具有广泛的应用。通过合理的配置和优化，可以确保IS-IS网络的高性能和高可靠性。
作者介绍
禾页，51CTO社区编辑，某通信公司负责通信技术以及网络运营等工作。曾在某电商软件研发部门任职开发测试工程师，主要负责电商业务平台开发及测试以及训练NLP相关算法模型等。
