计算机网络-IS-IS工作原理之邻接关系建立

前面我们学习了IS-IS的基础理论与相关概念，IS-IS与OSPF一样是链路状态路由协议，需要建立邻接关系，互相传递LSP信息的，因此现在开始学习IS-IS的工作原理，如何建立邻接关系、链路状态数据库同步以及路由更新计算。

一、邻接关系建立

1.1 邻接关系建立原则

IS-IS按如下原则建立邻接关系：

• 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）。

tips:

由于IS-IS是直接运行在数据链路层上的协议，并且最早设计是给CLNP使用的，IS-IS邻接关系的形成与IP地址无关。但在实际的部署中，在IP网络上运行IS-IS时，需要检查对方的IP地址的。如果接口配置了从IP，那么只要双方有某个IP（主IP或者从IP）在同一网段，就能建立邻接，不一定要主IP相同。

简单讲就是Level-1和Level-1建邻接，Level-2和Level-2建立邻接，Level-1-2分别和Level-1、Level-2建立对应级别的邻接关系。正常情况下相邻路由器网段一致检查，可以通过配置忽略，因为最初IS-IS不是在IP网络运行。两端网络接口类型必须一致为广播网络或者P2P类型。

1.2 IIH报文

IIH报文就是IS-IS的Hello报文，和OSPF的hello报文一致用于协商和保持邻接状态。IIH根据网络类型区分广播的IIH和点到点的IIH。IIH报文用于建立和维持邻接关系，广播网络中的Level-1 IS-IS路由器使用Level-1 LAN IIH；广播网络中的Level-2 IS-IS路由器使用Level-2 LAN IIH；点到点网络中则使用P2P IIH。

报文结构：

• 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。 默认9秒。
• 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。
• 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。

1.3 广播网络邻接关系建立

广播网络中建立邻接关系过程：

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。在广播网络中，使用三次握手建立邻接关系。

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。

大概就是先发送IIH报文到组播地址，然后ISIS路由器接收到之后变更状态为初始化，如果报文中区域ID相同则标识为邻居，通过三次握手方式协商。

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。

几种状态变化：

• 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。

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。 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 。在IS-IS中，伪节点用DIS的System ID和Circuit ID(非0值)标识。

DIS作用：

• 创建伪节点，生成伪节点的LSP
• 发送CSNP同步LSDB,维护数据库，维护邻接关系。

DIS选举规则：

Level-1和Level-2的DIS是分别选举的，用户可以为不同级别的DIS选举设置不同的优先级。

DIS的选举规则如下：(优先级大优先，相等MAC地址大优先)

• DIS优先级数值最大的被选为DIS。
• 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。

DIS发送Hello PDU的时间间隔是普通路由器的1/3(普通发送时间10s)，这样可以确保DIS出现故障时能够被更快速地被发现。

IS-IS中DIS与OSPF协议中DR（Designated Router）的区别：

在IS-IS广播网中，优先级为0的路由器也参与DIS的选举，而在OSPF中优先级为0的路由器则不参与DR的选举。

在IS-IS广播网中，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。而在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。(IS-IS会抢占？因为IS-IS只有邻接关系，而且没有备选的DIS，切换影响较小，收敛较快)

在IS-IS广播网中，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。

1.4 点到点网络中的邻接关系建立过程

点到点网络中，邻接关系的建立使用两次握手方式：只要路由器收到对端发来的Hello报文，就单方面宣布邻接为Up状态，建立邻接关系。

两次握手机制存在明显的缺陷，华为设备在点到点网络中使用IS-IS时，默认使用三次握手建立邻接关系。此方式通过三次发送P2P IIH最终建立起邻接关系。

总结：IS-IS中相同级别路由建立同级别的邻接关系，广播网络使用Level-1 LAN IIH和Level-2 LAN IIH建立协商，点到点网络使用P2P IIH进行协商。IS-IS邻接关系通过三次握手协商，广播网络还需要选举DIS，类似与OSPF中的DR,DIS维护网络中所有的邻接关系，会抢占。