IS-IS 基础 | Network101

0. 课件来源

IS-IS（Intermediate System to Intermediate System，中间系统到中间系统）是与 OSPF 齐名的链路状态 IGP。它最初服务于 OSI 协议栈（CLNP），后来被扩展以同时承载 IP（集成 IS-IS）。本节讲解 IS-IS 的地址结构、路由器分类、报文类型、邻居建立与 LSDB 同步，并与 OSPF 进行横向对比。

1. IS-IS 的由来与定位

协议栈	终端↔网关	网关↔网关（IGP）	说明
OSI	ES-IS	IS-IS	ISO 为民用网络设计的协议栈
TCP/IP	ARP / DHCP	OSPFv2	互联网事实标准

text

OSI 协议栈
┌─────────────────────────────────────────────┐
│  ES-IS  (终端系统↔中间系统，类似 ARP/网关)    │
│  IS-IS  (中间系统↔中间系统，类似 OSPF)        │  ← 本节主角
└─────────────────────────────────────────────┘

💡 一句话记忆

IS-IS 是"OSI 协议栈的 OSPF"，集成 IS-IS（Integrated IS-IS）让它也能通告 IP 路由，于是与 OSPF 并列为两大链路状态 IGP。

2. IS-IS 的层级与路由器分类

2.1 两级分层

IS-IS 只有两级层次，比 OSPF 的区域设计更简洁：

层级	角色	说明
Level-1	区域内（本地区）	同一区域内路由，维护 Level-1 LSDB
Level-2	骨干（区域间）	连接不同区域，维护 Level-2 LSDB（骨干）

⚠️ Level-1 优先级高于 Level-2

去往同一目标，如果 Level-1（区域内）能学到，一定优先于 Level-2（区域间）。这是 IS-IS 选路的硬规则。

2.2 三种路由器角色

路由器类型	Level-1 邻居	Level-2 邻居	LSDB	对应 OSPF
Level-1 IS	✅	❌	仅 Level-1 LSDB	域内路由器
Level-2 IS	❌	✅	仅 Level-2 LSDB	骨干路由器
Level-1-2 IS	✅	✅	Level-1 + Level-2 两套	ABR

text

        区域 49.0001                  骨干（Level-2）               区域 49.0003
  ┌───────────────────┐         ┌───────────────────┐         ┌───────────────────┐
  │  AR1(L1)──AR2(L1-2)═══════AR4(L1-2)═══════AR5(L1-2)──AR6(L1)│
  │      L1 邻居      │  L2邻居 │      L2 邻居      │  L2邻居 │      L1 邻居      │
  └───────────────────┘         └───────────────────┘         └───────────────────┘
   ═══ = Level-2 骨干链路        └── Level-1-2 路由器承担 ABR 角色 ──┘

3. NSAP / NET 地址

OSI 没有 IP 地址，它用 NSAP（Network Service Access Point） 标识节点。NSAP 最小 8 字节、最大 20 字节，结构如下：

NSAP 地址结构（最小 8 字节、最大 20 字节）
AFI
1 字节
`49`=私有
区域 ID (Area ID)
1 ~ 13 字节
System ID
6 字节（华为/思科）
NSEL
1 字节
 ⚠️ NSEL = 00 时，该 NSAP 即为 NET 地址（用于 IS-IS 配置） 

3.1 地址各部分

字段	长度	说明
AFI	1 字节	`49` 代表私有地址（类似 IP 的 192.168）
区域 ID	1~13 字节	标识区域，同一区域设备区域 ID 必须相同
System ID	6 字节	标识设备（类似 OSPF 的 Router-ID），区域内唯一
NSEL	1 字节	类似端口号；当 NSEL=00 时，NSAP 即为 NET

3.2 System ID 的三种生成方式

为保证直连设备 System ID 不冲突，常用以下三种方式生成 6 字节 System ID：

方式	示例	说明
数字直接编号	`0000.0000.0001`	简单，适合实验环境
MAC 地址	`0100.5e00.0000`	直接用接口 MAC
IP 转换	`1921.6800.0001`	现网最常用，由 Loopback IP 转换

💡 IP → System ID 转换示例

将 192.168.0.1 每 4 位一组转为 System ID：

text

192.168.0.1  →  192.168.000.001  →  1921.6800.0001
  每段补足 3 位     每 4 位拼成一段

所以 192.168.0.1 对应 NET 地址可写为 49.0001.1921.6800.0001.00。

3.3 基础配置

text

isis 1                          # 进程号，默认 1
 network-entity 49.0001.0000.0000.0001.00   # 配置 NET 地址
 is-name AR1                    # 可选：动态主机名（TLV 137，便于显示）
#
interface loopback 0
 isis enable 1                  # 接口使能 IS-IS
#
interface GigabitEthernet0/0/0
 isis enable 1

4. IS-IS 的三张表

IS-IS 与 OSPF 一样维护三张核心表：

表	内容
Peer 表	邻居表（邻居 System ID、状态、类型）
LSDB	Level-1 LSDB + Level-2 LSDB（两套链路库）
RIB	IS-IS 路由表（计算出的最优路由）

text

<AR1> dis isis peer
                          Peer information for ISIS(1)
  System Id     Interface       Circuit Id       State HoldTime     Type     PRI
-------------------------------------------------------------------------------
  0000.0000.0002 GE0/0/0          0000.0000.0001.01 Up   27s         L1-2     64

5. 报文类型（PDU）

IS-IS 的协议报文统称 PDU（Protocol Data Unit），直接封装在二层帧头后面（不依赖 IP）。共有三大类：

Hello · IIH
发现与维护邻居
对应 OSPF Hello
LSP · Link-State PDU
携带链路状态信息（TLV）
对应 OSPF LSU
SNP · Sequence Number PDU
描述 / 请求 / 确认 LSP
对应 OSPF DD / LSR / LSACK

5.1 Hello 包（IIH）

IIH 报文类型
Level-1 LAN Hello
广播网 L1；默认与 L2 Hello 同时发送
Level-2 LAN Hello
广播网 L2；独立维护 L2 邻居
P2P Hello
点对点链路；一个包同时协商 L1/L2

还有 ES-ISH（终端↔路由器），用于 ES-IS，本文不展开。

5.2 LSP 与 TLV

LSP 是 IS-IS 的"链路状态通告"，其核心内容用 TLV（Type-Length-Value） 结构承载：

TLV 结构（Type-Length-Value）
Type
1 字节
类型标识
Length
1 字节
长度标识
Value
Length 字节
实际数据内容
 🧩 TLV 是 IS-IS 的灵魂：可扩展、可叠加，对应 OSPF 的各类 LSA 

5.3 SNP（序列号 PDU）

CSNP · Complete SNP
列出本地 LSDB 所有 LSP 摘要
功能近似 OSPF DD 包
PSNP · Partial SNP
请求某条 LSP / 确认收到 LSP
功能近似 OSPF LSR / LSACK

6. 邻居建立与 LSDB 同步

6.1 Hello 包携带的关键参数

IIH 关键字段
circuit-type
电路类型（L1 / L2 / L1-2，默认 L1-2）
System ID
本端 6 字节 System ID
hold 时间
收不到 Hello 的最大等待时间（默认 hello×3）
local circuit id
接口 ID

以及一组 TLV：

IIH 常见 TLV
TLV 1
区域地址（Area Address）
TLV 132
接口 IP 地址
TLV 129
协议支持（IPv4 = 0xCC）
TLV 240
P2P 邻居状态（3-way）

6.2 邻居建立的必要条件

⚠️ IS-IS 建邻核心条件

同一层级：双方 circuit-type 必须有交集（如都含 L1 才能建 L1 邻居）
同一区域（仅 Level-1）：L1 邻居要求区域 ID 相同；L2 邻居不要求同区域
System ID 唯一：本区域内 System ID 不能冲突
网络类型一致：P2P 与 MA 不能混接
cost-style 兼容：一端 wide 一端 narrow 会"有邻居无路由"

注意：IS-IS 邻居建立不检查 Hello 间隔（与 OSPF 不同），只要 hold 时间未超时即可。

6.3 LSDB 同步流程

P2P 网络同步（两次握手 / 三次握手）：

AR1
AR2
<div></div><div style="background: #e3f2fd; border: 1px solid #2196f3; border-radius: 4px; padding: 6px 10px; text-align: center;">Hello(Down) →</div><div></div>
<div></div><div style="background: #f3e5f5; border: 1px solid #6f42c1; border-radius: 4px; padding: 6px 10px; text-align: center;">← Hello(Init)</div><div></div>
<div></div><div style="background: #d4edda; border: 1px solid #28a745; border-radius: 4px; padding: 6px 10px; text-align: center;">Hello(Up) → <strong>邻居 Up</strong></div><div></div>

<div></div><div style="height: 1px; background: #ddd; margin: 4px 0;"></div><div></div>

<div></div><div style="background: #fff8e1; border: 1px solid #ffc107; border-radius: 4px; padding: 6px 10px; text-align: center;">CSNP（我有的 LSP 列表）→</div><div></div>
<div></div><div style="background: #fff3e0; border: 1px solid #fd7e14; border-radius: 4px; padding: 6px 10px; text-align: center;">← PSNP（请求缺失的 LSP）</div><div></div>
<div></div><div style="background: #d4edda; border: 1px solid #28a745; border-radius: 4px; padding: 6px 10px; text-align: center;">LSP（发送对方缺的 LSP）→</div><div></div>
<div></div><div style="background: #d1ecf1; border: 1px solid #17a2b8; border-radius: 4px; padding: 6px 10px; text-align: center;">← PSNP（确认收到） <strong>同步完成</strong></div><div></div>

MA（广播）网络同步： 由 DIS（类似 OSPF 的 DR）周期性发送 CSNP，其余设备用 PSNP 请求/确认。

7. DIS 选举（广播网）

广播网中 IS-IS 选举 DIS（Designated Intermediate System），作用类似 OSPF 的 DR：

对比项	IS-IS DIS	OSPF DR
选举依据	接口优先级 → MAC/System ID（值大优先）	优先级 → Router-ID（值大优先）
备份	无 BDIS	有 BDR
抢占	支持抢占（优先级变化立即重选）	不支持抢占
选举范围	L1、L2 各自独立选举 DIS	一个网段一个 DR/BDR

⚠️ DIS 与 DR 的关键差异

DIS 没有备份（无 BDIS），DIS 故障需重新选举
DIS 支持抢占，与 OSPF DR 恰好相反
L1 和 L2 各自选举自己的 DIS（一个广播网可能有 2 个 DIS）

8. cost-style（窄带 vs 宽带）

IS-IS 有两种开销计算方式，决定了它使用哪一套 TLV：

cost-style	接口 cost 空间	路径 cost 空间	拓扑 TLV	叶子 TLV	默认
narrow（窄带）	6 bit（1-63）	10 bit（1-1023）	TLV 2	TLV 128/130	✅
wide（宽带）	24 bit	32 bit	TLV 22	TLV 135

8.1 窄带 TLV 结构

 窄带（narrow）· 默认 ⭐ 
TLV 2 · IS 可达性
邻居 System ID + cost → 拓扑（对应 OSPF Type-1 LSA 的 link）
TLV 128 · IP 内部可达性
网段 + cost → 叶子（对应 stubnet）
TLV 130 · IP 外部可达性
外部网段 → 叶子（对应 Type-5 ASE）
 宽带（wide）· 现网推荐 ✅ 
TLV 22 · 扩展 IS 可达性
支持 sub-TLV 扩展 → 拓扑
TLV 135 · 扩展 IP 可达性
支持 sub-TLV → 叶子
🔧 sub-TLV 优势
为 TE（流量工程）、IPv6 等扩展预留空间

8.3 ⚠️ 窄带/宽带不一致的故障

🚨 经典故障：有邻居无路由

若一端 narrow、一端 wide，双方邻居能建立，但：

窄带用 TLV 2 / 128-130 描述拓扑
宽带用 TLV 22 / 135 描述拓扑
互相无法识别对方的 TLV → 拓扑画不出来 → 路由无法计算

排查口诀：IS-IS 有邻居无路由，第一时间怀疑 cost-style 不一致。

配置建议（现网统一宽带）：

text

isis 1
 network-entity 49.0001.1921.6800.0001.00
 cost-style wide          # 统一使用宽带
 is-name AR1              # TLV 137 动态主机名

9. 路由计算对比（P2P vs 广播）

网络类型	非伪节点 LSP（每台设备）	伪节点 LSP（DIS 产生）
P2P	TLV 2/22：我连你 + 你连我（拓扑完整）	无伪节点
广播	TLV 2/22：我连 DIS	TLV 2/22：DIS 连所有设备

广播网路由计算原理（以 LSP 描述）
非伪节点 LSP（每台设备产生）
TLV 2/22：「我连到 DIS」
我连DIS，你连DIS，他连DIS
TLV 132：我的接口 IP
＋
伪节点 LSP（DIS 产生）
TLV 2/22：「DIS 连你、连我、连他」
← 列出所有连接
↓
拼出完整广播网拓扑 → 计算 SPF 树

⚠️ 广播网必须是全互联

IS-IS 广播网（MA）默认只支持全互联 MA 网络。若物理是 Hub-Spoke 部分互联（如 Frame-Relay），会导致部分分支学不到彼此路由。 解决方案：将接口改为 P2P 网络类型 isis circuit-type p2p（IS-IS 不支持 P2MP）。

10. IS-IS 与 OSPF 对照表

对比项	IS-IS	OSPF
协议栈	OSI（扩展支持 IP）	TCP/IP
层级	Level-1 / Level-2 两级	多区域（Area 0 骨干）
区域归属	按节点（路由器）划分区域	按链路（接口）划分区域
地址	NSAP / NET	IP + Router-ID
报文	Hello / LSP / CSNP / PSNP	Hello / DD / LSR / LSU / LSACK
链路状态载体	TLV（可扩展）	LSA（类型固定）
DR/DIS	DIS（无备份、可抢占、L1/L2各选）	DR + BDR（有备份、不抢占）
网络类型	P2P / 广播（不支持 NBMA/P2MP）	P2P / 广播 / NBMA / P2MP
区域间选路	L1 默认通过 L1-2 出区域（ ATT 位）	非骨干必须经过 Area 0
封装	直接封装于二层	封装于 IP（协议号 89）

💡 区域归属的本质差异

OSPF：IP 把网络看成"路"（link），区域划分落在链路上 → 一条链路两端必须同区域
IS-IS：OSI 把网络看成"节点"，区域划分落在路由器上 → 整台路由器属于某区域（一台设备可配多个区域 ID）

11. 易混淆点与考前速记

对比项	结论
IS-IS 协议栈	源自 OSI，集成 IS-IS 可同时通告 IP
两级层次	Level-1（区域）/ Level-2（骨干），L1 优先于 L2
三种路由器	L1 IS / L2 IS / L1-2 IS（= ABR）
NET 地址	NSAP 当 NSEL=00 时即为 NET，最小 8 字节
System ID 长度	6 字节（华为/思科）
报文三类	Hello(IIH) / LSP / SNP(CSNP+PSNP)
CSNP / PSNP 对应	CSNP≈DD；PSNP≈LSR+LSACK
DIS vs DR	DIS 无备份、可抢占、L1/L2 各选
窄带/宽带默认	narrow 为默认，现网建议 wide
窄带 TLV	拓扑 TLV 2，叶子 TLV 128/130
宽带 TLV	拓扑 TLV 22，叶子 TLV 135
L1 邻居要求	必须同区域；L2 邻居不要求同区域
建邻不检查	Hello 间隔（与 OSPF 不同）
经典故障	一端 wide 一端 narrow → 有邻居无路由

考前速记 10 条：

IS-IS 源自 OSI 协议栈，集成 IS-IS 可通告 IP
两级：Level-1 区域内、Level-2 骨干，L1 优先于 L2
三种角色：L1 IS / L2 IS / L1-2 IS（=ABR）
NET = NSAP（NSEL=00），最小 8 字节；System ID 6 字节
IP 转 System ID：192.168.0.1 → 1921.6800.0001
报文：Hello / LSP / CSNP+PSNP；CSNP≈DD，PSNP≈LSR+LSACK
DIS 无备份、可抢占，L1/L2 各自独立选举
区域归属按节点（路由器），不是按链路
窄带默认，TLV 2/128/130；宽带 TLV 22/135，现网建议 wide
有邻居无路由 → 第一时间怀疑 cost-style 不一致

🤖 AI 伴学

想把 IS-IS 与 OSPF 的区别记得更牢？可以让 AI 用类比帮你强化：

"请把 IS-IS 和 OSPF 想象成两家快递公司：OSPF 是'按路段划分片区'（区域落在链路上，一条路两端必须同片区），而 IS-IS 是'按站点划分片区'（区域落在路由器节点上，整站属于某片区）。再对比它们的'值班经理'：OSPF 的 DR 像正式任命的经理，有副手 BDR 扛着、一旦上任不轻易换（不抢占）；IS-IS 的 DIS 像临时值班的组长，没有副手、谁能力强（优先级/MAC 大）谁就上（可抢占）。最后说明为什么 IS-IS 用 TLV 而不是 LSA：TLV 像'乐高积木'可以无限拼装扩展（支持 IPv6、流量工程），LSA 像'固定模具'类型是写死的。"

0. 课件来源 ​

1. IS-IS 的由来与定位 ​

2. IS-IS 的层级与路由器分类 ​

2.1 两级分层 ​

2.2 三种路由器角色 ​

3. NSAP / NET 地址 ​

3.1 地址各部分 ​

3.2 System ID 的三种生成方式 ​

3.3 基础配置 ​

4. IS-IS 的三张表 ​

5. 报文类型（PDU） ​

5.1 Hello 包（IIH） ​

5.2 LSP 与 TLV ​

5.3 SNP（序列号 PDU） ​

6. 邻居建立与 LSDB 同步 ​

6.1 Hello 包携带的关键参数 ​

6.2 邻居建立的必要条件 ​

6.3 LSDB 同步流程 ​

7. DIS 选举（广播网） ​

8. cost-style（窄带 vs 宽带） ​

8.1 窄带 TLV 结构 ​

8.3 ⚠️ 窄带/宽带不一致的故障 ​

9. 路由计算对比（P2P vs 广播） ​

10. IS-IS 与 OSPF 对照表 ​

11. 易混淆点与考前速记 ​

0. 课件来源

1. IS-IS 的由来与定位

2. IS-IS 的层级与路由器分类

2.1 两级分层

2.2 三种路由器角色

3. NSAP / NET 地址

3.1 地址各部分

3.2 System ID 的三种生成方式

3.3 基础配置

4. IS-IS 的三张表

5. 报文类型（PDU）

5.1 Hello 包（IIH）

5.2 LSP 与 TLV

5.3 SNP（序列号 PDU）

6. 邻居建立与 LSDB 同步

6.1 Hello 包携带的关键参数

6.2 邻居建立的必要条件

6.3 LSDB 同步流程

7. DIS 选举（广播网）

8. cost-style（窄带 vs 宽带）

8.1 窄带 TLV 结构

8.3 ⚠️ 窄带/宽带不一致的故障

9. 路由计算对比（P2P vs 广播）

10. IS-IS 与 OSPF 对照表

11. 易混淆点与考前速记