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IS-IS协议

IS-IS（Intermediate System to Intermediate System）是一种内部网关协议（IGP），用于在一个自治系统（AS）内部的路由器之间进行路由选择，由RFC 1195。IS-IS是一种链路状态协议，与OSPF类似，但它使用不同的报文格式和邻居关系建立机制。

IS-IS协议的基本原理

  1. 链路状态数据库（Link State Database）：每个IS-IS路由器都维护一个链路状态数据库，其中存储了整个自治系统内的拓扑信息。该数据库包含了路由器自身的链路状态和通过邻居路由器获得的链路状态信息。

  2. 邻居关系建立：IS-IS路由器通过发送Hello报文来检测相邻路由器，并建立邻居关系。与OSPF不同的是，IS-IS使用ISO数据链路标识（ISO Data Link IDs）来识别邻居路由器。

  3. 链路状态更新：当邻居关系建立后，路由器会定期发送链路状态更新报文（Link State PDUs，LSPs）给邻居路由器。这些报文包含了该路由器所知道的链路状态信息。

  4. 链路状态数据库同步：当路由器接收到链路状态更新报文时，它会将其中的链路状态信息与自己的链路状态数据库进行比较。如果有新的信息或者已有的信息发生变化，路由器会更新自己的链路状态数据库，并将变化的信息通知给邻居路由器。

  5. 最短路径计算：每个IS-IS路由器使用Dijkstra算法基于链路状态数据库计算出到达目的地的最短路径树。该最短路径树确定了每个目的地的最佳路径。

  6. 路由表生成：根据最短路径树，每个IS-IS路由器生成自己的路由表，将目的地与下一跳路由器的关系存储起来。路由表中的条目表示了数据包到达目的地的最佳路径。

  7. 路由更新：如果链路状态发生变化，例如链路故障或链路带宽改变，路由器会相应地更新链路状态数据库并重新计算最短路径。然后，路由器会向邻居路由器发送链路状态更新报文，以便其他路由器能够及时调整路由表。

IS-IS协议交互过程

graph LR
  A((路由器A)) -- IS-IS Hello --> B((路由器B))
  B -- IS-IS Hello --> C((路由器C))
  B -- IS-IS LSP --> C
  C -- IS-IS Hello --> D((路由器D))
  D -- IS-IS Hello --> E((路由器E))
  D -- IS-IS LSP --> E
  E -- IS-IS Hello --> D
  C -- IS-IS LSP --> B
  B -- IS-IS LSP --> A

  1. Hello报文的发送：IS-IS路由器使用Hello报文来检测相邻路由器，并建立邻居关系。Hello报文中包含路由器的ISO数据链路标识（ISO Data Link IDs）以及其他必要的信息。

  2. Hello报文的接收和邻居关系建立：当一个IS-IS路由器接收到相邻路由器发送的Hello报文时，它会验证对方的ISO数据链路标识，并建立邻居关系。

  3. 链路状态更新报文的交换：一旦邻居关系建立，路由器之间可以开始交换链路状态更新报文（LSPs）。这些报文包含了路由器所知道的链路状态信息。

  4. 链路状态数据库的同步和更新：当路由器接收到链路状态更新报文时，它会将其中的链路状态信息与自己的链路状态数据库进行比较。如果有新的信息或信息发生变化，路由器会更新自己的链路状态数据库，并将变化的信息通知给邻居路由器。

  5. 最短路径计算和路由表生成：每个路由器使用Dijkstra算法基于链路状态数据库计算出到达目的地的最短路径树，并生成自己的路由表。

通过这些步骤，IS-IS路由器能够建立邻居关系、交换链路状态信息，并计算出最佳路径和更新路由表。这样，整个自治系统内的路由选择就能够进行有效和可靠的操作。