网络通信协议基础（ISIS）—

ISIS协议全称叫Intermediate System to Intermediate System，中间系统到中间系统。这里的中间系统（简称IS）说的是路由器。为啥不直接用路由器，而用这么绕口的名字呢。这里还涉及到组织的背景。

网络设备由很多设备厂商生产，比如中兴、华为、烽火、CISCO、Juniper等等公司。大家都是竞争对手，自然互相之间谈不上什么配合。那么，用户该如何选择设备？难道只能选一家的，并且一直用这一家么？要知道网络设备都很贵的，一般省级的设备都要几百万一台，国家级的设备要上千万的。省级的设备一般一个省要几台到几十台，负责全省所有网络流量的对外和对内转发。而且我们要有配套的机房、安保、消防、降温等设备。这种情况下，网络硬件设施的投入是很大的。我不可能上亿的资金只给一家，那么这里就涉及到了不同厂商互通的问题。CISCO的设备怎么和华为的互通？两家是竞争对手啊，两家的工程师之间是没接触的，那么如何保证两家设备连根网线就能互相传递消息了呢？

这个方式就是协议，简单的说，大家事先协商好交流格式，然后都按照规矩办事，这样就能通信了。就好像中国人、美国人和希腊人交流，大家语言都不通，那么事先做个协商，都用英语，就OK了。

国际上有几种这样的组织，专门制定协议。ISIS协议就是ISO组织制定的。这个组织大家多少都听过。ISIS的文档编号为ISO10589，编号是为了方便查找和交流，毕竟协议题目往往都很长。而另一个组织，叫IETF。IETF搞的TCP/IP标准，很牛吧。很多通信协议都是IETF搞的。ISO做ISIS的时候想推自己的协议，完全没用TCP/IP这一套东西，ISIS也不支持IP，ISO自己想了种地址出来，叫network。IETF和ISO两个组织争协议标准争了好久，当然最后是TCP/IP赢了，大家现在经常看到的都是TCP/IP。而在当时争的时候，ISO当然不想用“路由器”这个名词，于是想了个IS这么个名字。后续ISIS协议里很多名词都和IETF说的是一个东西，但是就是不同的英文单词，也是两家争协议标准的结果。后来，ISIS协议也对自己做了扩展，支持了IP地址。而我们现在要说的这个，就是支持IP地址的ISIS协议。

后续大家也会看到，ISIS协议本身的设计是不区分IP地址族的，IPv4还是IPv6对协议本身无影响。这就是因为ISIS有其自身独特的地址标识结构。对于ISIS来讲IP地址只是后续扩展的，作为承载的信息存在的数据而已。

我大概能想到的应该有如下专有名词，和其对应TCP/IP的名词，后续再想到我们再补充。这些先看个眼熟，后面遇到会说明。

ISIS	TCP/IP
IS	Router（路由器）
circuit	interface
network	相当于路由器标识
adjacency	peer/neighbor

网络协议分很多种，大体上和路由传递相关的有两类，AS内和AS间。对于这两类，我们管他们叫域内路由协议（IGP）和域间路由协议（BGP）

AS是个什么东东，全称叫自治系统（autonomous system）。是啥？先举个例子，联通的网络就是一个AS，移动的是另一个AS。AS就是一个运营商独立管理的一片网络。AS是个抽象的概念，从管理者的角度标识一个网络的范围。有点像学校分班，我是一班的，你是二班的，我们不同班，就不是一个AS。

AS内一般是一个运营商在管理，所以对网络是什么样子了解的都比较清楚。一班的班主任对自己班级当然很了解，但是对二班了解就不多了。但是AS间也是需要沟通的，你拿联通的手机当然能够打通移动的电话，所以AS间需要信息传递。但是，无论从拓扑规模，还是从安全性上考虑，AS间传递的信息都比较有限。联通和移动是竞争对手啊，不能因为想要互相打电话，就让移动知道我内部网络的所有拓扑，这样很不安全。同时，要知道移动网络是覆盖全国的，它的拓扑多大，一台路由器要知道所有拓扑信息，内存估计会爆掉。所以，AS间的路由协议传递的信息主要是路由，不会传递拓扑信息。

ISIS就是属于IGP（域内路由协议）的，它的主要功能就是收集域内的网络拓扑，根据网络拓扑计算出到达各路由器的最短路径。根据最短路径，指导流量转发。

最早的时候，网络中两个路由器要想互相通信，需要配置静态路由，就是网络管理员需要知道两台路由器之间是哪个接口连着的，然后手工配置到达路由器A的路由要从哪个出接口出去。这种方式繁琐，而且当网络拓扑出现故障的时候恢复很慢，需要重新配置。

相信我，现网（目前正在使用中的网络）出现故障的几率很大，而且有的时候需要更换设备，修改线路，都会使得网络拓扑发生变更。

那么像ISIS这种能够自动算路的路由协议就显得很有优势了。自动计算，无需干预，最短路径，响应及时，一般故障后1秒钟之内就能完成重新计算（实际设备一般能够保证不怎么损失流量）。

当然，ISIS协议也有缺点，因为ISIS计算拓扑的最短路径，是依赖于一种叫COST的东西。在IETF组织写的标准里一般叫metric。实际上就是个数字，用来反映链路（网线）的损耗和传输数据的能力。例如，100GB/S的接口，我们可以配置COST为10,10GB/S的接口我们可以配置为100等等。那么这里的问题就在于，ISIS协议总是使用最短路径，也就是从路由器A到路由器B之间COST值的和最小的路径，那么其他路径就不用了。这就造成了一种忙的忙死，闲的要命的情况。这一点对于ISIS来说，没什么好办法解决。

另外，因为ISIS计算路径的时候，需要知道全网的拓扑，所以每台路由器都要存储全网的拓扑信息。ISIS使用最短路径树（SPT）算法计算最短路径，这个算法后面会介绍。但是这个算法有个要求，就是所有路由器必须基于相同的拓扑信息进行计算。ISIS协议最主要的部分，就是保持每台路由器的拓扑信息一致。这一部分的相关动作占用了协议一半以上的篇幅。

那么下面的章节，我们详细的看看ISIS协议究竟如何运作的。

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