Cisco IS-IS

Intermediate System-to-Intermediate System är ett link-state routing protokoll. Det använder Network Service Access Point (NSAP) adressering för att identifiera routrar, area-tillhörighet och deras grannskap. IS-IS använder inte något L3-protokoll alls utan det enkapsuleras direkt i L2 multicast frames, för L1 används 01:80:C2:00:00:14 och för L2 01:80:C2:00:00:15, detta gör det helt L3-protokolloberonde. Grannskap och adressinformation skrivs med Type-Length-Value (TLV) records, detta gör det väldigt flexibelt. T.ex. om en ny adressfamilj eller ett nytt protokoll ska läggas till så handlar det om att definiera nya TLVer som innehåller adress- och topologiinformation. För lista med TLVer som IS-IS kan använda se IANAs TLV Codepoints.

IS-IS är ett av de tre protokollen i standarden Connectionless Network Services (CLNS), de andra två är CLNP och ES-IS. Numera används det vanligare för IP IGP och är bl.a. en del i klassisk MPLS Traffic Engineering. Level 3 routing är routing mellan domäner (AS) och det var tänkt att göras med protokollet IDRP men numera görs det fördelaktigt med BGP, som kan bära NSAP-adresser.

Type: Link State

Algorithm: Dijkstra

AD: 115

Protocols: IP, CLNS

Packets: 4

Terminologi

• End system: host
• Intermediate system: router
• Circuit: interface
• Domain: autonomous system
• SNPA: layer 2 address

Packets

Hello/IIH: IS-IS Hello används för att upptäcka grannar och kontrollera att de lever. De skickas default var 10:e sekund och innehåller en lista på alla grannar man har på segmentet om det är ett broadcastnäverk. De används också för att välja DIS (Designated IS) där det behövs. DIS skickar Hellos mer frekvent, hello time delat på 3 så var 3.33 sekund default. Hold time är Hello-interval x Hello-multiplier. Varken Hello eller Hold behöver matcha för grannskap. På broadcast segment används separata Hellos för L1 och L2 medans på point-to-point interface används gemensamma L1L2 Hellos pga effektivitet. Hello padding görs default för att ta reda på hur stora frames som kan skickas.

L1 Hello:

L1L2 Hello:

P2P Hello: (finns ingen prio utan istället finns Local Circuit ID)

Timers ställs per interface. Default är 10 sekunder och multiplier är 3 för hold time.

isis hello-interval 10 [level]
isis hello-multiplier 3 [level]

Link state PDU: LSPs används för att skicka routing-information till andra IS. Det finns inte olika LSP-typer som OSPF har olika LSA-typer utan adjacencies och prefixes skickas med en LSP som innehåller olika TLVer. En LSPs payload kan därmed variera i storlek. Varje LSP innehåller ett LSPID som gör det unikt. Det består av System ID (router that originated the LSP), Pseudonode ID (DIS) och LSP number (fragment number). För att skilja mellan olika versioner av samma LSP sätts även ett löpnummer. Det börjar på 1 och varje gång en ändring görs ökas det med 1. Om Attached Biten är satt i LSP-headern betyder det att den kommer ifrån en nod med ben i en annan area eller L2, det finns flera "Attached bits" men endast default metric används på Cisco IOS. Varje LSP har även en remaining lifetime satt, det börjar på 1200 sekunder och tickar neråt. Var 900:e sekund så refreshar en IS-IS router sina self-originated LSPer och skickar ut dem pånytt. Går remaining lifetime ner till 0 på en LSP tas routing informationen bort från LSDB och routern kommer att flooda ut endast LSP:ns header med remaining lifetime satt till 0 för att signalera att man vill ha ny information och på så vis ta reda på om någon annan känner till mer aktuell information, detta kallas LSP Purge. LSP headern hålls kvar i LSDB så länge som ZeroAgeLifetime är satt till, 60 sekunder default men kan sparas 20 minuter på Cisco-routrar.

router isis
 max-lsp-lifetime 1200
 lsp-refresh-interval 900

Eftersom IS-IS paket enkapsuleras direkt i L2-frames måste IS-IS ha en egen fragmenteringsfunktion för LSPer som är större än MTU. Behöver man skicka en LSP vars header + TLVer är större än MTU så delar routern upp det i flera LSPer som innehåller några TLVer var. LSPerna har samma LSPID men LSP/fragment number ökas per LSP med start från 0. Fragmentering görs av den router som skapar LSPn, när den sedan har skickats ut får den inte modifieras eller fragmenteras om. Detta leder till att MTU på alla interface inom arean måste vara identiskt. Annars får man manuellt ställa lsp-storlek på alla enheter så det inte överstiger lägsta MTU.

lsp-mtu 1400

Exempel:

Complete Sequence Numbers PDU: CSNP används för att synkronisera LSDB mellan enheter (fungerar ungefär på samma sätt som DD i OSPF). CSNP innehåller en komplett lista med alla LSPer som routern har och mottagaren kan jämföra det mot sin egen LSDB. Finns det någon LSP som mottagaren ej har kan den requesta den och fattas det någon hos avsändaren floodas den tillbaka. Finns det fler LSPID:n än vad MTU klarar skickas det flera paket. Varje CSNP specificerar vilka LSPID:n den innehåller och det börjar på 0000.0000.0000.00-00 och räknar uppåt (stigande).

På point-to-point-länkar utbyts CSNP vid adjacency buildup och på broadcast skickas det regelbundet av DIS. Eftersom ack sköts av PSNP på point-to-point-länkar skickas inga CSNP periodiskt, detta kan man slå på manuellt med interface-kommandot isis csnp-interval <nonzero value>

Exempel:

Partial Sequence Numbers PDU: PSNP skickas för att requesta eller acka en LSP (fungerar både som OSPF LSR och LSAck). En PSNP kan requesta eller acka flera LSPer. På broadcast används dock PSNP endast för Request eftersom Ack görs av CSNP från DIS.

Exempel:

Levels

En IS-IS router konfigureras med nivå som anger systemtyp - antingen Level 1, Level 2 eller Level 1-2. Se en Level 2 router som motsvarande area 0 (backbone area) i OSPF och Level 1 som en area som är ”NSSA Totally Stubby ”, d.v.s. det enda som injiceras i arean är en default route samt att redistribution från andra routingprotokoll är tillåtet, och en Level 1-2 som en ABR.

IS-IS routrar på level 1 agerar oberoende av level 2 och vice versa. De upprättar separata grannskap på varje level. T.ex. om det finns två stycken IS-IS routrar som båda kör L1 och L2 så kommer de att ha två grannskap med varandra. Det blir bara grannskap om båda är på samma level, t.ex. L2 + L1L2 = L2-grannskap. De kommer även hålla separata LSDBer för varje level. Så Link State PDUer som skickas görs det antingen på L1 eller L2. L1-LSPer beskriver grannskap i L1 och samma gäller för L2. Det går nästan likna vid separata routing-processer. Att ändra mellan L1, L2 och L1L2 görs per router.

router isis 1
 is-type level-1-2  #Default

Men det går att ändra per interface för att sluta skicka Hellos för en specifik level. T.ex. om man själv är L1L2 och vet man att andra sidan är en L1 only är det onödigt att skicka L2 Hellos.

interface gi2
 isis circuit-type {level-1 | level-2 | level-1-2}

Show

show isis protocol | i IS-Type

Backdoor
Default använder L1-routrar den närmaste L1L2-routern som gateway of last resort. Det är inte alltid man vill ha det så, då kan man stänga av att L1L2-routern sätter attached bit i sina Hellos och övriga routrar kommer inte att installera en default route till den.

is-type level-1-2 backdoor 

NET

Network Entity Title kallas den adress som IS-IS-processer (och därmed noder) använder, längden kan variera mellan 64 och 160 bitar men det måste vara jämt antal bytes. Formatet är AFI.DSP.SystemID.NSEL:

• AFI = 49
• DSP(Area ID) = 0001
• SystemID = Räknas fram baserat på Loopback adressen
• NSEL = 00

Areas

Eftersom en nod endast har en NSAP-adress tillhör en nod och alla dens interface samma area (det går att konfigurera upp till 3 NSAP-adresser men det är endast användbart under splitting/joining/renumbering areor och det skapas bara en mergead LSDB och SystemID måste vara samma). Två L1-noder med olika areor upprättar inte grannskap medans L2 inte bryr sig om area-ID. Både L1 och L2 annonserar sina directly connected IP networks till sina grannar. Är en nod L1L2 redistribueras alla routes från L1 till L2 medans åt andra hållet går endast en default route default. Detta leder till att backbone känner till alla routes.

Nätverkstyp

Till skillnad från OSPF finns det endast två nätverkstyper, broadcast och point-to-point. På broadcast-segment har man en pseudonod som alla formar grannskap med, denna kallas Designated IS och är motsvarigheten till DR i OSPF. Man låter en enhet stå för LSP för segmentet annars blir LSDB större och rörigare. Dock är det skillnad på hur flooding fungerar. Alla uppdaterar alla vilket leder till att det inte behövs någon "Backup" DIS. DIS floodar periodvis sin databas och finns det då med någon LSP som en IS inte har fått märker den det och begär att få den av DIS. Detta leder också till att DIS kan ersättas preemptively vilket inte OSPF DR kan.

Den som väljs till DIS är den med högst prio (default 64), vid lika är högsta MAC-adress tie breaker.

interface gi2
 isis priority 100
show clns interface | i DR

Metrics

IS-IS använder bandwidth som metric precis som OSPF. Från början fanns det 4 olika metric-typer men i princip är det endast default (bandwidth) som används idag. Default så får alla interface en cost av 10 oavsett bandbredd. Med andra ord så räknar inte routern ut cost på en länk så som andra routing protokoll gör utan det är upp till administratören att manuellt ställa metric per interface om man vill. Likt OSPF är det inte metric som i första hand jämförs vid path selection utan det är typ av route där L1 > L2 > external. Nedan visas det som kallas narrow metrics, det är legacy och är inte default på Cisco-routrar.

isis metric 1-63

Wide metrics togs fram för att man hade behov av större metrics och det har 24-bitars längd. Detta är alltid rekommenderat men alla enheter inom arean måste stödja det. T.ex. krävs det för MPLS traffic engineering över IS-IS.

router isis
 metric-style wide

Det går även att acceptera båda typerna av metric.

metric-style transition

Verify

R1# show isis protocol | i metrics
 Generate narrow metrics: none
 Accept narrow metrics:   none
 Generate wide metrics:   level-1-2
 Accept wide metrics:     level-1-2

Konfiguration

Om man ska köra med flera areor på en enhet måste man ange tag för varje IS-IS-process. Den första IS-IS instansen som konfigureras blir default L1L2 och därefter blir instanser L1. Det finns även RFC för defaultvärden för att underlätta interoperability (RFC 8196).

router isis [tag]
 is-type level-1-2
 log-adjacency-changes
 net 49.0001.0001.0001.0001.0001.00

 address-family ipv4 unicast
 exit
 address-family ipv6 unicast
 exit

Passive interfaces, med passive interface default annonseras allt som är directly connected i isis men inga grannskap byggs förrens man tar bort passive på något interface. Det är även med passive interfaces man gör prefix suppression.

 passive-interface default
 no passive-interface te0/1/1

 passive-interface lo0
 advertise passive-only

För att skicka en default route i level 2

default-information originate

Verify

show isis
show isis database

Default konfiguration när man drar igång IS-IS (kan skilja mellan IOS-versioner).

router isis
 no protocol shutdown
 max-area-addresses 3
 no fast-flood
 adjacency-check
 no use external-metrics
 metric 10 level-1
 metric 10 level-2
 hello padding
 no nsf cisco
 no nsf ietf
 maximum-paths 4  #Max är 32
 distance 115 ip
 no bfd all-interface
 no bfd check-ctrl-plane-failure

Vänta med att använda en granne som nyss har bootat.

set-overload-bit on-startup 180

MPLS
MPLS LDP kan autokonfigureras med hjälp av IS-IS. Man kan även synka IS-IS mot LDP, dvs låta LDP bli klar innan länken får en normal (låg) IGP-metric och därmed börjar användas.

mpls ldp autoconfig
mpls ldp sync

show isis mpls ldp

IS-IS kan även användas för Segment Routing med MPLS.

Adjacency

Enablea IS-IS på interface. Interface MTU måste matcha för grannskap. Grannar måste även vara i samma IP subnet för att adjacency ska gå upp, detta behövdes inte förr men nu är checken på default. Går inte grannskap upp kan det också bero på duplicate system ID men det säger loggen tydligt.

interface te0/1/1
 ip router isis 1
 no isis hello padding
 isis network point-to-point  #effektivisera LSP-hantering
 no shut

Verify

show isis hostname
show isis neighbors/adjacency
show isis topology
show clns neighbor

Authentication

IS-IS authentication skiljer sig ganska mycket från authentication med övriga IGP:er. Authentication för Hellos görs fristående från övriga pakettyper. Authentication görs med en TLV och en LSP får ej modifieras av någon annan än originator, detta medför att alla inom arean måste ha samma authentication på sina LSP/CSNP/PSNP men det blir inget krav på Hellos. Sålänge Hello-paket autentiseras korrekt kommer grannskap att bli Up men det behöver inte betyda att LSP:er kan utbytas utan då måste som sagt area/domain password matcha. Authentication kan göras med clear text eller md5. Använder man en key chain så skickas heller inte key id med.

Hello-paket görs per interface oavsett level.

interface gi2
 isis authentication mode md5
 isis authentication key-chain <key-chain-name>

Övriga paket L1:

router isis
 area-password SECRET

Övriga paket L2:

router isis
 domain-password SECRET

Redistribution

Routes som redistribueras in i IS-IS får default metric 0. En viktig faktor för route leaking i ISIS är U/D-biten i TLV:n för routen. Den fyller samma funktion som Down-biten i OSPF, den används för att förhindra loopar. En L1L2-router som via L1 får in routes med U/D-biten satt kommer inte att skicka in den till L2.

Redistribution into level 2. Redistribution into level 1

redistribute static ip
redistribute static ip level-1

show isis ip rib redistribution

Man kan läcka L2 routes till L1 med hjälp av redistribution.

redistribute isis 1 ip level-2 into level-1 distribute-list ACL

Summary

När routes går mellan areor eller redistribueras kan man summera (likt OSPF).

summary-address 10.1.0.0 255.255.0.0 [level]

• level-1: endast routes redistribuerade in i Level 1 summeras.
• level-1-2: routes redistribuerade in i Level 1 summeras och routes från Level 1 routing eller redistribution summeras in i Level 2 backbone.
• level-2: routes från Level 1 routing eller redistribution summeras in i Level 2 backbone.

IPv6

IS-IS är oberoende av L3-protokoll för grannskap och kan bära information om destinationer för olika adressfamiljer. IPv6 prefix kan skickas med samma IS-IS-process, i samma LSP:er över samma grannskap som IPv4 och samma L1/L2-förhållanden gäller då för IPv6. Det man däremot bör ha koll på är om IPv4 och IPv6 ska använda samma topologi eller ej, ska man köra single topology krävs en 1:1-korrelation mellan IPv4 och IPv6 interface (dvs dual stack överallt) och då kommer det endast göras en SPF-beräkning. Adjacency checken som är på default rejectar Hellos från grannar som inte kör IPv6. Ska man köra multi topology behöver man inte ha dual stack överallt, SPF beräknas fristående per protokoll och man måste använda wide metrics. Det konfigureras under adressfamiljen. Man kan även köra multi-topology under en transitionsperiod, då accepterar och genererar man både IS-IS IPv6 och Multi-topology IPv6 TLVs.

Den mesta av konfigurationen görs under adressfamiljen, till skillnad från IPv4. IS-IS kommer att skicka vidare IPv6-information men ej börja använda det förens man lagt in address-family ipv6.

router isis 1
 address-family ipv6 unicast
  multi-topology [transition]
  maximum-paths 16
 exit

Verify

show ipv6 route isis
show isis ipv6 topology  #Multi topology
show isis ipv6 rib

Convergence

Timers

lsp-gen-interval 5 50 50
prc-interval 5 50 50
spf-interval 5 50 50

Nonstop Forwarding
När en router gör en RP switchover måste den nya snabbt få all info om adjacencies och en synkad LSDB. IS-IS NSF kan möjligöras på två sätt.

• IETF (RFC 3847): NSF-kapabla enheter skickar IS-IS NSF restart requests till grannarna som är NSF-aware. Då förstår de att de inte ska starta om grannskapet utan istället initiera en LSDB-synkronisering. Grannarna måste ha stöd för NSF IETF.
• Cisco: Skickar både protocol adjacency och link-state information från aktiv RP till standby. Detta är inte beroende av att grannarna är NSF-aware.

BFD
När IS-IS konfigureras med BFD blir det ett registrerat protokoll till BFD och kan dra nytta av de forwarding path detection failure messages som BFD tillhandahåller. Det kan antingen konfigureras under adressfamiljen eller per interface.

int te0/1/1
 bfd interval 50 min_rx 50 multiplier 5
 isis bfd

IS-IS-klienten kan även utnyttja BFD C-biten för att veta om det är ett äkta data plane failure eller om det är resultatet av ett control plane failure t.ex. pga reboot, detta är på default.

router isis 
 bfd check-control-plane-failure 

iSPF
SPF-algoritmen behöver inte köras för alla länkar varje gång det sker en topologi-förändring. Med incremental SPF körs endast algoritmen för de delar som har påverkats av förändringen för att spara CPU-cykler. Detta går att styra individuellt på enheterna med ispf-kommandot. Det kan vara svårt att veta exakt hur mycket skillnad detta gör men generellt ju större topologi ju större skillnad. OBS iSPF är inte längre supporterat i IOS.

router isis 1
 ispf level-1-2 10
show isis protocol | i Incremental

Fast flood
Man kan välja att LSP:er ska floodas innan SPF-beräkningen påbörjas för att få snabbare konvergenstid. Detta är ej påslaget default.

router isis 1
 fast-flood

Loop-Free Alternate Fast Reroute

Med IP LFA FRR kommer IS-IS beräkna loop-fria next-hop routes till forwarding plane som kan användas om primary path går ner. Detta beräknas per prefix. LFA är en next-hop route som skickar paketet till destination utan att loopa tillbaka det. LFA gör ingen signaling utan lokal router räknar själv.

TI-LFA
Med Topology Independent LFA får man alltid post-konvergens routen. Syftet med TI-LFA är att garantera link protection i symmetric metric networks (t.ex. ringnät), skydda IP och MPLS-trafik samt undvika congestion och suboptimal routing genom att undvika high metric links. TI-LFA använder inte targeted LDP.

router isis 1
 ip route priority high tag 1000
 fast-reroute per-prefix level-1
 fast-reroute per-prefix level-2

show isis fast-reroute summary
show isis fast-reroute interfaces
show ip route repair-paths

Remote LFA
Med IS-IS remote LFA FRR kan man skapa backup paths som är flera hop bort, dvs man man tunnlar det till en drop off point som sedan skickar till slutdestination. Detta är t.ex. användbart i ringtopologier. IS-IS stödjer detta endast när också MPLS traffic engineering stöds. LFA-beräkningar är begränsade till interface/länkar som tillhör samma area och level. Finns det multipla LFAs för en primary path så kommer IS-IS att använda en tiebreaking rule för att välja en LFA och finns det multipla LFA paths så kommer prefixen att distribueras jämt mellan dem. Eftersom IS-IS kollar på prefixen efter att SPF har körts kan best repair path hållas efter att grannen har kört SPF. När man slår på remote LFA enableas microloop avoidance med delay 5000 ms.

router isis 1
 fast-reroute remote-lfa level-2 mpls-ldp

show isis fast-reroute remote-lfa tunnels

NX-OS

Grundkonfiguration

feature isis

router isis IS
 net 49.0001.0001.0001.0001.0002.00
 is-type level-1
 passive-interface default level-1
 log-adjacency-changes

 address-family ipv4 unicast
 exit

NX-OS, några defaults

router isis IS
 graceful-restart
 maximum-paths 8
 max-lsp-lifetime 1200
 lsp-mtu 1492
 reference-bandwidth 40 Gbps

Fast convergence

spf-interval level-2 5000 50 50
lsp-gen-interval level-2 5000 50 50

Authentication

authentication-type md5 level-2
authentication key-chain <key-chain-name> level-2

Vänta med att använda en granne som nyss har bootat.

set-overload-bit on-startup 180

Interface

int lo0
 ip router isis IS

interface e1/1
 no switchport
 ip router isis IS
 no isis passive-interface level-2
 no isis hello-padding
 isis network point-to-point
 isis authentication-type md5 level-2
 isis authentication key-chain <key-chain-name> level-2

Genom att använda network type p2p effektiviserar man LSP-hanteringen. Det går även att använda kommandot "medium p2p" för att uppnå detta.

BFD

feature bfd
interface e1/1
 bfd interval 50 min_rx 50 multiplier 3
 no bfd echo
 isis bfd

IOS-XR

IOS-XR IS-IS kör default i Multi Topology mode.

router isis 1
 set-overload-bit on-startup 180
 is-type level-2-only
 net 49.0000.0000.0011.00
 nsr
 nsf cisco
 log adjacency changes
 lsp-refresh-interval 65000
 max-lsp-lifetime 65535
 lsp-password keychain ISIS-KEY
 address-family ipv4 unicast
  metric-style wide
  advertise passive-only
 !
 address-family ipv6 unicast
  metric-style wide
  advertise passive-only
 !
 interface Loopback0
  passive
  address-family ipv4 unicast
  !
  address-family ipv6 unicast
 !
 interface TenGigE0/0/0/10
  point-to-point
  hello-password keychain ISIS-KEY
  address-family ipv4 unicast
   fast-reroute per-prefix
   fast-reroute per-prefix ti-lfa
   metric 100

LFA

router isis 1
 interface GigabitEthernet0/0/0/0
  address-family ipv4 unicast
   fast-reroute per-prefix
   fast-reroute per-prefix ti-lfa
  address-family ipv6 unicast
   fast-reroute per-prefix
   fast-reroute per-prefix ti-lfa

Default märker ISIS /32-prefix som Medium priority och allt annat som Low priority.

show isis fast-reroute summary
show cef fast-reroute

Prefix Prioritization

router isis 1
 address-family ipv4 unicast
  spf prefix-priority level 2 high tag 100
 !
 interface Loopback0
  address-family ipv4 unicast
   tag 100

När man konfigurerar några prefix med high priority så får alla andra prefix (inklusive /32) low priority.

SRLG

srlg
 interface GigabitEthernet0/0/0/1
  8 value 10
 ! 
 interface GigabitEthernet0/0/0/2
  8 value 10
!
router isis 1
 address-family ipv4 unicast
  fast-reroute per-prefix tiebreaker srlg-disjoint index 40
  fast-reroute per-prefix tiebreaker lowest-backup-metric index 50