BGP路径属性分类与实验（华为设备）

2023-11-11 12:24:22

属性分类：

BGP的路径属性是对BGP路由特定的描述，是每个BGP Update数据包的一部分 ，描述了相关前缀的路径信息。BGP决策进程将属性及所描述的前缀结合在一起，对所有可以到达的目标网络的路径进行比较，选出最优的那一个。路径属性提供了基本路由功能必需的信息，例如该路由的Next_ Hop、 AS_ PATH等。BGP常用的路径属性有10个，可分成4类。如下图所示：
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  1. 公认必遵( Well known Mandatory)：所有BGP设备都可以识别此类属性，且必须存在于Update 报文中。如果收到的更新报文中缺少这类属性，BGP邻居关系会被重置。目前公认必遵的属性只有3个。
  2. 公认任意(Well-known Discretionary)：所有BGP设备都可以识别此类属性，但不要求更新中必须携带该属性。即使缺少这类属性，邻居关系也不受影响，设备厂商可以*决定此种属性要否实现。
  3. 可选过渡(Optional Transitive)：BGP设备可以不识别此类属性。如果BGP设备识别该属性，则转发该属性的更新。如果BGP设备不识别该属性，则查看该属性是否已设置了过渡标记，如设置了该标记则路由把该属性转发并通告给下游设备。
  4. 可选非过渡(Optional Non-transitive)：BGP设备可以不识别此类属性。如果BGP设备不识别此类属性，且过渡标记没有被设置的情况下，则更新中不通告该属性，路由继续通告给其他对等体。

注意：

  1. BGP协议的属性众多，不同的属性所起的作用均不同，IETF定义不同的属性分类的目的是为了统一不同厂商BGP设备对属性的处理。
  2. 常用的可选属性中，MED、Originator_ID、 Cluster_list是非过渡属性，但目前几乎没有厂商不识别该属性，所以所有BGP设备都传递该属性给邻居。

常用的BGP属性共有10个，其属性类型及数值参考下表：
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Origin属性：

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Origin属性用来定义路径信息的来源，标记一条路由是怎么成为BGP路由的。它有以下3种类型：

  1. IGP：具有最高的优先级。通过路由始发AS的IGP得到的路由信息，比如通过network命令注入到BGP路由表的路由，其Origin属性为IGP。
  2. EGP：优先级次之。通过EGP得到的路由信息，其Origin属性为EGP。（注意是EGP协议，不是eBGP）
  3. Incomplete：优先级最低。通过其他方式学习到的路由信息。比如BGP通过import-route命令引入的路由，其Origin属性为Incomplete。

说明：

  1. 在BGP路由表中，i表示由IGP学到的路由。e表示该标识只能手工地调整。由于EGP协议几乎没有使用，因此很难看到该标识。?表示由外部引入到BGP的路由。例如：100.1.1.0/24位network引入，200.1.1.0为import引入。
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  2. 当有多条来源不同的范围相同的路由时，按照IGP>EGP>incomplete，顺序选择。

  3. 聚合路由的起源属性可以是IGP，也可能是incomplete，这依赖于聚合路由的成员路由的起源属性。如果成员路由的origin 属性都是IGP，则聚合路由的起源属性为IGP。如果成员路由的origin 属性是incomplete，则聚合路由的起源属性为incomplete。 而如果有些成员路由是IGP， 而有些成员路由的属性是incomplete， 则生成的聚合路由的起源属性是incomplete。

  4. 当一条路由条目产生了，那么除非人为进行修改，否则起源是不会变化的（例如？不会因为BGP邻居关系传递变为i）。

AS-Path属性：

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AS_Path属性按矢量顺序记录了某条路由从本地到目的地址所要经过的所有AS编号。当BGP路由器从EBGP对等体接收路由时，如果发现AS_Path列表中有本AS号，则不接收该路由，从而避免了AS间的路由环路。当BGP Speaker本地通告一条路由时：

  1. 当BGP Speaker将这条路由通告到其他AS时，便会将本地AS号添加在AS_Path列表中，并通过Update消息通告给邻居路由器。
  2. 当BGP Speaker将这条路由通告到本地AS时，便会在Update消息中创建一个空的AS_Path列表（因为必须带有此属性）。

当BGP Speaker传播从其他BGP Speaker的Update消息中学习到的路由时：

  1. 当BGP Speaker将这条路由通告到其他AS时，便会把本地AS编号添加在AS_Path列表的最前面（最左面）。收到此路由的BGP路由器根据AS_Path属性就可以知道去目的地址所要经过的AS。离本地AS最近的相邻AS号排在前面，其他AS号按顺序依次排列。
  2. 当BGP Speaker将这条路由通告到本地AS时，不会改变这条路由相关的AS_Path属性。

因此，在上图中，当R4将网段10.0.0.0/24通告给AS400和AS100时，会在AS_PATH中添加自己的AS号。当R5将网段10.0.0.0/24通告给AS100时，也会添加自己的AS号。当AS100内的R1、R3和R2之间将网段10.0.0.0/24相互通告时，AS_PATH属性不会改变，在其他BGP选路条件相同的前提下，BGP会选择AS_PATH路径最短的，即选择通过R3直达R4的路由。另外AS_Path还有防环的作用，接收到相同AS号的条目标记为无效。

AS_ PATH除了能够防环外，还可以根据AS_PATH的长度决定选择最优路由BGP的AS_ PATH属性内容是由segment 构成的，有4种segment类型，分别是AS_ SET、AS_ SEQUENCE、 AS_CONFED_SET、AS_ CONFED_ SEQUENCE。后两种segment类型仅出现在BGP联盟中，每种segment类型在AS_ PATH 属性中仅能出现一次。AS_ PATH属性见下表：
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注意点：

  1. 一般不建议对AS_ PATH做任何删/改行为，这易于导致路由环路。但管理员可根据需要添加重复的AS号到AS_ PATH中以增加AS_ PATH的长度，继而影响远端设备选路。
  2. 使用命令peer [ ipv4-address] public-as-only发送eBGP报文时，仅携带公有AS号。
  3. 在互联网中只有公有AS号可以直接在Internet.上使用，私有AS号直接发布到Internet.上可能造成环路现象。为了解决上述情况，可以在把路由发布到Internet前，配置发送eBGP更新报文时，AS_ PATH 属性中仅携带公有AS号。
  4. 通常情况下，一个设备只支持一个BGP进程，即只支持一个AS号。但是在某些特殊情况下，例如网络迁移更换AS号的时候为了保证网络切换的顺利进行，可以为指定对等体设置一个伪AS号，对方将会使用该伪造AS号与之建立邻居，同样可以起到隐藏自身真实AS的作用。使用命令peer [ipv4-address] fake-as fake-as-number配置eBGP对等体的伪AS号。例如:原BGP进程为200，使用命令peer 2.2.2.2 fake-as 100,将会与对等体2.2.2.2使用伪造的AS 100来建立邻居。
  5. 如果在路由进程中配置了AS_ PATH_limit命令，接收路由时会检查AS_ PATH属性长度是否超限，如果超出则丢弃掉路由。缺省情况下AS_ PATH长度为255，最大限制值可以调整为2000。

Next_Hop属性：

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Next_Hop属性记录了路由的下一跳信息。BGP的下一跳属性和IGP的有所不同，不一定就是邻居设备的IP地址。通常情况下，Next_Hop属性遵循下面的规则：

  1. BGP Speaker将本地始发路由发布给IBGP对等体时，会把该路由信息的下一跳属性设置为本地与对端建立BGP邻居关系的接口地址。
  2. BGP Speaker在向EBGP对等体发布某条路由时，会把该路由信息的下一跳属性设置为本地与对端建立BGP邻居关系的接口地址。
  3. BGP Speaker在向IBGP对等体发布从EBGP对等体学来的路由时，并不改变该路由信息的下一跳属性。

实验：
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目的：
R1和R4的AS号为1，R2的AS号为2，R3的AS号为3，直连路由器建立EBGP或者IBGP邻居关系，并且创建对应的回环口并通告进入BGP中。现在检查EBGP和IBGP对等体交互后nexthop属性的变化过程。

过程：
R4发送给R2的报文：当R4自己产生的时候，下一跳为：0.0.0.0，表示为本地产生的路由条目。
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当发送给R2的时候，下一跳改变为了自己：
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当R2发送给EBGP对等体的时候，下一跳会改成自己的IP地址：
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当然，在R2将R1的路由条目发送给R4的时候，下一跳是不会改变的，IBGP邻居之间改变下一跳除了使用对应的命令，否则就是自己通告的路由0.0.0.0修改为下一跳的自己与对方建立邻居关系的IP地址了。如下是R4发送给R2的路由信息：
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从R1和R3收到的路由条目的下一跳都没有改变为自己。修改下一跳的时候是自己设备上进行相应属性的修改。

为什么IBGP邻居的下一跳一般不改变，而EBGP邻居之间的要改变呢？一般是如果EBGP邻居之间下一跳不设置为自己，对方收到条目后没有对应下一跳的IP地址，然后就会认为此条目无效，丢弃。而IBGP之间一般是在一个AS中，一般路由器都有这个AS中的所有路由（通过IGP计算）所以直接通过迭代计算BGP条目即可，不用每次发送的时候修改，当然有些情况下也有可能没有下一跳的路由条目，例如这个条目是从EBGP邻居发送来到，再通过IBGP邻居发送给内部设备，这时候就需要在AS的边缘BGP路由器上配置：
[R2-bgp]peer 10.1.24.4 next-hop-local //以R2传递给R4为例子

关于nexthop属性所带来的问题：

  1. 路由黑洞问题：
    从数据平面分析，如果数据流访问目标BGP网络，R5根据下一跳，发给R2，但中间IGP路由器R3和R4没有对应的BGP路由，所以会出现路由黑洞。
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    解决路由黑洞问题的办法如下：
    方法1：在R2和R5间为下一跳地址所对应的路由创建LSP隧道，保证所有发往下一跳地址的数据包经中间网络时执行标签转发，此种方法要求开启MPLS标签交换。
    方法2：在AS200中，把R3和R4也配置为BGP路由器，此时可不再需要IGP协议。此种实现在运营商网络中使用较多。
    方法3：重新设计网络拓朴，把R2和R5直连，使拓扑变为下图所示，这样AS间的数据访问流量将不需要经过IGP路由器，完全使用BGP骨干路由器访问，越过IGP：
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    方法4：在R2.上将BGP路由引入IGP,保证路由全网可达。此种方法不建议使用，过量的BGP路由会加重IGP路由器的负荷,同时IGP路由也不适合承担过大的AS间数据访问流量。可以根据需要引入少量路由或对引入的路由做必要的汇总。

  2. 负载分担问题
    BGP也提供类似IGP的负载分担技术，但默认BGP路由仅能出现–条路由在IP路.由表里。如果IGP是负载分担的路径，则可以保证数据从R5到R2经过多路径到达R2。

Loacl_Pref属性：

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  1. 该属性仅在IBGP对等体之间有效，不通告给其他AS（EBGP邻居之间不会传递）。它表明路由器的BGP优先级。
  2. 该属性用于判断流量离开AS时的最佳路由。当BGP路由器通过不同的IBGP对等体得到目的地址相同但下一跳不同的多条路由时，将优先选择Local_Pref属性值较高的路由。
  3. 默认是100，不存在时按照100进行处理。什么时候不存在：自己引入的条目和EBGP邻居发送来的时候，IBGP邻居发送来接收后默认为100。数值范围是0~2^32-1,数值越大，该路由越好。
  4. 例如在如上拓扑中控制路由R1去往R6的路由一般是在R2,R3上进行修改，出栈时一般使用本地优先级，也比较方便。

在上图中：AS100内，R1，R2和R3之间分别两两建立IBGP对等体关系，而R2和R3分别和位于AS200和AS300的路由器建立EBGP对等体关系。这样路由器R2和R3都会从自己的EBGP对等体收到10.0.0.0/24这条路由，为了让AS100内的三台路由器优选R2作为10.0.0.0/24这条路由在本AS的出口，我们只需要在R2和R3上适当的对该路由的Local Pref属性进行修改，R2上路由优先级高于R3，发送给R1后，R1会选择R2发送来的路由，就可以达到目的。

实验：
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目的：
R1和R4的AS号为1，R2的AS号为2，R3的AS号为3，直连路由器建立EBGP或者IBGP邻居关系，并且创建对应的回环口并通告进入BGP中，现在验证哪些条目没有本地优先级。

过程：
R1上所有条目都不存在本地优先级，因为没有IBGP邻居产生的条目：
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在R4上应该只有4.4.4.4没有本地优先级（自己产生的），其他条目都有本地优先级，因为是IBGP对等体产生的：
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MED属性：

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MED (Multi Exit Discriminator)多出口区分符，属于可选非过渡属性，也被称为外部度量，与IGP的cost值类似, MED是一个4个Byte的数，数值范围为0-4294967295。多用于判断流量进入AS时的最佳路由，在其它条件相同的情况下，MED值越小，路由的优先级越高。

MED属性仅在相邻两个AS之间传递，收到此属性的AS一方不会再将其通告给任何其他第三方AS。MED属性可以手动配置，如果路由没有配置MED属性，BGP选路时将该路由的MED值按缺省值0来处理。如果没有手工配置，什么时候MED值会存在？也就是条目时自己引入或者MED值通过EBGP邻居关系传递给的第一个AS区域时会带有，但不会传递给第三个AS中。

上图中R1和R2将网段10.0.0.0/24传递给各自的EBGP邻居R3和R4，R3和R4在其他条件相同的情况下，优先选择MED值较低的路径，即均选择经由R1访问网络10.0.0.0/24。

注意：
路由器默认只对相同的AS传递过来的路由进行MED的比较，不会比较不同AS传递的路由，华为设备可以使用命令compare-diferent-as-med来使其比较不同AS传递的路由。

实验：
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目的：
R1和R4的AS号为1，R2的AS号为2，R3的AS号为3，直连路由器建立EBGP或者IBGP邻居关系，并且创建对应的回环口并通告进入BGP中，现在验证哪些路由带有MED，哪些没有带有。

过程：
R4上查看，MED值应该是有所有条目都带有，默认为0，因为4.4.4.4时本地产生的、其他三个回还口路由时从EBGP邻居学习而来的。
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再R1上查看发送通告给R2的路由条目（MED值）：
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可以看到只有发送的自己产生的条目1.1.1.1有MED值，为0，从其他AS接收的路由再发送时都不会带有MED值（MED值传递不能跨多个AS传递）。

团体属性：

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Community团体为可选过渡属性，用于标识具有相同特征的BGP路由，使路由策略的应用更加灵活，同时降低了维护管理的难度。一个目标地址作为一个目的地团体的成员，这些目的地共享着一个或者多个特性，Community 属性有4个Byte,可自定义其中的数值，RFC1997中定义了前面2个Byte为自治系统号，后面2个Byte是管理.上的表示符，格式为AA:NN，可以用十进制和十六进制来表示该属性。在团体属性值当中，0(00000000) ~65535 (0x000FFFF) 和从4294901760 (0FxFF0000) ~ 4294967295(0xFFFFFF)是被保留的，在此预留之外定义了几种公认团体属性。见表所示：
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除了公认的团体属性以外，还可以定义私有的团体属性，用于特殊用途。RFC1998做了定义，这份RFC描述了在服务提供商网络中，利用团体属性操控BGP路径选择。控制BGP路由时，可以利用团体属性的前两个字节作为AS号，用后面的2个Byte定义与该AS相关的数值，比如服务提供商的AS号为100,这个提供商可以用100:1 来表示，100表示该团体的特点服务提供商，而1表示一组对等路由器的地址。多条路由可以拥有相同的团体属性，路由器需要对这些路由实施策略时可以对该团体属性进行匹配，实际上就是对拥有该团体属性的路由进行策略修改。-条路由也可以拥有多个团体属性，如果发现携带了多个团体属性的路由，BGP路由器可以根据其中的一部分或者全部属性采取相应的策略动作，传递给其他对等体的时候，BGP也可以添加或者修改团体属性。

拓展团体属性：

扩展团体属性是对BGP团体属性的扩展，主要区别如下。长度为8Byte， 并不像标准的团体属性仅代表数值，扩展团体属性由类型字域和数值部分构成; 1~2Byte 的类型字域，剩余部分是数值部分，如下图所示。
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例: Route Target，前面2Byte代表类型，后面6Byte代表数值。扩展团体属性主要在MPLS VPN部分多有涉及，此处不过多介绍。

Originator_ ID属性和Cluster_ List 属性：

Originator_ ID 和Cluster_ List 为可选非过渡属性，由路由反射器( route-reflector)使用，路由反射器也简称RR，RR将在后面章节进行详细描述，这两个属性是专为RR开发的，用来在AS内防止环路。

Originator_ ID属性值是AS内第一台通告该路由的BGP路由器的Router_ ID， 该值由RR添加到路由更新中，并随路由在AS内传递，直至离开AS时被剥离掉。Originator_ ID属性用来在Cluster (集群)内防环，如果路由器看到接收到的路由中的Originator_ ID 等于自己的BGP Router_ ID， 就说明存在环路，该路由将会被丢弃掉。

Cluster_ List是路由经过RR反射时由RR添加的一个群列表，记录路由经过的Cluster_ ID (集群ID)。如果路由反射器在接收到路由的Cluster_ list 中发现了自己的集群ID，就说明存在环路，将路由丢弃，Cluster_ List 属性用于集群间防止路由环路。

PrefVal属性：

PrefVal是Preferred-Value的简写，区别于前面介绍的其他属性，首选权值是华为设备内部分配给路由的权值，它并不是在路由更新中可传递的BGP标准属性。

任何出现在华为BGP表中的路由都会被分配PrefVal,它只在一台路由器内部使用，不会传递给其他的路由器，这个值为0~65535范围的一个数，值越大越优先，缺省情况下所有路由的首选权值为0。可以为独立的路由或从一个特定的邻居学习到的路由设置该值，用来影响路由器的选路。该属性在本地有意义，作用效果也仅影响本路由器的选路，无法影响其他路由器的选路。

Aggregator和Atomic Aggregate属性：

Atomic-Aggregate属性：属于公认任意属性，主要用于路由聚合时，如果聚合路由将所有明细路由抑制了，就会为聚合路由生成该属性。使用该属性也有一种警告作用，用于告知对等体，原始的明细路由AS_ PATH 出现了丢失。

Aggregator属性：属于可选过渡属性，该属性作为Atomic-Aggregate 的补充，指明路由信息是在何处出现了丢失，该属性包含发起聚合路由的AS号及生成聚合路由的BGP通告者的RouterID ( 又称为Aggregator ID)。

参考资料：华为hedex文档、《HCIE路由交换学习指南》

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