BGP路由协议

2023-11-11 12:24:16

一：BGP的概念

BGP全称：边界路由网关协议，属于EGP、距离矢量路由协议、无类
EGP：工作在AS与AS之间的路由协议，主要是用于传递与选择路由，无周期性更新，收敛较慢。

BGP协议的开发是为了解决多个AS之间的路由传递与选择的过程，并且保证BGP传递的路由信息可以聚合、过滤、防环等功能。

BGP的本质：不是用于实现路由的计算与发现，而是用于选择和传递路由，具体怎么访问，则根据IGP进行决定；

BGP特点如下：
1.底层基于TCP协议（目的端口号为179）进行承载，可靠性强，在建立邻居传递路由过程中基本无确认机制
2.可以实现跨设备建立邻居关系
3.BGP路由都需要网络管理员手工宣告或者引入
4.BGP路由无周期性更新，只存在触发式更新
5.BGP是一个无环的路由协议
6.BGP具有丰富的选路规则，可以选出最优的路径

AS概念：AS（Autonomous System，自治系统）
路由器只能添加进一个AS内部。

AS存在编号：0-64511：公有AS号 64512-65535：私有AS号
华为独有的AS号机制：4字节AS号为X：Y,路由器上创建时只能X.Y格式

二：BGP的邻居关系

IBGP：如果是AS号相同，在AS内部建立的BGP邻居关系
EBGP：AS号不同，在AS与AS之间建立的BGP邻居关系

EBGP邻居关系建立：手工指定的方式进行建立。规则如下：
（1）以直连接口建立（推荐）：peer 对端IP as 对端的AS号

（2）以loopback接口建立：
1、peer 对端的loopback接口 AS 对端的AS号
2、需要指定更新源地址：peer 对端loopback接口 connect-interface LoopBack 0 指定为loopback0接口
3、需要修改EBGP的最大跳数：默认情况下，EBGP的报文的跳数为1。
peer 对端的IP ebgp-max-hop X（大于或者等于2）

IBGP邻居关系建立，规则如下：
（1）以直连接口建立：peer 对端接口IP地址
（2）以loopback接口建立（推荐）：
1、peer 对端的loopback接口 AS 对端的AS号
2、需要指定更新源地址：peer 对端loopback接口 connect-interface LoopBack 0 指定为loopback0接口

扩展：IBGP中推荐使用loopback接口建立原因是1.稳定性强 2.有冗余性效果

三：BGP的邻居关系建立过程

  1. open报文
    初始报文，用于建立BGP邻居关系时协商参数

  2. keepalive报文
    保活报文，用于确认与维护会话的功能

默认情况下，周期性每60s发送keepalive报文，如果180s内未收到keepalive，则认为BGP的邻居关系会断开。

  1. update报文
    更新报文，用于携带BGP的路由信息和BGP的路由属性

  2. notification报文
    报错报文，用于在邻居关系建立过程中或者传递报文中如果出现错误，使用此报文携带错误信息；

  3. route-refresh报文：
    路由刷新报文，用于刷新路由器入接口的策略时发出，对方收到后发送update报文刷新策略，使其生效。

注意：1、holdtime不影响邻居关系的建立，进行协商以小为准。
2、route-refresh报文需要手工触发
在用户视图下：refresh bgp all import ，朝着邻居泛洪route-refresh报文，对方收到后，根据里面的地址簇信息泛洪update报文。
refresh bgp all export ：直接朝着邻居泛洪本身的update报文。

四：关于BGP的router id

选举规则如下：
（1）优先选择loopback接口最大的IP地址
（2）选择物理接口IP地址最大

作用：（1）用于标记报文的通告者
（2）用于实现防环机制
能力属性：
BGP路由协议

1.可支持的地址簇
2.是否支持路由刷新能力
3.是否支持4字节AS号的能力

五：影响BGP邻居关系建立的因素

（1）version需要保持一致
（2）收到的报文中包含的MY AS号必须与本端指向的AS号保持一致
（3）BGP的router id需要保持不一致
（4）BGP的能力属性中的可支持地址簇和4字节AS号有关系

六：BGP的状态机

1、IDLE：初始化状态，会拒绝所有的TCP连接请求；当路由器收到start事件后发出TCP连接请求后，进入connect状态。

BGP邻居只需要建立一条TCP连接，默认情况下，谁先发出TCP连接请求，保留TCP连接。
如果两端同时开机建立TCP会话，则TCP请求发现IP地址大的为主，小的IP地址则进行拆链，保持一条TCP连接

注意：路由表上无对端的路由信息或者为默认路由，则会卡在IDLE状态。
如果主动端设备上只有默认路由，那么TCP连接会建立失败。如果主动端是明细路由，被动端无所谓，则TCP连接会建立成功。

2、Connect状态：连接建立状态，等待TCP连接建立成功的过程
（1）如果TCP三次握手建立成功，发送open报文之后进行opensent状态

（2）如果在32s内时间未收到任何的TCP响应报文，则会进行active状态，在active状态下32s内时间未收到任何的TCP响应报文，则会进行connect状态，每次跳转状态，都会发送TCP连接请求

（3）如果收到TCP的RST置位的报文，则认为TCP连接建立失败，则直接进入active状态，每过32s发送TCP连接请求，状态不跳转

3、active状态：激活状态，TCP连接建立失败的状态，如果TCP三次握手建立成功，则直接发送open报文后进入opensent状态。

停留在active状态原因：1.TCP建立失败 2.存在单通故障或者过滤路由
4、Opensent状态：协商与建立BGP邻居关系的状态
如果open报文协商成功，发送keepalive报文之后，进入OpenComfirm
如果open报文协商失败，触发not报文，直接进入idle状态

5、OpenComfirm状态：等待对方的keepalive报文进行确认的状态
如果在5s内收到keepalive报文，则进入est状态
如果在5s内没收到keepalive报文，则触发notification报文，则进入IDLE状态。
如果进入IDLE状态，则重新发送start事件(指的是peer 对方 ip +AS)，重置配置或者重启设备或者链路。

七：生成BGP路由的方式

1.宣告：需要网络管理员在确认路由表上存在相关的路由信息时，才能完全精确地进行宣告。
Origin（起源）：i

2.引入：直接在BGP视图下引入相关协议
Origin（起源）：？

总结：优选规则是i>?
BGP通过Network和Import两种方式生成BGP路由，BGP路由封装在Update报文中通告给邻居。BGP在邻居关系建立后才开始通告路由信息。
Update消息主要用来公布可用路由和撤销路由，Update中包含以下信息：
 网络层可达信息（NLRI）：用来公布IP前缀和前缀长度。
 路径属性：为BGP提供环路检测，控制路由优选。
 撤销路由：用来描述无法到达且从业务中撤销的路由前缀和前缀长度。

BGP的update报文在增加路由时，BGP路由属性完全一致时，才可以携带多条BGP路由，一旦不一致，则分开携带。BGP添加某条路由会携带路径属性等信息，删除某条路由则删除路由前缀和掩码

八：BGP的通告原则

BGP通告原则之一：仅将自己有效最优的路由发布给邻居
规则：手工聚合>自动聚合>network>import

BGP通告原则之二：通过EBGP获得的最优路由发布给所有BGP邻居

BGP通告原则之三：通过IBGP获得的最优路由不会发布给其他的IBGP邻居(这是IBGP水平分割原则)

关于IBGP水平分割：防止AS内部出现环路的机制之一
BGP的环路影响：1.出现环路隐患，一旦选路规则被修改，环路有可能发生
2.可能会出现误删除路由的情况

BGP路由黑洞：BGP跨设备建立BGP邻居关系，导致数据包在经过未启用BGP协议的设备时，会出现丢包的情况。

解决路由黑洞有哪些方法：
（1）联盟
（2）IBGP邻居全互联
优点：原理简单
缺点：需要配置N（N-1）/2的邻居关系，配置复杂，维护复杂

（3）启用BGP路由反射器
角色：路由反射器、客户机、非客户机
反射规则：
（1）从EBGP邻居收到的路由，会反射给所有的邻居
（2）从客户机收到的IBGP路由，会反射给所有的客户机与非客户机
（3）从非客户机收到的IBGP路由，只会反射给所有的客户机；

BGP路由反射器原则如下：
1，RR需要指定所有的路由器都为客户机
2，RR与RR之间需要启用全互联的邻居关系
问：路由反射器为什么可以打破IBGP水平分割的原则？
路由反射器存在本身的防环机制(cluster-list和origin-id)。
注意：在路由反射器反射路由时，不会修改BGP路由的任何属性，只会增加防环的属性。
(1)cluster-list：簇列表
当路由反射器将路由反射出去时，将本身的router id添加进cluster list之中，当路由反射器收到cluster list之后进行检查，如果包含本身的router id，则直接丢弃

（2）origin-id：起源ID
当路由反射器第一次反射BGP路由时，会将客户机的router id添加进origin id之中，在后续反射过程中不添加也不修改，当路由器收到BGP路由时都会检查origin id，如果与本身的router id，则直接丢弃。

BGP通告原则之四：BGP与IGP同步
BGP同步机制：默认情况下，关闭状态。
一旦开启同步机制，路由器传递IBGP路由给EBGP邻居时，会将IBGP路由与本身的IGP路由表进行对比，如果IGP表项中包含IBGP路由，则正常传递；如果IGP表项中不包含IBGP路由，则抑制传递。

开启同步机制后，为了保障所有BGP路由不缺失，需要选择性将部分BGP导入到相应的IGP协议中。
有效路由的条件：
（1）如果开启BGP同步，满足同步条件的路由；
（2）路由条目的下一跳是IGP可达（实验配置）如果不可达则认为无效路由
（3）路由前缀与BGP路由的下一跳不能一致；

九：BGP属性的分类

公认必遵：所有的BGP路由器都可以识别，update报文一定要携带
公认任意：所有的BGP路由器都可以识别，update报文不一定携带

可选过渡：BGP路由器不一定能识别，如果存在不识别属性，可以继续传递给BGP路由器。
可选非过渡：BGP路由器不一定能识别，如果存在不识别属性，则剥离该属性后再进行传递。

  1. origin：定义路径信息的来源，标记一条路由是怎么成为BGP路由的。
    作用：用于选路；i>？

  2. AS_Path：AS路径
    作用：（1）描述BGP路由传递的路径
    （2）用于实现AS与AS之间的防环
    （3）用于选路
    当路由器将BGP路由传递给EBGP邻居时，将本身的AS号添加到as-path的左侧，当路由器收到路由时，进行as-path的检查，如果里面包含本身的AS号，则直接丢弃。

fake-as：AS号欺骗机制
作用：用于隐藏本身的AS号，保密作用。只能用于EBGP的邻居关系。
命令：peer X.X.X.X fake-as ‘’number‘’欺骗对端认为本端AS号为number

修改as-path的属性，如下：
route-policy 1 permit node 10
if-match ip-prefix 1
apply as-path 500 300 500 100 overwrite
peer X.X.X.X route-policy 1 import

3.next-hop：下一跳
作用：用于指导访问BGP路由的数据转发；

BGP下一跳规则，如下：
（1）当路由器宣告或者引入路由，在本地查看时，下一跳为0.0.0.0；（在本身进行聚合时，聚合路由的下一跳为127.0.0.1）

（2）当路由器将本身引入或者宣告的路由传递给IBGP邻居时，会将路由的下一跳修改为本地更新源。

（3）当路由器将IBGP路由传递给EBGP邻居时，下一跳修改为建立EBGP邻居的更新源地址。

（4）当路由器将EBGP路由传递给IBGP邻居时，下一跳不修改。（防止共享式网络中存在次优路径）

问：如何修改无效路由的下一跳？
（1）通过路由策略进行修改
（2）peer x.x.x.x next-hop-local
将EBGP路由传递给IBGP邻居时才会生效，将下一跳修改为本身的更新源地址。

4.local-pre：本地优先级
作用：用于选路
默认情况下，本地优先级为100，数值越大越优先
范围：AS内部都生效
场景：用于影响本AS内部设备去访问外部AS的路径
命令：route-policy 1 permit node 10
apply local-preference 1000

5.MED值：也就是cost值
作用：用于选路

规则：默认为0，数值越小越优先，可以通过路由策略进行修改（cost）
场景：用于影响其他AS访问本端AS的路径
特点：1.生效范围为两个AS之间
2.需要保证相邻AS号一致，否则直接跳过该选路原则

6.Community：团体属性
公有团体属性：限制路由传递的范围
私有团体属性：方便路由进行标记，方便后续的路由分类

默认情况下：需要使用命令去通告团体属性
peer x.x.x.x advertise-community

十：BGP的选路原则

前提：BGP需要收到2条或者2条以上相同IP地址但是下一跳不同的有效路由。

1、首选值（华为独有）：默认情况下，默认为0，数值越大越优先，生效范围为本地路由器

策略需要使用于入方向：
route-policy 1 permit node 10
apply preferred-value X
2、本地优先级，默认为100，越大越优先
3、本地优选（不是用于选路，用于选择通告给邻居最优的BGP路由）
手工聚合>自动聚合>network>import

4、as-path：优先选择长度短
5、origin：优选origin属性较优（network>import）
6、MED值
7、ebgp>ibgp
8、优选BGP路由下一跳的IGP开销较小的路径

9、是否开启负载均衡，默认不开启
条件：（1）路由器上需要开启负载均衡的功能
（2）前面8条选路规则无法优选路径
（3）as-path的长度与内容都需要保持一致

特点：1.在开启负载均衡的条件下，如果前面8条无法比较出最优路径，则后面选路规则被放弃

 2.如果有多条路径符合条件，但是负载均衡的数量设置较少，则随机选择路径成为负载均衡的路径。

10、优选cluster list较短
11、优选origin id较小
12、优选BGP邻居的router id较小
13、优选BGP邻居更新源IP地址较小

十一：BGP路由聚合

好处：减少设备开销和路由表规模的大小
增强网络的稳定性

缺点：会丢失掉很多BGP属性

自动聚合特点，如下：
（1）只针对在本端设备引入的路由实现聚合
（2）抑制所有明细路由
（3）起源属性为？
（4）只能基于主类进行汇总

手工聚合特点，如下：
（1）可以在任意的设备上针对所有的路由实现聚合
（2）默认不抑制明细路由
（3）起源属性为明细路由中最差的起源属性
（4）可以实现不基于主类的掩码进行汇总
（5）可以灵活地选择需要汇总的明细路由等

手工聚合命令，如下：
aggregate 汇总路由 掩码

aggregate 192.168.1.0 24 ?
as-set 用于继承明细路由的属性，特别是 as-path
attribute-policy 修改聚合路由的属性
detail-suppressed 抑制所有明细路由
origin-policy 符合策略的明细路由才会被聚合
suppress-policy 符合策略的明细路由会被抑制

上一篇：BGP/MPLS 虚拟专用网络 Option B


下一篇：计算机网络知识点————BGP（边界网关协议）