BGP（边界网关协议）简述

BGP的起源

不同自治系统（路由域）间路由交换与管理的需求推动了EGP的发展，但是EGP的算法简单，无法选路，从而被BGP取代。

 

自治系统：（AS）

IGP：自治系统内部协议，ospf，rip，is-is，发现和计算路由信息

EGP：自治系统外部协议，传递路由信息，缺点：只负责传路由信息，不进行路由控制。

 

BGP（边界网关协议）是一种用于自治系统间的动态路由协议。

与其他协议的区别：作用在AS之间，IGP是自治系统学习路由信息和计算路由信息，BGP传递路由信息的，本身没有学习和计算路由表的功能。

 

 

BGP协议特性：（单播传输）

• BGP是自治系统外部路由协议，用来在AS之间传递路由信息。
• 路径矢量路由协议（DV算法），从设计上避免了环路的发生（AS编号）
• 由TCP协议承载，端口号为179
• 支持CIDR（超网）和路由聚合
• 路由附带丰富的属性
• 只发送增量路由更新
• 路由过滤和路由策略

 

BGP的术语：

 

• BGP发言者（BGP Speaker）：发送BGP消息的路由器称为BGP发言者（起了BGP协议就是BGP发言者）
• BGP对等体（BGP peer）：相互交换消息的BGP发言者互称为BGP对等体
• EBGP对等体：处于不同AS的BGP对等体为EBGP对等体，通常情况下EBGP对等体是物理上直连。（RTA和RTB、RTD和RTE）

1. BGP发言者从EBGP对等体获得的路由会向它所有BGP对等体通告（包括EBGP和IBGP）。

 

• IBGP对等体：处在同一AS的BGP对等体为IBGP对等体，可以直连也可以不直连。 

1. 从IBGP获得的路由不向它的IBGP对等体发布（防环）。
2. 从IBGP获得的路由是否发布给它的EBGP对等体与是否同步相关。

 

BGP中转发"黑洞"产生：

RTA发送路由（100.10.1.0/24）给RTB，RTB给RTD发，如果不考虑其他因素，RTD会讲路由发给RTE。。RTE发送数据包给RTA后，到RTD上后查BGP路由表，有路由，但是下一跳是RTB，再查RTD的IGP路由表没有下一跳给RTC,但是RTC没有100.10.1.0的路由，所以数据包被丢弃。为什么RTC学不到路由呢？因为BGP是单播传的，从RTB发给RTC，发现目的地址不是自己，而是RTD的，根本就不会解包

 

解决方法：IBGP全连接的状态或者反射器。

 

BGP同步：（默认同步是关的）

    

BGP同步是指IBGP和IGP之前的同步，目的是为了防止在某种情况下转发"黑洞"的出现。。

 

开启同步后，只有在IGP也知道这条IBGP路由时，才会被发布给EBGP对等体。 

 

 

BGP的消息和状态机：

BGP消息种类：

Open：用于建立BGP对等体之间的连接关系（ospf的hello包），Open报文只发一次（建立邻居关系）（类型1）

Keepalive：周期性的向BGP对等体发出Keepalive消息，用来保持连接的有效性和对收到的Open消息进行回应，（保活的）发送周期60s，老化时间180s（类型4）

Update：携带的是路由更新（删减、增加）信息 （NLRI（更新的）,Withdraw（删除该路由））（类型2）

Notification：当BGP检测到错误状态时，就向对等体发出Notifition消息，之后BGP连接会立即被关闭。（类型3）

Route-refresh：用于在改变路由策略后请求对等体重新发送路由信息（类型5）

 

refresh bgp all import|export ipv4 //BGP路由更新触发命令

 

open消息中的hold time是根据keepalive时间来的，如果两边Hold time时间不一致，会依据小的一边。

 

 

BGP的状态机：

1. Idle状态（空闲状态）：此状态为初始状态，不接受任何BGP连接，等待start事件产生。如果start事件（TCP连接）产生则系统开启ConnectRetry定时器，向邻居发起TCP连接，并将状态改为Connect。
2. Connect状态（连接状态）：在Connect状态，系统会等待TCP的连接建立完成。如果TCP状态为Established（已完成），则拆除ConnectRetry定时器，并发送Open信息，将状态变为Opensent；如果TCP建立失败则重置ConnectRetry定时器，转为Active状态。如果定时器超时，重新连接。
3. Active状态（活跃状态）：如果已经启动事件但TCP未完成，则处于Active状态
4. Open-sent状态（Open消息已发送）：此状态 表明系统已经发出Open消息，在等待BGP邻居发给自己的Open消息。
5. Open-confirm（Open消息确定）：此状态表明系统已经发出keepalive消息，并等待BGP邻居的Keepalive消息。
6. Established状态（连接建立）：如果处于Established状态，则说明BGP连接建立完成，可以发送Update消息交换路由信息。

 

BGP工作原理：

——对等体之间的交互：

BGP对等体交互路由原则：

• 从IBGP对等体获得的路由，只发布给EBGP（发的时候考虑同步）
• 从EBGP对等体获得的路由，发布给所有IBGP和EBGP邻居
• 只将BGP的最优路由发布给对等体
• 只发送更新的BGP路由

 

注意：

1.IBGP的水平分割

2.as号，只能在EBGP邻居之间放环

 

——数据库：

IP路由表（IP-RIB）

• 全局路由信息库，包括所有IP路由信息

BGP路由表：

• BGP路由信息库，包括本地BGP Speakr选择的路由信息

邻居表：

• 对等体邻居清单列表

Adj-RIB-In：

• 对等体宣告给本地BGP Speaker的未处理的路由信息库

Adj-RIB-Out：

• 本地BGP Speaker宣告给指定对等体的路由信息库

 

——信息处理过程：

 

 

BGP配置：

启动BGP：

[RT1]bgp 100

 

配置router ID（如果运行了ospf两个ID号尽量保持一致）

[RT1-bgp]router-id 1.1.1.1

 

指定邻居：

peer 12.1.1.2 as-number 200

     对端地址           对端as号

 

默认情况下建立TCP的接口是出接口，当建立BGP连接的路由器存在冗余链路时，如果路由器上的接口发生故障，建立tcp连接的源接口就会发生改变，导致BGP需要建立tcp连接。

所以将tcp的源地址配置成loopback接口，而真实的tcp连接的源地址就是出接口，所以要指定建立tcp连接的源接口：（用loopback建立邻居关系时）

[RT2-bgp]peer 4.4.4.4 connect-interface loo 0 （只需要在一边配，tcp是单向认证）

              对端的环回口               本地的环回口

 

当建立EBGP关系时，非直连，用loopback口建立邻居关系时（不建议）

[RT1-bgp]peer 2.2.2.2 ebgp-max-hop 2

[RT2-bgp]peer 1.1.1.1 ebgp-max-hop 2         //改变EBGP连接的最大路由器跳数

 

[RT1-bgp]peer 2.2.2.2 connect-interface loo 0        //指定建立邻居的源接口

 

将本地路由发布到BGP路由器中：

[RT1-bgp]netw 1.1.1.1 32        //公布的是路由表中的路由，且属性必须是IGP，sys

后面的掩码长度必须跟本地路由表一致

 

[RT1-bgp]dis bgp routing-table 

 Total Number of Routes: 1

 BGP Local router ID is 1.1.1.1

 Status codes: * - valid（有效）, ^ - VPN best, > - best（最好的）, d - damped,

               h - history,  i - internal, s - suppressed, S - Stale

               Origin（属性） : i - IGP, e - EGP, ? - incomplete

      Network            NextHop         MED        LocPrf     PrefVal Path/Ogn

* >  1.1.1.1/32         0.0.0.0         0                     0       i

bgp只会把有效的和最好的且是igp的发给邻居。

 

[RT2-bgp]peer 4.4.4.4 next-hop-local   //将发出的路由的下一跳指向本地（从EBGP学来的路由发给IBGP时）

 

[RT2-bgp]import-route ospf    //路由引入（引入的路由相当于本地通告的路由）

• 被引入的路由必须存在于本地IP路由表中且为有效路由
• 通过引入方式的路由的ORIGIN属性Incomplete
• 可以通过策略来对引入的路由进行过滤及改变路由属性
• 当引入ospf和rip时，引入前的cost作为BGP的med值，也就是开销。

 

[RT2-bgp]synchronization       //打开同步（默认是关闭的）

   

BGP路由属性： 

BGP路由属性是路由信息所携带的一组参数，它对路由进行了进一步的描述，表达了每一条路由的各种特性。

 

1. 公认必遵属性（必须遵守）：所有BGP路由器都必须能够识别这种属性，且必须存在于Update消息中。ORIGIN属性、AS_PATH属性（选路、防环）、NECT_HOP属性。
2. 公认可选属性：所有BGP路由器都可以识别，但不要求必须存在于Update消息中，可根据情况来选择。LOCAL_PREF属性、ATOMIC_AGGREGATE属性.
3. 可选传递属性：在AS之间具有可传递性的属性。BGP路由器可以不支持此属性，但它仍然会接收带由此属性的路由，并通告给其他对等体。COMMUNITY属性、AGGREGATE属性（聚合者）。
4. 可选非传递属性：如果BGP路由器不支持此属性，该属性被忽略，且不会通告给其他对等体。MED属性、CLUSTER_LIST属性（簇列表）、ORIGINATOR_ID属性（起始者ID）。

 

必遵：next-hop、origin、as-path

可选：除以上三个除外

传递：必遵的三个，community（团体）、聚合（aggregate）

非传递：

公认：

私有：Preferred_value

 

1、AS_PATH属性（防环）：只给EBGP邻居发的时，才修改该属性。

• 公认必遵
• 是路由到底一个目的地所经过的一系列自治系统号码的有序列表
• 当BGP将一条路由通告到其他AS时，便会把自己的AS号添加在AS_PATH列表的最前面（只看AS的个数，不考虑AS的大小）
• AS个数越少越好
• AS可以防环
• 普通的有两种记录类型:AS_SEQUENCE（序列号），AS_SET（聚合防环的）

2、NEXT_HOP属性：

• 公认必遵
• 为BGP发言者指示去往目的地的下一跳
• 从EBGP邻居学来的路由，发给IBGP时NEXT_HOP不会改变。

 

3、ORIGIN属性：定义路由信息的来源，标记一条路由是怎么成为BGP路由的

• 三种ORIGIN属性类型：  

       a.IGP:表明路由信息产生于AS内部，一般是聚合路由或者通过Network命令引入的路由，标识符："i"

       b.EGP：路由信息是通过EGP协议引入的（已淘汰）标识符："e"

       c.Incomplete：路由信息是通过其他方式学来的，一般是通过Import引入的IGP路由或者静态路由。标识符"？"

 

• 在其它选路因素相同的情况下，BGP会比较ORIGIN属性来确定到达相同目的地的最佳路由

       a.IGP优于EGP，EGP优先于Incomplete。

 

4、LOCAL_PREF属性：（数据怎么出去）只能在自治系统内传递（离开AS域）

• 公认可选属性，非传递属性，只能在本AS内传递
• 用于AS内IBGP邻居选择离开本AS时最佳路由，它表明BGP路由器的优先级
• 仅在IBGP对等体之间交换，不传递或通告给其他EBGP对等体
• 值越大，优先级越高，默认情况下LOCAL_PREF属性值为100

 

5、MED属性：（数据怎么进来）只在相邻的EBGP之间传递，只能比较来自同一自治系统的MED。（进入AS域）

• 可选非传递属性 （运用在AS之间的那台路由器上 ）
• 相当于IGP路由协议使用的度量值metric，当一个AS有多个入口点时，用于判断流量进入AS时的最优路径
• 仅在相邻两个AS之间传递（EBGP），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。
• 值越小越优

 

6、Preferred_value属性（首选项值）（本地属性）

• 是私有BGP属性
• 为从对等体接收的路由分配首选值，从而影响选路
• 只在本地有效，不随路由信息传播
• 值越大越好，默认0

 

7COMMUNITY属性（团体属性）：

团体属性用于标识具有相同特征的BGP路由，该属性可选传递。

分为：

• 自定义团体属性
• 公共团体属性
  • Internet（互联网属性）
  • No Advertise（不会将路由传给任何BGP邻居）
  • No Export（不会传给EBGP邻居）
  • No Export Subconfed（不会传给联盟EBGP邻居）

 

BGP路由处理流程：

 

 

BGP的路由优选：（选路前提是两条路由都是最优的，有可比性）

1. 首先丢弃下一跳（NEXT_HOP）不可达的路由
2. 优选Prefrerred_value值最大的路由
3. 优选本地优先级（LOCAL_PREF）最高的路由
4. 优选生成路由（聚合路由，发布的、import）
5. 优选AS路径（AS_PATH）最短的路由
6. 依次选择ORIGIN属性为IGP、EGP、Incomplete的路由
7. 优选MED值最小的路由

8.依次选择从EBGP、联盟、IBGP学来的路由

9.优选下一跳度量值最低的路由

以上如果相同允许做负载分担：balance ibgp 2

 

10.优选CLUSTER_LIST（簇列表）长度最短的路由

11.优选ORIGINATOR_ID最小的路由

12.优选ROUTER ID最小的路由器发布的路由

13.优选地址最小的对等体发布的路由（同一路由器两条线）

 

BGP的负载分担时选路：

• BGP协议本身一定能选出唯一一条到达目的网段的最优路由
• 通过哦诶之允许BGP负载分担
• BGP的负载分担与IGP的负载分担有所不同

     ❤IGP是通过协议自身定义的路由算法，对到达同一目的地址的不同路由，将度量值相等的路由进行负载分担

     ❤BGP本身并没有路由计算的算法，但BGP有丰富的选路原则，可以在对路由进行一定的选择后，有条件地进行负载分担。

 

BGP路由的发布策略：

• 只讲最优路由发布给对等体（*>）
• 只将自己使用的路由发给对等体
• 从EBGP获得的路由会向它所有BGP对等体发布
• 从IBGP获得的路由不向它的IBGP对等体发布

        

关闭BGP同步的情况下，IBGP路由被直接发布

        

开启BGP同步的情况下，改IBGP路由只有在IGP也发布了这条路由时才会被发布给EBGP对等体

• BGP连接一旦建立，BGP发言者将把自己所有的BGP路由发布给新对等体。