BGP笔记全 - 技术栈

自治系统---AS

定义：由一个单一的机构或者组织所管理的一系列IP网络及其设备所构成的集合。

AS划分的原因

如果整张网络很大，路由数量进一步增加，路由表规模变得太大，会导致路由收敛速度变慢，设备性能消耗加大，且全网设备对于路由信息的认知不同，造成流量通讯障碍。
AS之间可能是不同的机构、公司，相互之间无法完全信任，若使用IGP协议可能会造成暴露AS内部的网络信息风险。

AS号----16位二进制组成，32位二进制组成。----IANA(互联网数字分配机构)

16位AS号，其取值范围：1-65534(0、65535保留)；私有AS号：64512-65534；公有AS号：1-64511
保留AS号
- RFC4893标准中，支持16bitAS向32bitAS过渡，新增23456作为保留AS号
- RFC5398标准中
  - 16bit中，64496-64511
  - 32bit中，65536-65551

BGP基础

首先，RIP是基于UDP进行数据传输的，而UDP是一个不可靠的协议，他在传输过程中可能丢失某些数据。
RIP协议的路由更新报文的发送间隔是30S，而如果两个AS内部的路由表较为庞大，30秒的时间可能不够传输所有的路由条目，这样该条链路完全是为了RIP的通告报文服务，而不能进行数据转发。

解决思路：

将UDP更换为TCP协议
取消周期更新机制，仅保留触发更新

交换机转发靠硬件；路由器靠软路由

BGP特点

BGP基于TCP协议，只要能够建立TCP连接，就可以建立BGP连接

TCP是单播行为，用TCP要知道邻居

触发更新，不再进行周期更新
只传递路由信息，而不会暴露AS内的拓扑信息
- 拓扑信息资源占用量大
- 拓扑信息会暴露本AS内部的拓扑连接情况
BGP----无类别路径矢量协议
- 无类别---传递路由信息时携带掩码信息
- 矢量----指方向性，谁传递给我，谁就是下一跳。
- 距离矢量----开销的体现，在距离矢量型协议中，将一个路由器看做是一个单位进行计算。
- 路径矢量----将一个AS看做是一个整体，从而计算距离。

RIP---距离矢量协议

IGP协议的主要任务是将AS内部的位置网段信息计算获取到，而BGP则主要是将IGP协议计算出来的路由信息进行搬运和传递，并不计算路由。

BGP特征

收敛速度
资源占用
选路

可控性

重发布因为度量值的原因，可能会出现选路不佳的情况。而BGP为了弥补这个不足，舍弃了开销值，取而代之的是设计了很多的路径属性。BGP通过这些路径属性来控制路径选择，从而干涉选路。

可靠性

BGP因为只有触发更新，而不存在周期更新，所以需要确保可靠性机制。使用TCP作为传输层来确保其可靠性，端口号为179 。---路由器之间的BGP会话基于TCP连接而建立。

IGP不选择使用TCP的原因

TCP传输效率低
TCP占用资源大
TCP只能实现单播数据传输，无法通过组播或者广播的形式发送数据，导致IGP协议无法自动发现邻居关系，只能手动配置。

AS-BY-AS

BGP将一个AS看做是一个整体。

BGP默认不支持负载均衡。

IGP协议追求内容	收敛速度快	选路佳(无环路)	占用资源少
EGP协议追求内容	可控性	可靠性	AS-BY-AS

BGP的对等体关系

BGP因为传输层使用的是TCP协议，所以，只要TCP协议可以正常建立会话的基础上就可以完成BGP的建邻工作，而BGP支持非直连建邻------BGP设备必须具备邻居的路由信息。

BGP存在两种对等体关系类型

EBGP
- 位于不同自治系统的BGP路由器之间的BGP对等体关系
- EBGP对等体一般使用直连建邻。TTL值=1。
- 两台路由器之间要建立EBGP对等体关系，必须满足如下条件
  - 两台路由器的所属AS号不同
  - 需要使用peer命令指定对等体的IP地址，且该IP地址的路由可达。
IBGP
- 位于相同自治系统的BGP路由器之间的BGP对等体关系
- IBGP对等体之间一般使用非直连建邻。TTL=255。
- 在IBGP对等体关系中，建邻使用的是环回接口IP地址。----原因在于环回接口是稳定接口；BGP建邻的流量可以借助AS内部的IGP协议来实现通讯冗余保证邻居正常建立。

总结BGP

无类别路径矢量协议----AS-BY-AS
BGP使用单播来发送信息；基于TCP 179端口工作
增量更新机制---仅触发更新
具备丰富的路径属性来代替IGP中的度量值进行选路。
可以在进出流量的接口实施路由策略---可控性
默认不被用于负载均衡----会通过各种选路规则产生最佳的一条路由信息。
BGP支持认证和聚合。

BGP的数据包

BGP头部信息

Route-refresh----路由刷新报文

作用：用来要求对等体重新发送指定地址族的路由信息。

在某时刻，原本路由器已经学习到了对等体发送的BGP路由信息，而此时需要修改一下传递路由的内容，在控制层流量的入接口调用路由策略，但是此时该路由策略未生效。原因在于之前已经拿到了对等体发送来的路由信息，而此时需要让对方重新发送一次路由信息，进而根据本地新调整的策略内容，对路由信息进行修正。

双方均支持路由刷新功能。

hello----周期保活，发现、建立邻居关系。

Open包

是在TCP连接建立之后发送的第一个报文内容，用以建立BGP对等体之间的连接关系。

AS号
- BGP的open报文会携带本地的AS号，通过对比两端的AS号可以判断对端是否和本端处于相同AS。从而选择建立IBGP对等体或者EBGP对等体关系。
  - 不管AS号是否相同，都并不影响BGP对等体的建立。
- 如果接收到的OPen报文中的AS号与本地建邻时所配置的AS号不同，则将导致邻居关系无法建立。
hold time----保活时间----不影响BGP邻居对等体的建立。
- BGP在建立对等体关系时两端需要协商该参数，并保持一致。若双方不一致，则选择最小的执行。默认180S。
- 如果在该计时器时间内，没有收到updata报文和keepalive报文，则认为BGP连接中断。
BGP标识符
- 该参数值在open报文中携带，对比两端参数，相同则表示冲突，导致邻居建立失败。
认证
- BGP也可以进行认证，认证口令不同，则导致邻居建立失败。
- 该字段存储在TCP的可选项字段。---永远以MD5形式存储。
路由刷新功能-----route-refresh

Keepalive包

作用：主要用来进行周期保活；用来临时充当确认报文----确认open报文中的参数是否认可。

该报文没有报文字段，仅仅具备BGP头部信息。---大小19字节。

周期保活时间默认是保活时间的三分之一，默认60S。

TCP协议进行确认的目的是为了保证数据传输的可靠性，而keepalive报文确认的目的是为了认证认可对方发送的open报文中的参数。

Update包----更新包

作用：用于在对等体之间传递路由信息，可以用于发布、撤销路由。

Notification包

纯粹的告警机制。---可以用在BGP协议启动的任意时刻，当任意时刻出现错误，都将以该报文的形式通知对方设备。

BGP状态机

BGP状态机仅描述对等体建立过程的状态变化 。----BGP将邻居建立和BGP路由收发过程分开。

Idle----空闲状态
- 所有设备启动BGP进程后首先进入该状态。
  - 原因在于BGP需要手工指定邻居，在BGP进程启动后就会进入该状态，然后等待手工指定邻居。
- 当手工指定邻居后，将会进入一个检查环节。需要检查手工指定的IP地址在本地路由表中是否可达，只有可达，才可以正常建立TCP的会话，如果不可达，则邻居关系建立失败，停留在idle状态。
- 如果检查共拓，则进入下一个状态。
Connect状态----连接状态
- 正在进行TCP会话连接。
- 在该状态下，会开启一个连接重传定时器----32秒。
  - 该计时器超时，则代表此时设备可以重新发送一个TCP连接请求数据包。
- 如果成功建立TCP会话，则进入opensent状态；如果建立失败，则进入active状态。
Active状态----尝试状态。
- 因为第一次TCP会话建立失败进入该状态。会继续尝试与对等体建立TCP会话。
- 与connect状态共用同一个连接重传定时器。
- 如果成功建立TCP会话，则进入opensent状态；如果建立失败，则停留在active状态。
Opensent状态
- 发出本地的open报文。
- 同时，会收到对方发送的open报文，将查看open报文中的参数，进行参数协商过程。
- 如果参数本端认可，则本地发送keepalive报文，之后进入openconfirm状态。
- 如果参数本端不认可，则本地发送notification报文，并将状态切换至idle状态。
- 对等体关系的指定是双向的，所以当双方都使用peer命令指定了对等体后，均会主动与对等体建立TCP连接。但是这样会建立两条TCP双向连接，会选择第一个建立的连接进行断开(BGP会将最早启动BGP协议的设备所发起的TCP会话断开，而保留后启动BGP协议的设备发送的TCP会话。)。
openconfirm状态----等待open报文确认
- 如果收到了对方发送的keepalive报文，则代表双方open报文中的参数协商成功。最终进入到establish状态。
- 如果收到notification报文，则转至idle状态。
Established状态----邻居建立状态
- 对等体建立的标志。

BGP状态机

BGP状态机仅描述对等体建立过程的状态变化 。----BGP将邻居建立和BGP路由收发过程分开。

Idle----空闲状态
- 所有设备启动BGP进程后首先进入该状态。
  - 原因在于BGP需要手工指定邻居，在BGP进程启动后就会进入该状态，然后等待手工指定邻居。
- 当手工指定邻居后，将会进入一个检查环节。需要检查手工指定的IP地址在本地路由表中是否可达，只有可达，才可以正常建立TCP的会话，如果不可达，则邻居关系建立失败，停留在idle状态。
- 如果检查共拓，则进入下一个状态。
Connect状态----连接状态
- 正在进行TCP会话连接。
- 在该状态下，会开启一个连接重传定时器----32秒。
  - 该计时器超时，则代表此时设备可以重新发送一个TCP连接请求数据包。
- 如果成功建立TCP会话，则进入opensent状态；如果建立失败，则进入active状态。
Active状态----尝试状态。
- 因为第一次TCP会话建立失败进入该状态。会继续尝试与对等体建立TCP会话。
- 与connect状态共用同一个连接重传定时器。
- 如果成功建立TCP会话，则进入opensent状态；如果建立失败，则停留在active状态。
Opensent状态
- 发出本地的open报文。
- 同时，会收到对方发送的open报文，将查看open报文中的参数，进行参数协商过程。
- 如果参数本端认可，则本地发送keepalive报文，之后进入openconfirm状态。
- 如果参数本端不认可，则本地发送notification报文，并将状态切换至idle状态。
- 对等体关系的指定是双向的，所以当双方都使用peer命令指定了对等体后，均会主动与对等体建立TCP连接。但是这样会建立两条TCP双向连接，会选择第一个建立的连接进行断开(BGP会将最早启动BGP协议的设备所发起的TCP会话断开，而保留后启动BGP协议的设备发送的TCP会话。)。
openconfirm状态----等待open报文确认
- 如果收到了对方发送的keepalive报文，则代表双方open报文中的参数协商成功。最终进入到establish状态。
- 如果收到notification报文，则转至idle状态。
Established状态----邻居建立状态
- 对等体建立的标志。

BGP工作过程

基于IGP协议或者静态路由实现IP可达。
启动BGP协议，并指定邻居关系
1. 邻居之间单播传输数据，通过三次握手，建立TCP会话通道。
2. BGP之后所有的通讯都将基于TCP会话通道来传输，并由TCP提供传输的可靠性。
使用open报文和keepalive报文进行BGP对等体关系建立。open报文中携带建邻使用的参数，keepalive报文用于参数的确认。最终完成对等体关系的建立。生成邻居表。
使用update报文来传递路由信息。信息中将携带目标网络号、掩码及路径属性信息。之后，设备会将所有自己发送的以及收到的BGP路由信息记录在BGP表中。
之后，将BGP路由表中最优的路由信息加载到全局路由表。
收敛完成后，将使用keepalive报文进行周期保活，默认保活时间为180S，周期发送时间默认为保活时间的三分之一。
如果出现错误，将使用notification报文进行告警。
如果出现结构突变，将使用update报文进行增量更新。

BGP的防环

BGP水平分割机制。

EBGP水平分割

依靠AS_PATH属性，该属性中记录了路由信息在控制层面传递时所经过的所有AS区域的编号。接收者根据AS_Path属性中的内容与本地对比，如果该属性中包含本地AS，则丢弃该路由信息。

IBGP水平分割

BGP规定，当路由器从一个IBGP对等体学习到某条BGP路由时，它将不能再把这条路由通告给任何IBGP对等体。----IBGP水平分割规则。

解决方案：

构建全联的IBGP对等体关系
- 当AS内部设备数量过多时，IBGP邻居关系呈指数增长，而IBGP邻居一般使用非直连方式建立邻居，也就导致数据的传输需要依靠物理链路，故全联建邻会占用大量的链路资源。并且路由器需要维护大量的TCP和BGP连接，需要消耗大量设备资源。
- 网络扩展性差。
打破IBGP水平分割机制。
- 该规则无法关闭。
- 联邦:将IBGP路由变成EBGP
- 路由反射器：强制让IBGP反射出去信息

BGP的路由黑洞

BGP同步更新规则---为了避免BGP路由黑洞问题。

当一台路由器从自己的IBGP对等体学习到一条BGP路由时，它将不能使用该条路由或者把该路由通告给自己的EBGP对等体。除非它又从IGP协议学习到相同的路由信息，也就是要求IBGP路由与IGP路由同步。

在华为数通产品上，BGP同步更新规则，默认关闭，且不允许打开BGP同步更新规则。---cisco默认关闭，但可以打开。

由于BGP协议可以非直连建邻，所以导致BGP协议可能出现跨越未运行BGP协议的设备，导致BGP路由传递后，控制层面显示为可达。但是，数据层面，流量在流经未运行BGP协议的设备时，无法通过，形成路由黑洞。

解决思路：

物理或逻辑拓扑全联。
让未运行BGP协议的设备运行BGP协议
在IGP协议中，引入BGP路由信息。
MPLS----多协议标签交换

BGP基本配置

使用直连接口IP地址建立EBGP对等体关系

md-end-block 复制代码

<span style="background-color:#f8f8f8"><span style="color:#333333">1、启动BGP协议
[r1]bgp 100  ----该数字为AS号，而非进程号。
2、设置RID值
[r1-bgp]router-id 1.1.1.1   全网唯一
3、配置BGP对等体，并指定对等体所在AS号
[r1-bgp]peer 12.0.0.2 as-number 200  ---BGP协议需要手工指定邻居，且需要指定邻居所在AS编号，且该指定方式必须是双向的。</span></span>