CCNP7：BGP的 【特点、数据包、工作过程、路由黑洞、防环机制、配置、MA网络中下一跳问题】
文章目录
- CCNP7：BGP的【特点、数据包、工作过程、路由黑洞、防环机制、配置、MA网络中下一跳问题】
- 一、BGP、AS概述：
- 二、BGP特点：
- 三、BGP的数据包：
- 四、BGP的工作过程：
- 五、BGP的路由黑洞：
- 1、路由黑洞：
- 2、解决方案：
- 六、BGP防环机制（水平分割）：
- 1、EBGP水平分割：
- 2、IBGP水平分割：
- 七、BGP的配置：
- 1、BGP建立邻居关系：
- （1）直连的EBGP邻居关系建立：
- （2）IBGP邻居关系建立：
- （3）EBGP邻居间多条链路建邻：
- 2、BGP的路由宣告：
- 八、BGP在MA网络中的下一跳问题：
- 九、其他
- 1、软、硬重启：
- 2、查看本地发送、接收的路由信息：
CCNP7：BGP的【特点、数据包、工作过程、路由黑洞、防环机制、配置、MA网络中下一跳问题】
一、BGP、AS概述：
BGP网关路由协议是无类别路径矢量的EGP协议。
在谈BGP之前我们谈一下AS自治系统，一个自治系统就是一个范围。之所以会出现这么一个东西，是因为我们不能将全球的网络运行在一个很大的网络中。
因此我们需要将这个很大网络划分为若干个小的区域，这个小区域就是AS，然后AS内部跑IGP协议，当需要访问外部的其它区域时，这时EGP登场了，它负责每个AS之间的通信。
因此当AS号少的时候就会导致网络面积大、网络延时、卡顿。
要区别AS，那么AS一定要有编号。编号范围：0-65535，其中1-64511为公有，64512-65535为私有
这个网站每天都会更新，这个网站可以查出AS号、IPv4、IPv6部署、规划情况：CIDR Report
最底下有一个搜索引擎，我们可以查出中国所拥有的AS号。
4134-中国第一个AS号，中国电信的第一个AS号。
9929-中国网通的第一个AS号。
| EGP协议的三大特性 |
|---|
| 1、可控性：EGP协议共享其它协议产生的路由，正常不关注选路。 |
| 2、可靠性：EGP使用增量更新，依靠TCP的三次握手，使用单播非直连建邻，EGP承载于IGP之上 |
| 3、AS-BY-AS，以一个AS为一跳，一个条目在AS内部属性不变（保证BGP无环的最大意义） |
我们可以理解BGP协议是一个公平的重发布协议，它不生产路由，它只是路由的搬运工。
这是有关IGP、EGP的协议：
| IGP | OSPF、EIGRP、RIP、ISIS、IGRP |
|---|---|
| EGP | EGP、BGP |
我们说EGP，EGP是最早的AS间的协议，拥有两个版本，版本1、版本2。版本2之后就有了BGP，经过多年的使用，BGP已经到V4版本了。因此，我这里讲的也是BGPv4版。
二、BGP特点：
蓝色字体比较重要：
| BGP特点： |
|---|
| 1、无类别路径矢量，其实就是距离矢量（共享路由）的升级版，使用AS号作为跳数 |
| 2、使用单播更新来发送所有信息，基于TCP179端口工作 |
| 3、使用增量更新——仅触发无周期 |
| 4、具有丰富的属性来取代IGP中度量进行选路，使用多个参数控制协议 |
| 5、可控性——可以在进项和出项对流量实施强大的策略 |
| 6、默认BGP不被用于负载均衡，通过各种选路规则仅仅产生一条最佳路径 |
| 7、BGP支持认证和聚合（汇总） |
三、BGP的数据包：
首先我们要知道的就是BGP所有的数据包是基于TCP传输。
| 包名 | 作用 | 详细 |
|---|---|---|
| Open | 建邻 | 存在hold time 和 RID，用于邻居关系建立，默认仅收发一次即可 |
| Keeplive | 保活 | 保活周期 1分钟，保活的是TCP会话，hold time 3分钟 |
| Update | 更新 | 更新包：包含路由条目：目标网络号+属性 |
| Notification | 报错 | 报错包会在错误信息出现时发送 |
四、BGP的工作过程：
| BGP的工作过程： |
|---|
| 1、首先要IP可达，也就是建邻设备间可以通讯 |
| 2、通过三次握手建立TCP的会话 |
| 3、收发BGP的Open报文，建立邻居关系生成邻居表 |
| 4、使用Update报文共享本地的路由信息给邻居，生成BGP表：表中包含所有本地发出及接收到的路由信息 |
| 5、默认将BGP表中最优路径加载于路由表中，之后收敛完成，仅Keeplive周期保活即可。 |
| 6、若存在错误的配置或策略时，BP协议将使用Notification包来进行报错。 |
| 结构突变 | 调整 |
|---|---|
| 新增 | 最先学习到新增网段的BGP设备，使用Update包共享条目即可。 |
| 断开 | 最先知道断开网段的BGP设备，使用Update包共享信息即可。 |
| 无法通讯 （设备断电） |
hold time 到时时，断开邻居关系和TCP会话，然后删除所有从该邻居学习到的信息。 |
用个图来说明一下：
有关名词注解：
对等体：peers，在BGP中因为可以非直连建邻，故邻居也被称为对等体。
EBGP：不同AS间的BGP邻居关系，管理距离为20
IBGP：同一AS内部建立的BGP邻居关系，管理距离为200
五、BGP的路由黑洞：
1、路由黑洞：
从这个图中，我们可以看到总共有3个AS自治系统，中间的自治系统中：B、E两台设备运行了BGP，而D、C并没有运行BGP。B和E之间通过非直连建邻，它们之间的关系是IBGP。
接下来说说路由黑洞是怎样产生的：
上图在说明一个问题：当A新出现一个环回（X网段）的时候，该环回被B学习到，B通过TCP单播发给E，进而被E学习到，之后F就有了去X的路由。
当F要访问X网段的时候，比如说F要ping X网段。F的下一跳是E，在BGP中E的下一跳是B，但是路由器查表的规则是递归查询，实际流量的下一跳是C、D，接着E把流量交给C、D。
但是问题来了，C、D根本没有学习到去往X的路由，流量就会被C、D所扔掉。此时路由黑洞出现，而C、D的存在就是造成路由黑洞的主要原因。
总结一下BGP的路由黑洞的出现原因：
因为BGP协议可以非直连建邻，这样在一个AS内部就运行出现不运行BGP协议的路由，导致BGP可以邻居间正常传递路由，实现控制层面可达，但数据层面在未运行BGP协议的设备上不可达。
2、解决方案：
| 序号 | 解决方案 | 评价 |
|---|---|---|
| 1 | 最佳方案：MPLS多协议标签交换 | |
| 2 | 物理链路全连：所有BGP设备间直连，不存在非直连建邻（直接相连俩BGP设备） | 如果可以，就可以 |
| 3 | 邻居关系全连：所有设备运行BGP | 不现实 |
| 4 | 将BGP路由条目重发布到IGP（纯实验环境可以考虑） | 更不现实 |
| 5 | tunnel：在公网中，所有走BGP的时候加上一个包头，但这就会导致整个网络很差劲。 | 原理上可讲通，但实际不可行 |
六、BGP防环机制（水平分割）：
1、EBGP水平分割：
EBGP水平分割，防止EBGP邻居间的环路。它在BGP协议的属性中存在一个AS-path属性，记录经过的每一个AS号。接收到的路由条目中，若存在本地的AS号将拒绝接收。
2、IBGP水平分割：
基于AS-BY-AS规则，一条路由在一个AS内部传递时，默认属性无变化。
IBGP水平分割规则：从一台IBGP邻居处学习到的路由不得传递给另一个IBGP邻居。
或者是下面这种情况：
注：该规则迫使全网所有BGP设备间均需要进行邻居关系建立配置，配置量几何增长，可以使用联邦、和路由反射器来打破。
七、BGP的配置：
下面的配置我会以这个图为依据，所有设备都有环回，均运行OSPF，且同在一个区域0。R5~R6之间有两根网线。
1、BGP建立邻居关系：
（1）直连的EBGP邻居关系建立：
因为单播建邻，因此建立邻居关系和宣告路由是分开进行的。
建邻是双向的，两边都要配置
//启动协议时携带真实的AS号，无多进程概念，一个设备只能配置一个AS
R1(config)#router bgp 1
//配置RID，如果不配置，则使用环回接口，最后为物理接口作为RID
R1(config-router)#bgp router-id 1.1.1.1
//直连的EBGP邻居关系建立：邻居接口的IP，及所在AS
R1(config-router)#neighbor 12.1.1.2 remote-as 2
建邻配置完成后，邻居间通过三次握手建立TCP会话：
R1#show tcp brief
TCB Local Address Foreign Address (state)
6427FFF0 12.1.1.1.179 12.1.1.2.36113 ESTAB
两端均为向另一端发起TCP会话建立请求，但将随机断开一条，上面的信息说明R2是找R1建的邻。
TCP会话建立后，BGP协议将发出open报文，建立BGP的邻居关系生成邻居表
//查看BGP邻居表
R1#show ip bgp neighbors
但是由于此表过大，因此我们需要查看简表：
//查看bgp汇总信息
R1#show ip bgp summary
从图中可以看出它包含本地bgp RID，本地AS号，BGP的表版本为1，bgp 版本为4。
最右侧的State/PfxRcd表示状态：
此处的阿拉伯数字标识从该邻居处学习到的路由条目数量，此处（数字、Idle、active）若为数字也同时标识已经建立了邻居关系。
（2）IBGP邻居关系建立：
在实际网络中，IBGP邻居间一般存在多条路径，使用环回接口地址作为源、目标地址来建立邻居关系，可以同时基于多条路径传输，且邻居关系更稳定。
建邻是双向的，两边都需要配置：
R2(config)#router bgp 2
R2(config-router)#neighbor 3.3.3.3 remote-as 2
//一旦将目标地址修改为对端环回接口，本地也需要将源地址修改为本地的环回接口。
R2(config-router)#neighbor 3.3.3.3 update-source loopback 0
比如说下图，如果以两台边界设备的接口来建立IBGP，一旦物理链路一断，它们的邻居关系就会断开。
而使用环回，就是稳定。虽然bgp的下一跳只有一个，但是流量递归以后实际走的是两条链路，还提升了链路利用率。即使断一条也没有关系，邻居关系还存在。
（3）EBGP邻居间多条链路建邻：
为了保证EBGP邻居间关系的稳定，EBGP邻居间也会存在多条链路，为了同时使用这些链路，建议使用环回接口作为源、目IP地址建立邻居关系。
建邻过程分2步：
①IP可达：
但是这里存在一个问题，使用两台设备的环回建邻，但是大家都不在相同的AS中，一般为了使IP可达，常使用静态路由。
两边都要配置静态：
R5(config)#ip route 6.6.6.0 255.255.255.0 56.1.1.2
R5(config)#ip route 6.6.6.0 255.255.255.0 65.1.1.2
②使用环回建立BGP邻居关系：
两边都需要配置：
R5(config-router)#neighbor 6.6.6.6 remote-as 3
R5(config-router)#neighbor 6.6.6.6 update-source loopback 0
③修改TTL值：
默认IBGP邻居间数据包TTL=255，EBGP邻居间TTL=1，故一旦使用环回地址建立EBGP邻居关系，那么必须修改TTL值。
//后面的数字2即表示TTL值，如果不设置则默认为255
R5(config-router)#neighbor 5.5.5.5 ebgp-multihop 2
2、BGP的路由宣告：
R1(config)#router bgp 1
R1(config-router)#network 1.1.1.0 mask 255.255.255.0
切记：BGP协议只能逐条宣告本地路由表中的内容（不关注路由条目的产生方式），宣告时必须和表中的记录完全一致。
一旦进行了路由条目的宣告，本地就生成BGP表。BGP表中包含本地收发到的所有路由条目，基于Update发送
//查看BGP表
R1#show ip bgp
关于状态的想详细解释：
| * 的位置显示 | 注解： |
|---|---|
| * | 条目可用，可以加到路由表 |
| r | 条目不可用，不装载：标识本地路由表已经通过更好的方式获取路由。 |
| s | 条目不可用，被抑制：人为的策略限制条目的传递 |
| 其他位置 | 注解： |
|---|---|
| > | 标识条目优秀：可以加载到路由表，可以传递给邻居。 |
| i | 该条目是从IBGP处学习到的路由。 |
注意：条目必须 即优且可用 才可以加表，仅优 便可传递。前提为不能被s抑制，就是没有做策略。
成为优秀的条件：
①同步问题：
本地IGP已经学习到了该BGP路由才能优，该规则的目的在于避免路由黑洞，但条件苛刻故在IOS版本12.2（8）T以上默认关闭。
R3(config)#router bgp 2
R3(config-router)#no synchronization
②下一跳可达问题：
因为AS-BY-AS，条目在传递给IBGP邻居时，属性默认不变，故从IBGP邻居学习到的路由，下一跳不变。当路由传递给EBGP邻居时，下一跳自动修改为本地。
当存在这个问题时，R3看到的路由的下一跳是12.1.1.1，但问题是R3根本没有去往该网段的路由。
此时我们就需要让R2把路由传递给邻居R3时，修改属性中的下一跳地址为本地R2。
R2(config)#router bgp 2
R2(config-router)#neighbor 3.3.3.3 next-hop-self
这样R3就可以加表了。
注意：这样修改下一跳为本地，只是单方向的（R2给R3），如果是从R3给R2则需要在R3上配置到R2修改下一跳为本地。
它的路由表如下：注意IBGP的度量为200。
由于存在IBGP水平分割，因此虽然R3加了表，有了路由，但是它不会给R4。因此我们需要R2和R4之间建立一个IBGP
R2、R4之间建立了IBGP邻居后，同样的需要在R2上进行配置，告诉R4修改下一跳为本地。
同理，除之前所建邻居外，还有这张图中的其他邻居也要建邻，然后也要修改下一跳为本地。而R5和R6是不受水平分割限制的，R6肯定会优，因为R5会自动修改下一跳为自己，它们之间的关系是EBGP。
八、BGP在MA网络中的下一跳问题：
这张图中，黑色线条表明了物理链路，R3、R4之间使用串线，而R1、R2、R3之间使用以太网线，它们处在MA网段。绿色线条表明IBGP关系，而蓝色线条表明了EBGP关系。
R4把它的环回传给R3、R3再传给R2、R2再传给R1，根据水平分割来讲，R1去往R4的环回下一跳是R2，因为是R2给的。
但是我们将所有配置配置好后，然后发现R1的下一跳不是R2，而是R3，这就是MA网段中下一跳问题。
在MA网络中，ICMP重定向将帮助BGP学习到最佳的下一跳。
九、其他
1、软、硬重启：
| 配置 | 注解 |
|---|---|
| R1#debug ip bgp updates | 动态查看BGP更新包 |
| R1#clear ip bgp * | 硬重启（慎用），重启本地所有邻居间的TCP会话，重建TCP会话会很慢。 |
| R1#clear ip bgp * soft [in/out] | 软重启，仅和本地所有邻居间重新收发路由，不断开任何关系，做策略很有用。 后面加in表示收路由，而out表示发路由 |
| R1#clear ip bgp 3.3.3.3 | 仅和3.3.3.3邻居进行硬重启 |
| R1#clear ip bgp 3.3.3.3 soft | 仅和3.3.3.3邻居进行软重启 |
2、查看本地发送、接收的路由信息：
之前我们也看到，BGP的表格过大，因此需要筛选，可以使用以下配置进行筛选。
//仅查看本地发送给邻居123.1.1.2的路由信息
R1#show ip bgp neighbors 123.1.1.2 advertised-routes
//要想查看本地从xxx.x.x.x的接收的路由，也可以。但是我们知道路由会很多的，因此我们需要配置专门的储存空间来装载，建议查看完成后删除该空间
R1(config-router)#neighbor 123.1.1.2 soft-reconfiguration inbound
//查看本地从xxx.x.x.x的接收的路由
R1#show ip bgp neighbors 123.1.1.2 received-routes