BGP(边界网关协议)

目录

  • 一.BPG基本概念
    • 1.BGP概述
    • 2.BGP基本概念
      • 2.1 自治系统AS
      • 2.2 BGP路由协议的特点
      • 2.3 BGP的分类
      • 2.4 BGP的路由器号(Router-ID)
  • 二.BGP工作原理
    • 1.BGP的五种报文
    • 2.BGP的六种状态机
    • 3.BGP对等体之间的交互原则
  • 三.BPG的配置
  • 四.BGP的选路
    • 1.技术背景
    • 2.路径属性
    • 3.BGP选路原则
    • 4.BGP属性选路配置
  • 五.路由反射器与BGP路由汇总
    • 1.IBGP水平分割规则
    • 2.路由反射器
    • 3.路由反射规则
    • 4.配置
    • 5.BGP路由汇总配置

一.BPG基本概念

1.BGP概述

边界网关协议是一种实现自治系统AS之间的路由可达,并选择最佳路由的矢量性协议。早起发布的三个版本分别是BGP-1(RFC1105),BGP(RFC1163)和BGP-3(RFC1267),1994年开始使用BGP-4(RFC1771),2006年之后单播IPv4网络使用的版本是BGP-4(RFC4271),其他网络使用的版本是MP-BGP (RFC4760).

2.BGP基本概念

2.1 自治系统AS

AS是指由同一个技术管理机构管理,使用同一选路策略的一些路由器的集合。
BGP网络中的每个AS都被分配一个唯一的AS号,用于区分不同的AS。
AS号分为2字节AS号和4字节AS号,其中2字节AS号的范围为1至65535,其中1-64511是互联网上注册公有AS号,类似公网IP地址:64512-65535是私有AS号,类似私网IP地址。4字节AS号的范围为1 至4294967295,支持4字节AS号的设备能够与支持2字节AS设备兼容。IANA(互联网数字分配机构)负责AS号的分发。
中国电信163 AS号:4134
中国电信CN2 AS号:4809
中国网通AS号:9929

2.2 BGP路由协议的特点

1,BGP使用TCP作为其传输层协议(监听端口号为179),提高了协议的可靠性。
2,BGP是外部路由协议,用来在AS之间传递数据,对稳定性要求非常高。因此用TCP协议的高可靠性来保证BGP协议的稳定性。
3,BGP的对等体之间必须逻辑上连通,并进行TCP连接。目的端口号为179,本地端口号任意。
4,BGP对等体和IGP对等体不同,BGP对等体(Peer)是指使用TCP建立连接的两端,而非与IGP同概念的直连邻居,只要TCP能够建立连接并不一定需要直连。
5,BGP本身只负责控制路由,数据转发依然靠静态或IGP路由。
6,BGP支持无类别域间路由CIDR。
7,路由更新时,BGP只发送更新的路由,大大减少了BGP传播路由所占用的带宽,适用于在Internet上传播大量的路由信息。
8,BGP是一种增强的距离矢量路由协议,从设计上避免了环路的发生。
9,AS之间:BGP通过携带AS_Path信息标记途经的AS,带有本地AS号的路由将被丢弃,从而避免了域间产生环路。
10,AS内部:BGP在AS内学到的路由不会再通告给AS内的BGP邻居,避免了AS内产生环路。
11,BGP提供了丰富的路由策略,能够对路由实现灵活的过滤和选择。
12,BGP提供了防止路由振荡的机制(路由衰减),有效提高了Internet网络的稳定性。
13,BGP易于扩展,能够适应网络新的发展(ipv4单/组播、vpv4单/组播)。主要是通过TLV进行扩展。

2.3 BGP的分类

BGP按照运行方式分为EBGP(External/Exterior BGP)和IBGP(Internal/Interior BGP)。
◆EBGP:运行于不同AS之间的BGP称为EBGP。为了防止AS间产生环路,当BGP设备接收EBGP对等体发送的路由时,会将带有本地AS号的路由丢弃。

◆IBGP:运行于同一AS内部的BGP称为IBGP。为了防止AS内产生环路,BGP设备不将从IBGP对等体学到的路由通告给其他IBGP对等体,并与所有IBGP对等体建立全连接。为了解决IBGP对等体的连接数量太多的问题,BGP设计了路由反射器和BGP联盟。
BGP(边界网关协议)_第1张图片

2.4 BGP的路由器号(Router-ID)

◆BGP的Router-ID是一个用于标识BGP设备的32位值,通常是IPv4地址的形式,在BGP会话建立时发送的Open报文中携带。对等体之间建立BGP会话时,每个BGP设备都必须有唯一的Router ID,否则对等体之间不能建立BGP连接。
◆BGP的Router-ID在BGP网络中必须是唯一的,可以采用手工配置,也可以让设备自动选取。缺省情况下,BGP选择设备上的Loopback接口的IPv4地址作为BGP的Router-ID。如果设备上没有配置Loopback接口,系统会选择接口中最大的IPv4地址作为BGP的Router-ID。一旦选出Router-ID,除非发生接口地址删除等事件,否则即使配置了更大的地址,也保持原来的Router-ID。

二.BGP工作原理

BGP对等体的建立、更新和删除等交互过程主要有5种报文、6种状态机和9个原则。

1.BGP的五种报文

BGP对等体间通过以下5种报文进行交互,其中Keepalive报文为周期性发送,其余报文为触发式发送:
Open报文:用于协商BGP对等体的各项参数,主要包括BGP版本(V4)、AS号等信息,建立BGP对等体连接。
Open是TCP连接建立后发送的第一个报文
Update报文:用于在对等体之间交换路由信息。
连接建立后,有路由需要发送或者路由变化时,发送Update通告对端可达或者撤销路由信息及路径属性。
Notification报文:用于中断BGP连接。
当BGP在运行中发现错误时,发送Notification报文通告BGP对端,随后与之相关的邻居关系将被关闭。
Keepalive报文:用于保持BGP连接。(保活)
定时发送Keepalive报文以保持BGP对等体关系的有效性。响应收到的正确的Open报文。
Route-refresh报文:用于在改变路由策略后软复位BGP路由表请求对等体重新发送路由信息。只有支持路由刷新(Route-refresh)能力的BGP设备会发送和响应此报文。

2.BGP的六种状态机

BGP对等体的交互过程中存在6种状态机:空闲(Idle)连接(Connect)活跃(Active)Open报文已发送(OpenSent)Open报文已确认(OpenConfirm)连接已建立(Established)。在BGP对等体建立的过程中,通常可见的3个状态是:Idle、Active和Established。
1、Idle状态是BGP初始状态。在Idle状态下,BGP拒绝邻居发送的连接请求。只有在收到本设备的Start事件后,BGP才开始尝试和其它BGP对等体进行TCP连接,并转至Connect状态。

2、Connect状态下,BGP启动连接重传定时器(Connect Retry),等待TCP完成连接。
◆如果TCP连接成功,那么BGP向对等体发送Open报文,并转至OpenSent状态。
◆如果TCP连接失败,那么BGP转至Active状态,反复尝试连接。
◆如果连接重传定时器超时,BGP仍没有收到BGP对等体的响应,那么BGP继续尝试和其它BGP对等体进行TCP连接,停留在Connect状态。

3、Active状态下,BGP总是在试图建立TCP连接。
◆如果TCP连接成功,那么BGP向对等体发送Open报文,关闭连接重传定时器,并转至OpenSent状态。
◆如果TCP连接失败,那么BGP停留在Active状态。
◆如果连接重传定时器超时,BGP仍没有收到BGP对等体的响应,那么BGP转至Connect状态。

4、OpenSent状态下,BGP等待对等体的Open报文,并对收到的Open报文中的AS号、版本号、认证码等进行检查。
◆如果收到的Open报文正确,那么BGP发送Keepalive报文,并转至OpenConfirm状态。
◆如果发现收到的Open报文有错误,那么BGP发送Notification报文给对等体,并转至Idle状态。

5、OpenConfirm状态下,BGP等待Keepalive或Notification报文。如果收到Keepalive报文,则转至Established状态,如果收到Notification报文,则转至Idle状态。

6、Established状态下,BGP可以和对等体交换Update、Keepalive、Route-refresh报文和Notification报文。
◆如果收到正确的Update或Keepalive报文,那么BGP就认为对端处于正常运行状态,将保持BGP连接。
◆如果收到错误的Update或Keepalive报文,那么BGP发送Notification报文通知对端,并转至Idle状态。
◆Route-refresh报文不会改变BGP状态。
◆如果收到Notification报文,那么BGP转至Idle状态。
◆如果收到TCP拆链通知,那么BGP断开连接,转至Idle状态。
BGP(边界网关协议)_第2张图片

3.BGP对等体之间的交互原则

BGP设备将最优路由加入BGP路由表,形成BGP路由。BGP设备与对等体建立邻居关系后,采取以下交互原则:
◆从IBGP对等体获得的BGP路由,BGP设备只发布给它的EBGP对等体。
◆从EBGP对等体获得的BGP路由,BGP设备发布给它所有EBGP和IBGP对等体。
◆当存在多条到达同一目的地址的有效路由时,BGP设备只将最优路由发布给对等体。
◆路由更新时,BGP设备只发送更新的BGP路由。
◆所有对等体发送的路由,BGP设备都会接收。
◆所有EBGP对等体在传递过程中下一跳改变。
◆所有IBGP对等体在传递过程中下一跳不变。
◆默认EBGP传递时TTL值为1。
◆默认IBGP传递时TTL值为255。
建立对等体注意点
◆直连建立对等体需注意:
建立IBGP对等体时要让下一跳可达,处于边界的IBGP对等体需要将下一跳指向自己,这样才能建立IBGP对等体
◆用环回口建立邻居需注意:
需要修改更新源,默认更新源是物理口,需要修改成环回口。建立IBGP对等体时要保障下一跳可达,处于边界的IBGP对等体需要将下一跳指向自己,这样才能建立IBGP对等体
建立EBGP对等体时因为EBGP只能传一跳,因而,在建立EBGP对等体时,需要修改EBGP多跳的跳数为2以上(自己环回到对端环回是两跳,默认一跳)
◆用环回口建邻居原因:
原因是环回口稳定,只要路由器启动着,环回口就不DOWN,而物理链路可能会受线路或者接口等因素的影响导致对等体关系有问题,因而一般BGP建立对等体都是环回口来建。

三.BPG的配置

实例:使R1能够ping通R7BGP(边界网关协议)_第3张图片

R1与R2建立邻居关系
[R1]bgp 100 ------创建bgp编号为100(也就是AS100)
[R1-bgp]peer 2.2.2.2 as-number 100 ------指定对等体的环回口IP地址及其所属的AS编号
[R1-bgp]peer 2.2.2.2 connect-interface LoopBack0 ------更新发送bgp报文的接口为loopback0接口
在这里插入图片描述
R2与R1,R3建立邻居关系
[R2]bgp 100
[R2-bgp]peer 1.1.1.1 as-number 100
[R2-bgp]peer 1.1.1.1 connect-interface LoopBack0
[R2-bgp]peer 3.3.3.3 as-number 200
[R2-bgp]peer 3.3.3.3 connect-interface LoopBack0
在这里插入图片描述
R3与R2,R4,R5建立邻居关系
[R3]bgp 200
[R3-bgp]peer 2.2.2.2 as-number 100
[R3-bgp]peer 2.2.2.2 connect-interface LoopBack0
[R3-bgp]peer 4.4.4.4 as-number 200
[R3-bgp]peer 4.4.4.4 connect-interface LoopBack0
[R3-bgp]peer 5.5.5.5 as-number 200
[R3-bgp]peer 5.5.5.5 connect-interface LoopBack0
BGP(边界网关协议)_第4张图片
R4与R3,R5建立邻居关系
[R3]bgp 200
[R3-bgp]peer 3.3.3.3 as-number 200
[R3-bgp]peer 3.3.3.3 connect-interface LoopBack0
[R3-bgp]peer 5.5.5.5 as-number 200
[R3-bgp]peer 5.5.5.5 connect-interface LoopBack0
在这里插入图片描述
R5与R3,R4,R6建立邻居关系与R3与R2,R4,R5建立邻居关系同理,此处略。
R6与R5,R7建立邻居关系与R2与R1,R3建立邻居关系同理,此处略。
R7与R6建立邻居关系与R1与R2建立邻居关系同理,此处略。
ASBR从ebgp邻居学习到的路由传递给ibgp邻居时,修改该路由转发数据到对方AS的数据的下一跳为自己
[R2-bgp]peer 1.1.1.1 next-hop-local
[R3-bgp]peer 4.4.4.4 next-hop-local
[R3-bgp]peer 5.5.5.5 next-hop-local
[R5-bgp]peer 3.3.3.3 next-hop-local
[R5-bgp]peer 4.4.4.4 next-hop-local
[R6-bgp]peer 7.7.7.7 next-hop-local

BGP(边界网关协议)_第5张图片

两个AS之间用环回口建的邻居要将它们的邻居的最大跳数改为2,默认的是1(因为不是直连而是用loopback0接口,需要经过2个路由,而默认EBGP传递时TTL值为1)
[R2-bgp]peer 3.3.3.3 ebgp-max-hop 2
[R3-bgp]peer 2.2.2.2 ebgp-max-hop 2
[R5-bgp]peer 6.6.6.6 ebgp-max-hop 2
[R6-bgp]peer 5.5.5.5 ebgp-max-hop 2
BGP(边界网关协议)_第6张图片
两个AS之间的ebgp对等体需要建立tcp连接,这里用静态做底层的寻址,也可以使用IGP路由搭建底层寻址(比如RIP)

[R2]ip route-static 3.3.3.3 255.255.255.255 32.0.0.3
[R3]ip route-static 2.2.2.2 255.255.255.255 32.0.0.2
[R5]ip route-static 6.6.6.6 255.255.255.255 65.0.0.6
[R6]ip route-static 5.5.5.5 255.255.255.255 65.0.0.5
在这里插入图片描述
宣告回环网口IP,bgp用于配置静态路由或IGP路由的网段或IP需要在两端ebgp都宣告
[R2]bgp100
[R2-bgp]net 3.3.3.3 32 -------宣告回环网口IP,后面跟子网掩码。
R3,R5,R6配置同理
在这里插入图片描述

查看命令
1、display bgp peer ------查看bgp的对等信息 Established为成功建立
2、display bgp routing-table-------查看bgp的路由表信息

reset bgp all -------重启BGP
refresh bgp all import-------软复位

BGP(边界网关协议)_第7张图片

四.BGP的选路

1.技术背景

◆当BGP设备学习到去往同一个目的网络的多条BGP路由(路径)时,设备将这些路由都装载到BGP路由表,并在这些路由条目中进行路由优选,最终决策除最优(Best)的路由,将该BGP路由加载到全局路由表中,作为数据转发的依据。
◆当存在多路径时,BGP只会将其选择出来的最优路由通告给其他对等体。
◆BGP定义了一系列路由优选规则,从而使得设备能够在多条路由中选择出最优的路由,BGP在选择路由时严格按照先后顺序比较路由的属性,如果通过当前的属性就可以选出最优路由,BGP将不再进行后面的比较。
◆BGP的选路规则与BGP路径属性及路由策略息息相关,它们使得BGP拥有强大的路由操控能力。

2.路径属性

1.定义
路径属性:path attributes,作用类似于metric,用于度量BGP的路由优劣(用来进行选路)
2.分类
◆公认必遵属性:所有的BGP的uodate消息都要包含该属性
AS路径(AS-path)
下一跳(next-hop)
起源(Origin)
◆公认自决属性:该属性是可选可不选的,但是所有的BGP进程都能识别
本地优先级(local preferent)
◆可选传递属性:即使BGP进程不能识别该属性,也会继续传递下去
团体属性(community)
◆可选非传递属性:如果BGP进程不能识别该属性,可以忽略这条update,并且不传递下去
MED
BGP(边界网关协议)_第8张图片

3.BGP选路原则

1.如果此路由的下一跳不可达,忽略此路由
2.Preferred-Value值数值越高越优先,华为私有属性,仅本地有意义
3.Local-Preference值最高的路由优先
4.聚合路由优先于非聚合路由
5.本地手动聚合路由的优先级高于本地自动聚合的路由
6.本地通过Network命令引入的路由的优先级高于本地通过Import-route命令引入的路由
7.As-path的长度最短的路径优先
8.比较Origin属性,IGP优于EGP,EGP优于Incomplete
9.选择MED较小的路由
10.EBGP路由优于IBGP路由
11.BGP优先选择到BGP下一跳的IGP度量值最低的路径
当以上全部相同,则为等价路由,可以负载分担(注意:AS_Path必须一致,当负载分担时,以下3条原则无效)
12.比较Cluster_list长度,短者优先
13.比较Originator_ID(如果没有Originator_ID,则用Router_ID比较),选择数值较小的路径。
14.比较对等体的IP地址,选择IP地址数值最小的路径。

4.BGP属性选路配置

例:BGP(边界网关协议)_第9张图片

BGP属性选路配置(共12种方法,这里介绍3种常用方法)
1.根据local-prefernce控制选路(越大越优)
◆为公认自决属性,用于告诉AS中的路由器,哪条路径是离开AS的首选路径
◆Local_Preference属性只能在IBGP对等体间传递(除非做了策略否则Local_Preference值在IBGP对等体间传递过程中不会丢失),而不能在EBGP对等体间传递,如果在EBGP对等体间收到的路由的路径属性中携带了Local_Preference,则会触发Notifacation报文,造成会话中断;
◆但是可以在AS边界路由器上使用Import方向的策略来修改Local_Preference属性值。也就是在收到路由之后,在本地为路由赋予Local_Preference。

[R3]route-policy lp permit node 10 ------创建名为lp的路由策略
[R3-route-policy]apply local-preference 200 ------设置本地优先级为200
[R3-route-policy]quit
[R3]bgp 200
[R3-bgp]peer 4.4.4.4 route-policy lop export ------在R3上对R1执行出站export方向的路由策略,使得其在收到对方通告的路由后,在路由的local-prefernce的属性值改为222,使得R4优选R3通告的路由;如果此路由策略在R4配置则方向为入站import
reset bgp all ------重启BGP
refresh bgp all export

在这里插入图片描述
BGP(边界网关协议)_第10张图片

2.使用AS-PATH属性控制选路(越少越优)
◆为公认必遵属性,是前往目标网络的路由经过的AS号列表
◆作用:确保路由在EBGP对等体之间传递无环;另外也作为路由优选的衡量标准之一;
◆路由在被通告给EBGP对等体时,路由器会在该路由的AS_Path中追加上本地的AS号;路由被通告给IBGP对等体时,AS-path不会发生改变

◆使用route-policy修改BGP路由的AS_Path:
apply as-path xxx additive ------在已有AS_Path基础上追加xxx
apply as-path xxx overwrite ------将已有AS_Path值替换(覆盖)成xxx
apply as-path none overwrite ------清空路由的AS_Path属性

◆使用route-policy修改BGP路由的AS_Path时,可以在EBGP对等体之间改变EBGP路由的AS_Path属性,从而影响BGP路由的优选。在华为路由器上,在IBGP对等体之间,也可以使用route-policy修改BGP路由的AS_Path。无论何种场景,改变BGP路由的AS_Path都必须十分谨慎,建议跟上一个经过的AS号保持一直。
◆Bestroute as-path-ignore命令 用来配置BGP在选择最优路由时忽略AS路径属性。配置该命令后,BGP将不比较AS路径的长度。缺省情况下,长度更小者优。

[R2]route-policy as permit node 10
[R2-route-policy]apply as-path 110 110 110 additive ------在已有AS_Path基础上追加
[R2-route-policy]quit
[R2]bgp 200
[R2-bgp]peer 1.1.1.1 route-policy as export
reset bgp all --------重启BGP
refresh bgp all export
BGP(边界网关协议)_第11张图片
BGP(边界网关协议)_第12张图片
3.通过MED属性控制选路(越小越优)
◆为可选非传递属性,是一种度量值
◆一般情况下,BGP设备只比较来自同一AS(不同对等体)的路由的MED属性值。可以通过配置命令来允许BGP比较来自不同AS的路由的MED属性值。执行compare-different-as-med命令后,系统将比较来自不同AS中的对等体的路由的MED值。

[R2]route-policy med permit node 10
[R2-route-policy]apply cost + 500
[R2-route-policy]quit
[R2]bgp 200
[R2-bgp]peer 1.1.1.1 route-policy med export

在这里插入图片描述
BGP(边界网关协议)_第13张图片

五.路由反射器与BGP路由汇总

1.IBGP水平分割规则

◆BGP路由在AS之间的防环依赖于AS_Path路径属性,当路由器收到BGP路由后,发现该路由所携带的AS_Path属性中出现了其自己所处的AS号,则路由器认为出现了路由环路,它将忽略该条路由。
◆AS_Path属性仅在路由器离开AS时才会被更改,而BGP路由在AS内部传递时,路由的AS_Path属性值不会发生改变,如此一来,IBGP路由的防环就无法依赖AS_Path了。
◆为了防止BGP路由在AS内部传递时发生环路,BGP要求:“路由器不能将自己从IBGP对等体学习到的路由再传递给其他IBGP对等体”,这就是IBGP水平分割规则。如图:
BGP(边界网关协议)_第14张图片

◆由于IBGP水平分割原则的存在,BGP要求AS内必须保证IBGP对等体关系的全互联,因为只有这样,才能够确保每一个路由器都能学习到路由。

2.路由反射器

由于IBGP水平分割的存在,为了保证所有的BGP路由器都能学习到完整的BGP路由,就必须在AS内实现IBGP全互联,这就导致AS内部需要维护大量的BGP连接,从而影响网络性能,路由反射器(Route Reflector,RR)可以“放宽”水平分割原则,解决该问题。
BGP(边界网关协议)_第15张图片

RR将自己学到的IBGP路由“反射”出去,使得IBGP路由得以在AS内传递。当然,RR并不是将所有的IBGP路由都进行反射,它将遵循一定的规则。
将一台BGP路由器指定为RR的同时,还需要指定其Client。至于Client本身,无需做任何配置,而且它并不知晓RR在网络中的存在。

3.路由反射规则

RR在接收BGP路由器时:
如果该路由学习自非Client IBGP对等体,则反射给自己所有的Client,
BGP(边界网关协议)_第16张图片

如果路由学习自Client,则反射给所有非Client IBGP对等体和除了该Client之外的所有Client(华为设备可以通过命令关闭RR在Client之间的路由反射行为),
BGP(边界网关协议)_第17张图片

如果路由学习自EBGP对等体,则发送给所有Client和非Client IBGP对等体。
BGP(边界网关协议)_第18张图片
注意此处“反射”和“发送"的区别。“发送"指的是传统情况下(相当于RR不存在的场景下)的BGP路由传递行为,而“反射” 指的是遵循路由反射规则的情况下,RR执行的路由传递动作,被反射出去的路由会被RR插入特殊的路径属性。

4.配置

例:BGP(边界网关协议)_第19张图片
R1、R2、R3、R4之间不用建立全互联,只与它们直连网段的路由器建立邻居关系,然后在R3上做路由反射器
R1,R2,R4 BGP配置如下:
BGP(边界网关协议)_第20张图片
BGP(边界网关协议)_第21张图片
BGP(边界网关协议)_第22张图片
R3 配置不需要在BGP中宣告直连网段,只需做一个路由反射器即可。
[R3-bgp]reflector cluster-id 2 ------配置路由反射器的集群ID
[R3-bgp]peer 2.2.2.2 reflect-client ------指定客户端

BGP(边界网关协议)_第23张图片
ping -a 1.1.1.1 4.4.4.4
BGP(边界网关协议)_第24张图片

5.BGP路由汇总配置

配置:
BGP(边界网关协议)_第25张图片
在R2和R4的BGP中进行宣告
BGP(边界网关协议)_第26张图片
BGP(边界网关协议)_第27张图片
BGP路由汇总的两种方法:由于自动汇总的优先级没有手动汇总的优先级高,所以此处只配置手动汇总。
方案一:创建静态汇总路由
[R7-bgp]network 192.168.0.0 255.255.248.0 ------将这个聚合的路由通告出去
[R7]ip route-static 192.168.0.0 255.255.248.0 NULL0 ------将聚合的路由通告出去,因为在手动汇总的这个192.168.0.0在路由表中是不存在的的,要把它加入到NULL0里才能在bgp进程里用上面的network来通告这条路由

方案二:配置手动路由聚合
[R7-bgp]aggregate 192.168.0.0 255.255.248.0 detail-suppressed as-set 配置手动路由聚合用aggregate,detail-suppressed是抑制明细路由的通告,增加as-set关键字后,该汇总路由将继承明细路由的路径属性,其中对明细路由AS_Path属性可以起到汇总路由防环作用
在这里插入图片描述
BGP(边界网关协议)_第28张图片
BGP(边界网关协议)_第29张图片

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