BGP距离协议①

边界网关协议：

边界网关协议分为内部网关协议和外部网关协议

        IGP：内部网关协议（RIP，OSPF）

        EGP：外部网关协议（BGP）

AS自治系统：

        由单一的机构/组织所管理的一系列IP网络及设备所构成的集合。使用AS自治系统来划分内部和外部网关协议

划分AS的原因：

        ①网络范围太大,协议收敛较慢

        ②自治管理

        为了方便对自治系统的管理，给每个自治系统设置一个号码（AS号：0-2^16）其中0和65535为保留，所以可以范围:1-65534，而其中64512-65534被设定为私有AS号，剩下的为公有AS号。而因为传统的AS号不够用,所以目前大部分设备均支持扩展AS号(32位二进制构成)。

重发布的问题：    

AS间相互获取路由信息可以使用重发布，但是以重发布存在有很多的问题：

        选路不佳：重发布导入路由时会刷新开销值

        ASBR的归属问题(ASBR保存两个AS区域的信息，且ASBR的维护成本较高)

BGP协议：

BGP协议是无类别的路径矢量协议（区别距离矢量链路协议）

        BGP的无类别表示的是传递路由信息携带子网掩码

        而BGP的路径矢量性体现在：

        ①距离矢量中的距离指的是协议将一个路由器作为一跳来计算开销，路径矢量是以一个AS作为一个单位来传递信息的

        ②距离矢量型协议是根据算法来区分，BGP不存在算法的概念，因为BGP不需要去计算路由，只需要将现有路由传递到自己的邻居即可

目前在IPV4环境下主要使用BGPV4，也存在BGPV4+(在BGPV4的基础上,支持多种地址族)

BGP的评判标准：

IGP的评判标准是参考选路，收敛，占用资源

相比之下EGP的评判标准则更加的简单：        

        ①可控性：AS区域之间需要传递大量的路由信息（包含了一个AS的所有路由信息），所有需要EGP可以方便的干涉选路，更容易做策略，以弥补重发布的不足

        为了保证路由传递的可控性，更方便干涉选路,BGP舍弃了开销值，取而代之的是为他选路信息设计了很多路径数据。可以通过属性进行选路，使得选路更加灵活，可控性更高

        ②可靠性：BGP为了保证传输的可靠性，选择使用TCP协议作为传输层协议来完成数据传输与接收。BGP使用的是TCP的179号端口

        而使用TCP协议通讯存在传输效率较低，且只能实现单播通讯(TCP需要建立会话)，占用资源大的问题，而且使用TCP便不能通过广播和组播去发现邻居进行通信（BGP需要手工建立邻居关系）

        ③AS-BY-AS：BGP将作为一个单位（BY）来看待，并且BGP不支持负载均衡

BGP的对等体：

        BGP协议可以实现非直连建邻，非直连建邻的前提条件是邻居双方网络可达（BGP的非直连建邻是建立在IGP的基础上）

        而可以根据邻居关系（对等体）的建立情况，将BGP的邻居关系分为两种(AS之间，AS内部)

        ①AS之间：EBGP对等体（建立对等体的两台路由器位于不同AS中，则他们的关系被称为EBGP对等体关系）

        ②AS内部：IBGP对等体（建立对等体的两台路由器位于同一个AS中，则他们的关系被称为IBGP对等体关系）

        EBGP对等体之间的一般采用直连建邻的方式，使用EBGP的TTL为1，IBGP对等体之间需要非直连建邻，所以IBGP对等体之间的TTL为255。

        如果EBGP对等体之间需要非直连建邻,则需要手工修改TTL    (非直连建邻的前提条件是邻居双方网络可达)

BGP的数据包：

        BGP的数据包和OSPF的数据包类似，但是又不同，首先OSPF的hello包有周期发现，建立和保活邻居关系的作用，在BGP中，也使用了类似open包和keep包来模拟hello包的作用。

        在BGP中由手工指定邻居关系来完成OSPF的邻居发现的任务，在BGP中由OPEN包来表示邻居关系建立的任务，在BGP中由Keeplive包来进行邻居的保活任务（相当于模拟了hello包）

        BGP的数据包是在TCP连接建立下进行传输的 

Open包

        Open包主要用来建立邻居，而建立邻居关系需要几个确认（AS号，认证，RID），只有这三样相同才能建立起邻居关系。OPEN包中也会携带自身是否支持路由刷新，路由纠错等功能的相关参数，然后在邻居双方进行协商，如果双方都支持则开启相关功能

        ①AS号：在手工建立邻居关系时，声明的邻居的AS号，对端收到后，会检查其是否和本地AS号一致，一致则正常建立邻居关系（对等体）

        ②认证：BGP也可以在建邻时做认证，需要比对双方的认证口令，不一致则无法建立邻居关系（对等体）

        ③Route-ID：主要为了区分和标定路由器。open包携带RID的目的是为了确保双方的RID不一致(确保其唯一性,如果相同则无法建立邻居关系)，主要作用在域内建立对等体

        RID是由32位二进制构成，并且遵循IP地址的格式，可以通过是手工配置和自动获取。BGP会先在自己的路由器的环回接口中选择最大的IP地址作为RID，如果没有环回接口则再物理接口中选择IP地址最大的作为RID

        在接受邻居数据包时，其中的源ip必须和手工指定的邻居的ip地址一致才可以正常建立邻居关系(这个地址将作为之后的更新源地址)

        OPEN包在建立邻居关系的时候会携带保活时间(hold time)这个参数默认为180s（双方建邻时携带这个值，但并不要求必须相同），但是在BGP传输执行时，必须相同（选择保活时间较小的作为执行时间）。若180s内收到对方发送的Keeplive包/Update包，则会刷新计时器；若收不到则判定BGP链接中断（此时会中断TCP连接）

Keeplive包

        Keeplive包主要就是周期保活TCP会话，不需要携带太多的参数。Keeplive包还有一个作用就是在接收到对方发送的OPEN包后，临时充当确认包的作用。目的：用来确认OPEN包的数据参数，如果认同对方的参数则回复keeplive包进行确认    

        keep包的发送周期为1/3的hold time (hold time默认180s)

Update包

        Update更新包，携带路由信息的数据包(包括目标网段，子网掩码信息，以及BGP的各种属性)

        在UPdate包中存在有撤销路由字段，可以在直接不可达的路由信息放在该字段下进行通告，以达到传递失效信息的目的，而不会RIP一样带毒传输（占用路由资源）。

Notification包

        BGP数据包中的一个告警机制（错误检查包）

        当BGP检测到一个错误的时候，他将会用这个包进行告警，告知对端错误点在哪

Route-refresh包

        不常用，用于改变路由策略后请求对等体重新发送路由信息

        前提要求对等体双方均支持路由刷新

BGP的状态机：

        BGP的状态机只是描述BGP对等体建立过程中的状态变化。BGP可以做到建立邻居关系和发布路由分开完成（不同于OSPF）

IDLE状态(空闲状态)  

        一开始启动BGP之后，会先处于IDLE状态，之后手工指定邻居关系

        当手工指定好邻居之后，BGP将会先开启检查步骤。将需要确认指定的IP地址在本地路由表中是否路由可达。如果可达，则开始尝试建立TCP会话，并进入下一个状态；如果不可达，则停留在IDLE状态。

connect状态(连接状态)  

        进行TCP会话的连接状态。如果TCP建立成功则进入OPENsent状态；如果TCP建立失败则停留在Active状态

        在建立TCP会话连接时，双方都会尝试连接，一方建立成功则将创建一个双向的TCP通道；双方都建立成功则会出现两个双向通道。需要关闭其中的一个TCP通道，而通过OPENsent状态发送OPEN包，并通过比较其中携带RID，仅保留RID大的一段发起的TCP连接，而RID小的一段发起的TCP通道将会被断开

Active状态

        这个状态代表着TCP连接没有建立成功，双方会不断尝试进行TCP连接

OPENsent状态(开始发送状态)

        邻居开始互相发送OPEN包，包中携带建立邻居关系所需的参数。当收到对端发送的OPEN包，将进行参数效验和检测，如果参数没有问题则会回复一个keeplive包作为确认，此时进入openconfirm状态

OPENconfirm状态(open确认状态)

        对端收到本端的OPEN包，在确认参数无误后，则发送keeplive包进行确认。此时则代表双方的OPEN包中的参数都确认无误就进入Established状态（open包中的参数协商完成）

Established状态(建立完成状态)

        标志对等体建立完成

 BGP的工作过程：

        首先BGP路由器会先查看AS区域内的IP内容是否可以到达。

        然后会在邻居BGP上指定对应邻居关系（IP地址），邻居间通过IP地址建立TCP会话通道。BGP之后发送的所有数据包都是通过TCP会话通道发送，来保证其传输的可靠性的。在TCP连接建立完成后，BGP会使用OPEN报文和keeplive报文进行邻居关系的建立，并生成一个BGP邻居表。BGP路由器之间使用Update报文共享路由信息，信息中携带目标网络号，掩码信息及各种属性；然后BGP会将收集和发送的所有路由信息记录在一张表中：BGP表。之后，再将BGP表中的最优路径加载到路由表中。（到达同一个目标网段可能收到多条路由信息，BGP仅加载一条（BGP不存在负载均衡）最优路径，最优路径是通过属性来选择的）。此时BGP路由信息收敛完成，将使用keeplive包进行邻居间的周期保活，默认保活时间为180S，周期发送时间为60S。邻居间若出现错误信息，将使用notification报文进行告警。若AS内发生结构突变，则将直接发送UPdate报文进行触发更新。