5.BGP

第5章 BGP

边界网关协议BGP（Border Gateway Protocol）是一种实现自治系统AS（Autonomous System）之间的路由可达，并选择最佳路由的距离矢量路由协议。早期发布的三个版本分别是BGP-1（RFC1105）、BGP-2（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（如IPv6等）使用的版本是MP-BGP（RFC4760）。本章只讨论BGP-4。

5.1BGP概述

5.1.1BGP特点

• BGP使用TCP作为其传输层协议（端口号为179），使用触发式路由更新，而不是周期性路由更新。
• BGP能够承载大批量的路由信息，能够支撑大规模网络。
• BGP提供了丰富的路由策略，能够灵活的进行路由选路，并能指导对等体按策略发布路由。
• BGP能够支撑MPLS/VPN的应用，传递客户VPN路由。
• BGP提供了路由聚合和路由衰减功能用于防止路由振荡，通过这两项功能有效地提高了网络稳定性。

5.1.2BGP术语

• 自治系统（AS）：AS是指在一个实体管辖下的拥有相同选路策略的IP网络。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64512-65534为私有AS号。4字节AS号的范围为1至4294967295，其中4200000000-4294967294为私有AS号。
• 对等体（Peer）：两个建立BGP会话的路由器的关系
• IBGP（Internal BGP）：位于相同自治系统的BGP路由器之间的BGP邻接关系。
• EBGP（External BGP）：位于不同自治系统的BGP路由器之间的BGP对等体关系。

5.1.3 BGP报文类型

1. BGP的包头

BGP存在5种类型的报文，不同类型的报文拥有相同的头部（header），BGP的包头格式如表5-1所示：

                                                    表5-1：BGP的包头格式

Marker（16字节）
Length (2字节)	Type(1字节)

• 标记（Marker）：用于检查BGP对等体的同步信息是否完整，以及用于BGP验证的计算。不使用验证时所有比特均为1（十六进制则全“FF”）。
• 长度（Length）：BGP消息总长度（包括报文头在内），以字节为单位。长度范围是19～4096。
• 类型（Type）：BGP消息的类型。Type有5个可选值，分别为Open报文、Update报文、Notification报文、Keepalive报文、Route-refresh报文。

1. Open报文：用于建立BGP对等体连接。它的报文格式如表5-2所示：

                                       表5-2：Open包文格式

Version（8bit）
My AS（16bit）
Hold time（16bit）
BGP identifier（32bit）
opt parm len（8bit）
Optional parameters（可变长）

• 版本（Version）：表示协议的版本号，现在BGP的版本号为4。
• 我的自治系统号（My AS）：发送者自己的AS号
• 保持时间（hold time）：发送者自己设定的hold time值（单位：秒），用于协商BGP对等体间保持建立连接关系，发送KEEPALIVE或UPDATE等报文的时间间隔。BGP的状态机必须在收到对等体的OPEN报文后，对发出的OPEN报文和收到的OPEN报文两者的hold time时间作比较，选择较小的时间作为协商结果。Hold Time的值可为零（不发KEEPALIVE报文）或大于等于3，我们系统的默认为180。
• BGP标识符（BGP identifier）：发送者的router id。
• 可选参数长度（opt parm len）：可选参数的长度。如果此值为0，表示没有可选参数。
• 可选参数（Optional parameters）：每一个可选参数是一个TLV格式的单元

1. Update报文：用于在对等体之间交换路由信息，它的报文格式如表5-3所示：

                                                             表5-3：Update报文格式

Unfeasible routes length（2Byte）

Withdrawn routes（NByte）

Total path attribute length（2Byte）

Path attributes（NByte）

NLRI（NByte）

• Unfeasible routes length：不可达路由字段的长度，以Byte为单位。如果为0则说明没有Withdrawn Routes 字段。
• Withdrawn routes（NByte）：包含不可达路由的列表
• Total path attribute length（2Byte）：路径属性字段的长度，以Byte为单位。如果为0则说明没有Path Attributes 字段。
• Path attributes（NByte）：
• NLRI（NByte）：网络层可达信息，

1. Keepalive报文：用于保持BGP连接。

• 只有包头，没有其它内容
• 每隔60S发一次

1. Notification报文

当BGP检测到错误状态时，就向对等体发出 Notitication 消息，之后 BGP 连接会立即中断。BGP Notification 消息格式如表 5-4 所示：

                                            表5-4：Notification 消息格式

错误代码	错误子码
数据

• 错误编码：1字节，错误类型。
• 错误子码：1字节，错误类型更详细的信息。
• 数据：可变长度，用于诊断错误的原因，它的内容依赖于具体的错误编码和错误子码。

1. Route-refresh报文

用于在改变路由策略后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。它的报文格式如表5-5所示：

                                                表5-5：Route-refresh报文格式

AFI（16bit）

Res(8bit)

SAFI（8bit）

• AFI(（地址族标识）：可以是IPV4或者IPV6等。
• Res（保留）：全部为0
• SAFI（子地址族标识）：可以是单播或者组播路由等

5.1.4BGP的邻居状态

BGP建立邻居有限状态机

• Idle（空闲）状态

这是初始状态，BGP 进程检查是否有前往指定邻居的路由。如果没有路由，则保持空闲

状态；如果有路由，则进入连接状态。

• Connect (连接）状态

该状态下，BGP 等待完成 TCP 连接，若连接成功，则向对等体发送 Open 消息，然后进入OpenSent状态：如果连接失败，则继续侦听是否有对等体启动连接并进入 Active状态

• Active（激活）状态

该状态下，BGP 试图建立 TCP 连接，如果连接成功，则向对等体发送 Open 消息，并转

至 OpenSent 状态。

• OpenSent （打开发送）状态

该状态下，BGP 等待对等体的 Open 消息。收到 Open 消息后对其进行检查，如果发现错

误，本地发送 Notification 消息给对等体并进入空闲状态；如果消息没有错误，BGP 发送

Keepalive 消息并进入 OpenConfirm 状态。

• OpenConfirm（打开确认）状态

该状态下，BGP 等待 Keepalive 消息或 Notification 消息。如果收到 Keepalive 消息，则

进入 Established 状态；如果收到 Notification 消息，则进入空闲状态。

• Established（己建立）

该状态下，BGP 可以和其他对等体交换 Update、Notification 和 Keepalive 消息，开始路

由选择。如果收到了正确的 Update 和 Keepalive 消息，就认为对端处于正常运行状态，本地重置保持时间计时器；如果收到 Notification 消息，则进入到空闲状态；如果 TCP 连接中断，则关闭 BGP 连接并回到空闲状态。

5.1.5BGP路径属性

1、路径属性分类

• 公认属性：所有BGP路由器都必须能够识别的属性

1. 公认必遵（Well-known Mandatory）：必须包括在每个Update消息里。
2. 公认任意（Well-known Discretionary）：可能包括在某些Update消息里。

• 可选属性：不需要都被BGP路由器所识别

1. 可选过渡（Optional Transitive）：BGP设备不识别此类属性依然会接受该类属性并通告给其他对等体。
2. 可选非过渡（Optional Non-transitive）：BGP设备不识别此类属性会忽略该属性，且不会通告给其他对等体。

• 常用的BGP属性分类如表5-6所示

                                                    表5-6：BGP属性分类

属性分类	属性
公认必遵	Origin、As_path、Next_hop
公认任意	Local_preference、Atomic_aggregate
可选过渡	Aggregator、Community
可选非过渡	MED、Cluster-List、Originator-ID

2、AS_PATH

用于记录路由所经过的路径上沿途经过的AS

3、Origin

BGP将按Origin的如下顺序优选路由：IGP > EGP > Incomplete，Origin属性类型如表5-7所示：

                                                   表5-7：Origin属性类型

起源名称	标记	描述
IGP	I	如果路由是由始发的BGP路由器使用network命令注入到BGP的，那么该BGP路由的Origin属性为IGP
EGP	E	如果路由是通过EGP学习到的，那么该BGP路由的Origin属性为EGP
Incomplete	?	如果路由是通过其他方式学习到的，则Origin属性为Incomplete（不完整的）。例如通过import-route命令引入到BGP的路由

4、Next_Hop

• BGP路由器在向EBGP对等体发布某条路由时，会把该路由信息的下一跳属性设置为本地与对端建立BGP邻居关系的接口地址。
• BGP路由器将本地始发路由发布给IBGP对等体时，会把该路由信息的下一跳属性设置为本地与对端建立BGP邻居关系的接口地址。
• 路由器在收到EBGP对等体所通告的BGP路由后，在将路由传递给自己的IBGP对等体时，会保持路由的Next_Hop属性值不变。
• 如果路由器收到某条BGP路由，该路由的Next_Hop属性值与EBGP对等体（更新对象）同属一个网段，那么该条路由的Next_Hop地址将保持不变并传递给它的BGP对等体。

5、Local_Preference

• Local_Preference即本地优先级属性，是公认任意属性，可以用于告诉AS中的路由器，哪条路径是离开本AS的首选路径。
• Local_Preference属性值越大则BGP路由越优。缺省的Local_Preference值为100。
• 该属性只能被传递给IBGP对等体，而不能传递给EBGP对等体。

5、community，公认团体属性如表5-8所示：

                                         表5-8：公认团体属性

团体属性名称	团体属性号	说明
Internet	0	设备在收到具有此属性的路由后，可以向任何BGP对等体发送该路由。
No_Advertise	4294967042	设备收到具有此属性的路由后，将不向任何BGP对等体发送该路由。
No_Export	4294967041	设备收到具有此属性的路由后，将不向AS外发送该路由。
No_Export_Subconfed	4294967043	设备收到具有此属性的路由后，将不向AS外发送该路由，也不向AS内其他子AS发布此路由。

6、MED

• MED（Multi-Exit Discriminator，多出口鉴别器）是可选非过渡属性，是一种度量值，用于向外部对等体指出进入本AS的首选路径，即当进入本AS的入口有多个时，AS可以使用MED动态地影响其他AS选择进入的路径。
• MED属性值越小则BGP路由越优。
• MED主要用于在AS之间影响BGP的选路。MED被传递给EBGP对等体后，对等体在其AS内传递路由时，携带该MED值，但将路由再次传递给其EBGP对等体时，缺省不会携带MED属性。

7、Preferred-Value

• Preferred-Value（协议首选值）是华为设备的特有属性，该属性仅在本地有效。当BGP路由表中存在到相同目的地的路由时，将优先选择Preferred-Value值高的路由。
• 取值范围：0~65535；该值越大，则路由越优先。
• Preferred-Value只能在路由器本地配置，而且只影响本设备的路由优选。该属性不会传递给任何BGP对等体。

5.1.6BGP的选路原则

当到达同一个目的网段存在多条路由时，BGP通过如下的次序进行路由优选：

      丢弃下一跳不可达的路由。

• 优选Preferred-Value属性值最大的路由。
• 优选Local_Preference属性值最大的路由。
• 本地始发的BGP路由优于从其他对等体学习到的路由，本地始发的路由优先级：优选手动聚合>自动聚合>network>import>从对等体学到的。
• 优选AS_Path属性值最短的路由。
• 优选Origin属性最优的路由。Origin属性值按优先级从高到低的排列是：IGP、EGP及Incomplete。
• 优选MED属性值最小的路由。
• 优选从EBGP对等体学来的路由（EBGP路由优先级高于IBGP路由）。
• 优选到Next_Hop的IGP度量值最小的路由。
• 优选Cluster_List最短的路由。
• 优选Router ID（Orginator_ID）最小的设备通告的路由。
• 优选具有最小IP地址的对等体通告的路由。