BGP详解（1）

目录

1，BGP（边界网关协议）

                  2，BGP的数据包

                  3，BGP的状态机

                  4，BGP的工作过程

                  5，BGP的路由黑洞

                  6，BGP的防环

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1，BGP（边界网关协议）

AS（自治系统） ：由单一机构或组织管理的一系列IP网络及其设备的集合。

划分自治系统的原因（两条）：

1，网络范围太大，协议跑不过来，需要进行划分；

2，自治管理

AS号（编号）：为了方便区分和标定不同的AS，我们给每个自治系统设计了一个编号，即AS号，由16位二进制构成，编号的取值范围为 0 - 65535；其中0和65535为保留值，不使用，所以，AS号真正的取值范围为1-65534；其中，我们将64512-65534这一部分的AS号称为私有AS号。

注：因为传统的AS号存在不够用的问题，所以目前也存在拓展版的AS号，由32位二进制构成 ，目前绝大多数设备已经支持拓展版的AS号

EGP协议在之前还存在一款协议：即EGP协议，但是由于其功能有限，后来在其基础上进行优化和改进，生成了现在的BGP协议。目前AS之间使用最广泛的协议就是BGP协议。

注：在目前IPV4环境下，使用最广泛发BGP版本是BGPV4。目前市场上已经存在BGPV4+。

BGPV4+：又可以称为MP-BGP，可以支持多种地址族的应用。

注：在没有BGP协议的情况下，仅使用重发布技术，也可以实现AS之间的路由信息的共享。

不采用重发布技术方案而使用BGP协议的原因如下（两条）：

1，重发布技术本身存在缺陷。在多点重发布中，因为种子度量值问题，必然造成选路不佳

2，ASBR设备的归属问题。首先，ASBR设备本身包含了整个不同AS之间的所有路由信息，其次，是我们选路控制的关键

BGP之间传递路由信息的方式：一定是和RIP类似，通过传递路由条目信息来实现。

BGP不传递拓扑信息的原因（两条）：

1，拓扑信息资源占用量太大，而BGP需要传递的数量是巨大的。

2，传递拓扑信息将暴露本AS内部的拓扑连接情况。

BGP ：是一个无类别的路径矢量型协议

距离矢量 ：在距离矢量型协议中，距离是开销的体现，rip是将跳数作为开销值的评判标准。将一个路由器看作是一个单位计算距离。

注：距离矢量是算法的概念，因为IGP协议本身需要通过算法来计算出未知网段的路由信息。

路径矢量 ：是将一个AS看作一个整体。

注：路径矢量不牵扯算法，因为BGP仅仅是将IGP计算出来的路由信息发送到其他AS之中，相当于仅将现成的路由进行传递而不需要计算。

IGP关注点（三条）：

1，选路佳。计算未知网段的路由信息，选出来的路是最佳选路

2，收敛快。过程越快越好，效率越高越好

3，占用资源少。越小越好，不去影响内网体验

BGP协议的关注点（三条）：

1，可控性。AS之间需要传递大量的路由信息，所谓可控，就是可以更方便的干涉选路，更容易做路由策略。

注：为了保证可控型，BGP舍弃了开销值。取而代之的是BGP给每条路由信息附加了很多路径属性。之后，可以通过这些属性来进行选路。因为多种属性的存在，将导致我们的选路变的更加的灵活和方便。使得BGP协议具有强大的可操控型。

注：因为BGP协议需要传递大量的路由信息，所以，其本身不可能存在周期更新机制。BGP仅存在触发更新。

2，可靠性。需要保证数据传输的可靠。BGP为了保证传输的可靠性，其传输层协议直接选择使用TCP协议。使用TCP的179号端口进行工作。

IGP协议不选择使用TCP的原因（三条）：

1，TCP传输效率较低。

2，TCP传输占用资源较大。

3，TCP协议只能实现单播。所以，无法通过组播或者广播的形式发送，则将导致IGP协议无法自动发现邻居关系，只能手工指定。

注：因为BGP选择使用的是TCP协议，所以，BGP需要手工建立邻居关系。

BGP的建邻工作 ：BGP因为传输层使用的是TCP协议，所以，只要在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。BGP支持非直连建邻(网络可达)，BGP的非直连建邻建立在IGP(或静态)之上

注：在BGP中，我们将邻居关系称为对等体关系。

EBGP对等体关系 ：如果建立对等体的两台路由器位于不同的AS中，则他们的关系被称为EBGP对等体关系。

IBGP对等体关系 ：如果建立对等体的两台路由器位于同一个的AS中，则他们的关系被称为IBGP对等体关系。

注：因为，EBGP对等体之间一般使用直连建邻，所以，EBGP对等体之间发送的数据包中的TTL值我们将其设置为1。如果遇到EBGP对等体之间需要进行非直连建邻，则需要手工修改TTL值。IBGP对等体关系在AS内部一般都是非直连建邻，所以，TTL值设置为255。

3，AS-BY-AS ：在BGP当中，我们将一个AS看作一个整体。

注：BGP协议是不支持负载均衡的。在BGP当中，如果到达同一个目标网段存在多条路径可以走时，BGP将会根据其中的路径属性来选择一条最优的加载到路由表中，而不会进行负载均衡。

2，BGP的数据包

注：BGP协议所有数据包的传输的可靠性均由TCP协议来保证。所有BGP数据包均基于TCP建立的会话通道发送。

OSPF的Hello包：可以周期性的发现，建立和保活邻居关系。

BGP中的发现邻居关系的过程：变为由人手工指定。主要因为TCP协议需要建立会话通道，之后才会基于通道发送数据包。

1，open包：建立BGP对等体关系。邻居关系的建立无非就是参数协商的过程。BGP建立邻居关系需要通过OPEN包来携带参数，进行比对协商。

携带的参数（五种）：

①，AS号 ：在创建邻居关系时需要指定邻居所在的AS号，这个参数将被携带在OPEN报文中发送给对方，对方将比对这个AS号和本地所在的AS号是否一致，如果一致，则可以正常建立邻居关系。

②，认证 ：BGP建邻也可以做认证，做认证后将携带认证口令，认证口令双方需要比对，一致则可以正常建立邻居关系。

③，ROUTE-ID ：区分和标定路由器的。也是由32位二进制构成，按照IP地址的格式来表示。

ROUTE-ID的获取方法（两种）：

1，手工配置；

2，自动获取；先看设备是否存在环回接口，如果存在则将选择环回接口中IP地址最大的地址作为RID，如果没有环回接口，则将在物理接口中选择IP地址最大的作为RID

注：这个RID将在OPEN包中携带，发送到对端之后，对端将检测这个RID，如果和本地的RID不同，则将可以正常的建立邻居关系。

注：手工建立邻居关系时所指定的建邻的IP地址必须和收到的open包中的源IP地址相同才能正常建立邻居关系。否则，邻居关系将建立失败。

④，Holdtime （保活时间）：默认时间为180S，在保活时间内，如果没有收到对方发送的keeplive包或者update包，则将断开BGP邻居关系。这个参数在open报文中将被携带，但是，双方不一致不会影响邻居关系的建立，但是在执行时，这个时间必须是一致的，则将采用双方中较小的保活时间来使用。

⑤，路由器是否支持刷新功能也将成为OPEN报文中所携带的一个协商参数。

2，keeplive包 ： 周期保活，周期发送时间等于保活时间的1/3。默认保活时间180S，则默认的周期发送时间为60S。除了保活之外，keeplive包还将在open报文协商参数时临时充当确认包的作用。

注：TCP协议进行确认的目的是为了保证数据传输的可靠性，对方是否收到了数据包；而keeplive报文确认的目的是为了确认认可对方发送的open报文中的参数。

3，update包 ： 更新包，携带需要传递的路由信息的数据包。表示一条路由条目信息，需要携带的参数主要就是目标网络号和子网掩码信息，以及路径属性。

注：在更新包中，存在一个撤销路由条目字段，在这个字段下的路由条目将需要对端删除，而不再需要通过带毒传输的方式来表达。

4，notification包 ： BGP中设计的一个告警机制。告诉你为什么邻居关系建立不了

5，Route-refresh包 ：用于改变路由策略变更后请求对等体重新发送路由信息。（前提条件是双方均支持路由刷新功能才行。)

3，BGP的状态机

BGP的状态机：描述的是BGP对等体建立过程中状态的变化。因为BGP这个协议可以将邻居建立过程和路由收发过程分开进行。

BGP的状态机（6种）：

1，IDLE （空闲状态）：路由器启动BGP进程之后，将先处于idle状态。当你手工指定邻居关系后，BGP将进入到一个检查环节，检查指定的IP地址在本地路由表中是否可达。如果可达，则将进入到下一个状态 ，即connect状态。

2，Connect（连接状态）：该状态完成TCP会话的建立。如果TCP会话建立成功，则将进入到OpenSent状态，发送open报文；如果TCP会话建立失败，则将进入Active状态，尝试重新建立TCP会话。

注：在建立TCP会话过程中，因为双方都会主动发起建立会话的过程，而最终建立的都是一个双向的会话。所以，最终只需要保持一个会话通道即可。保存方法是通过后续open报文中的RID进行比较，选择保留RID大的设备发起的TCP会话。

3，Active状态 ：尝试重新建立TCP会话。

4，OpenSent ：发出本地的open报文。如果收到对端发送的open报文，查看里面的参数，之后，如果确认参数无误，则将回复keeplive报文作为确认。

5，OpenConfirm ：open报文确认状态，对端也收到本地发送的open报文，之后根据里面的参数进行确认。如果确认无误则将发送keeplive报文，本段收到对方发送的keeplive报文之后将进入下一个状态。

6，Established ：建立状态，标志着BGP对等体关系的建立。

4，BGP的工作过程

1， 基于IGP协议实现IP可达

2， 指定邻居关系，通过三次握手，建立TCP的会话通道。之后所有BGP的数据报都将基于TCP会话通道来进行传递。

3， 使用open报文和keeplive报文进行邻居关系的建立。之后将邻居关系收集到一张表中，即邻居表。

4， 通过update报文传递路由信息。传递的路由条目信息中主要包含目标网络号，掩码信息，以及各种路径属性。之后，设备会将所有自己发出的以及收到的路由信息记录在一张表中，即BGP表。

5， 之后将BGP表中的最优路径加载到路由表中。

6， 收敛完成后，BGP将周期使用keeplive报文进行保活。保活时间默认为180S，周期发送时间默认为保活时间的1/3，即60S。

7，若出现错误信息，将使用notification报文进行告警。

8，若发生结构突变，则将使用update报文进行触发更行。

5，BGP的路由黑洞

BGP的路由黑洞：由于BGP协议支持非直连建邻，故可能出现BGP协议跨越未运行BGP协议的路由器。导致BGP路由传递后，控制层面可达，但是数据层面，在经过未运行BGP协议的路由器时无法通过，形成路由黑洞。

解决方法（三条）：

1，在R3上将BGP协议的路由信息重发布到IGP当中。

2，直接在R4上运行BGP协议

3,  MPLS

BGP同步机制 ：为了避免路由黑洞的情况产生，BGP提出了同步机制，即当一台路由器从自己的IBGP对等体学习到一条BGP路由时，他将不能把他通告给自己的EBGP对等体，除非他又从IGP协议当中学习到这条路由。（此机制不是很合理，华为设备是默认不开启此机制）

6，BGP的防环

BGP使用的防环机制 ：水平分割机制

EBGP的水平分割 ：一种专门应用在EBGP对等体之间，用来解决EBGP对等体之间可能出现的环路问题。

AS_PATH ：记录AS路径的一个属性。(这个属性除了可以完成EBGP的水平分割外，还可以作为选路的依据)，BGP协议将在路由条目中记录所经过的AS编号，接收到的BGP路由条目中，其中的AS_PATH属性中，若存在本地的AS号，则将拒绝接受。

IBGP的水平分割 ： 一种专门应用在IBGP对等体之间，用来解决IBGP对等体之间可能出现的环路问题。

IBGP水平分割解决方法：当一个路由器从一个IBGP对等体处学习到某条BGP路由时，他将不能在将这条路由信息通告给其他的IBGP对等体关系。

通信障碍 ：因为IBGP水平分割的限制，导致IBGP对等体之间的路由信息只能传递一跳，在这情况下，可能会造成通信障碍。

解决方案 （三种）：

1，构建全连的IBGP对等体关系。

这样的方法弊端在于两条：

①，全连建邻会导致资源消耗增加；

②，可能会导致网络的可拓展性降低。

2，路由反射器

3，联邦