IP第十天笔记 - - - BGP

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。

1、网络范围太大，协议跑不过来，需要进行划分；

2、自治管理

为了方便区分和标定不同的AS，我们给每一个自治系统设计了一个编号 --- AS号 --- 16位二进制构成 --- 0 - 65535；其中0和65535为保留值-不用；所以，AS号真正的取值范围为1 - 65534；我们将64512 - 65534AS号称为私有AS号。 --- 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 --- 32位构成 --- 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 --- EGP，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。

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。

在没有BGP协议的情况下，仅使用重发布技术，也可以实现AS之间的路由信息共享。但是，之所以不采用这种方案，其原因如下：

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

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。 --- 之所以不使用拓扑信息，主要因为 ： 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、传递拓扑信息将暴漏本AS内部的拓扑连接情况。

BGP --- 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，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。

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

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 --- 选路佳，收敛快，占用资源少

BGP协议的关注点 ：

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。

为了保证可控性，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性。

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 --- 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：

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。

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（前提条件：网络可达） --- BGP 的非直连建立在IGP（静态）之上

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机器位于不同的AS中，则它们的关系被称为EBGP对等体关系。

IBGP对等体关系 --- 如果建立对等体的两台机器位于同一个AS中，则它们的关系被称为IBGP对等体关系。

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值我们将其设置位1。如果遇到EBGP对等体之间需要进行非直连建议，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。

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。

一、BGP的数据包

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。

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

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，而BGP建立邻居关系需要通过open包来携带参数，然后进行比对协商。

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。

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。

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。 --- 1、手工配置； 2、自动获取（先看是否存在环回接口，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）

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

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。

Hold time --- 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。

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。

keep live 包 --- 周期保活 --- 周期发送时间等于保活时间的1/3.默认保活时间是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。

TCP协议进行确认的目的是为了保证数据传输的可靠性，而keep live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。

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。

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。

notification 包 --- BGP中设计的一个告警机制。

Router - 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）

二、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。

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 --- connect。

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，则将进入到ACTIVE状态，尝试重新建立TCP会话。

在建立TCP会话过程中，因为双方都会主动发起建立会话过程，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。选择方式是通过后续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。

Opensent ---- 发出本地的open报文。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。

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keep live报文。本端收到对方发送的keep live报文之后将进入下一个状态。

Established ---- 建立状态 ---- 标志着BGP对等体关系的建立。

三、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的数据包都将基于TCP会话通道来进行传递。

3、使用open报文和keep live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 --- 邻居表。

4、通过update报文去传递路由信息。传递的路由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 --- BGP表。

5、之后，将BGP表中最优路径加载到路由表中。

6、收敛完成后，BGP将周期使用keep live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，则将使用这个updat报文进行触发更新。

四、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。

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

为了避免路由黑洞的情况产生，BGP提出了同步机制 --- 即一台路由器从自己的IBGP对等体学习到一条BGP路由时，他将不能吧他通告给自己的EBGP对等体，除非他又从IGP协议当中学习到这条路由。

五、BGP的防环

BGP使用的防环机制 --- 水平分割机制

EBGP的水平分割 - - - 一种专门应用于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。

BGP协议将在路由条目中记录所经过的AS编号 - - - 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） - - - 接收到BGP路由条目中，其中的AS_PATH属性中，若存在本地的AS号，则拒绝接受。

IBGP的水平分割 - - - 一种专门应用于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 - - - 当一个路由器从一个IBGP对等体处学习到某条BGP路由时，他将不能吧这条路由信息通告给其他的IBGP对等体关系。

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

解决方案 ：

1、构建全连的IBGP对等体关系 - - - 这样的方法弊端在于 1、 全连建邻会导致资源消耗增加 ； 2、肯会导致网络的可拓展性降低。

2、路由反射器

3、联邦