HCIP BGP概念、工作原理、特点总结

BGP概念

BGP---边界网关路由协议，无类别的路径矢量EBP协议

BGP类别的路由协议，用于AS与AS间进行路由条目共享；

AS指的是在同一个组织管理下，使用统一选路策略的设备集合，不同AS号通过AS号来区分，AS号存在16bit、32bit两种标识，IANA负责AS号的分发。

AS编号范围：0-65535，其中1-64511为公有，64512-64513私有。

http://www.cidr-report.org  IANA---可以通过次网站查看全球的AS号

中国第一个AS号：4134

BGP设计特性

1、可靠性

      大量的路由共享，取消周期更新，基于TCP单播通信，179端口工作；

      BGP需要单播建立邻居关系（手工指定邻居的IP地址），BGP可以非直连建邻，BGP承载于IGP之上；

        BGP协议虽然像距离矢量协议一样仅传递路由条目，但更新量依然很大；

        为了避免对设备资源的占用选择了增量更新---仅触发、无周期   

        故需要保障所有的路由传递到位—可靠    因此BGP协议基于TCP工作

        TCP的三次握手条件使得TCP只能基于单播工作,同时BGP需要非直连建邻;

        BGP基于IGP之上，先IGP使BGP设备间IP可达，然后BGP才能基于TCP建立非直连邻居关系；

2、可控性

        BGP协议不是路由的产生者，仅为搬运者，且AS间正常应该存在大量的链路来保障稳定性；故BGP协议传递的路由条目很难默认最佳选路；需要管理员对路由进行大量的策略来干涉选路；

3、AS BY AS        

        以一个AS为下一跳。

BGP特点

1. 无类别路径矢量 -----距离矢量的升级版---AS--BY--AS
2. 使用单播更新来发送所有信息；基于TCP 179端口工作
3. 增量更新--仅触发无周期
4. 具有丰富的属性来取代IGP中度量进行选路----多个参数控制协议
5. 可以在进项和出项对流量实施强大的策略--可控性
6. 默认不被用于负载均衡-----通过各种选路规则仅仅产生一条最佳路径
7. BGP支持认证和聚合（汇总）

BGP对等体关系

与OSPF、IS-IS等协议不同，BGP的会话是基于TCP建立的，建立BGP对等体关系的两台路由器并不要求必须直连，通常使用环回接口来建立对等体关系。

缺省情况情况下，BGP使用报文接口作为TCP连接的本地接口。

BGP 使用报文出接口作为TCP连接的本地接口。

BGP存在存在两种对等体关系：EBGP和IBGP。

EBGP

位于不同自治系统中的BGP系统的BGP路由之间的BGP对等体关系，两台路由器之间要建立EBGP对等体关系，必须满足三个条件：

        两个路由器所属AS不同（即AS号不同）；

        在配置EBGP时，Peer命令所指定的对等体IP地址要求路由可达，并且TCP连接能够正确建立。

        在部署对等体关系时，通常使用直连接口的IP地址作为源地址，如若使用环回接口建立EBGP对等体关系，则应该逐一多跳问题，发送数据包中的TTL值通常修改为2。

IBGP

位于相同自治系统的BGP路由之间的BGP邻接关系。

        在部署IBGP对等体时，建议使用环回地址来作为更新源地址，环回接口非常稳定，而且可以借助AS内的IGP和冗余拓扑来保证可靠性。

        一般在AS内部，网络具备一定的冗余性，在两个个路由器之间有多条线路到达，如果采用直连接口建立IBGP邻居关系，那么一旦接口或者直连链路发生故障，BGP会话也就会断开，但事实上，由于冗余链路的存在，两个路由器之间的IP连通性其实也没有DOWN（仍然可以通过其他路径到达）。

BGP数据包

基于TCP的179端口工作；故BGP协议中所有的数据包均需要在tcp会话建立后，基于TCP的会话来进行传输及可靠性的保障；首先通过TCP的三次握手来寻找到邻居；

BGP存在5中数据包类型，常见的是前四种数据包。

Open报文

是TCP连接建立之后发送的第一个报文，用于建立BGP对等体之间的连接关系。

需要对比协商的参数如下：

        AS号--BGP的Open报文会携带本地的AS号。通过比较两端的AS号可以判断对端是否和本端处于相同的AS号。另外，如果对方的AS号和本地建邻时写的AS号不同，则将导致邻居关系无法建立。

        RID--被称为BGP的标识符，和OSPF的RID相同，由32位二进制构成，按照IP地址格式来写，这个值也会在数据包中携带，将对比两端值是否相同，相同则表示存在冲突，将导致建邻失败。

        BGP也可以进行认证，认证口令不同，则也将导致建邻失败。

        open报文中还会携带Hold Time--保活时间，在建立对等体关系时两端要协商Hold Time，并保持一致，如果在这个时间内未收到对端发来的Keepalive报文或者Update报文，则认为BGP连接中断---该时间默认时是180S，双方保活时间不一致，则将按照小的执行。

Keepalive报文

用来来周期保活

        周期保活时间默认是保活时间的1/3，默认60s。

        该报文还将在open报文协商参数时，临时充当确认报文--确认open报文中的参数是否认可。

Update报文

用于在对等体之间传递路由信息，可以用于发布、撤销路由。

        一个Update报文可以通告具有相同路径属性的多条路由，这些路由保存在NLRI（网络层可达信息）中。同时Update还可以携带多条不可达路由，用于告知对方撤销路由，这些保存在Withdrawn Routes字段中。

Notiflcation报文

是当BGP检测到错误状态时（对等体关系建立，建立之后都可能发生），就会向对等体发送Notification，告知对端错误原因。之后BGP连接将会立即中断。

Route-refresh报文

用来要求对等体重新发送指定地址族的路由信息，一般为本端修改了相关路由策略之后让对方重新发送Update报文，本端执行新的路由策略重新计算BGP路由。

BGP状态机

BGP的状态机和OSPF的状态机不同之处在于--BGP的状态机仅描述的是对等体关系建立过程的状态变化--主要因为BGP可以将邻居建立过程和BGP路由收发过程分开。

BGP存在6中状态机

BGP的工作过程 

1、基于IGP实现IP可达。

2、指定邻居关系，邻居之间单播传输，通过三次握手，建立TCP会话通道，BGP之后所有的通信都将基于TCP会话通道来传输，包括提供传输可靠性。

3、使用OPEN报文和Keepalive报文进行邻居关系的建立。OPEN报文来携带建邻使用参数，Keepalive报文用于参数的确认。最终完成对等体关系的建立。生成邻居表。

4、使用Update报文来共享路由信息。信息中将携带目标网络号，掩码及路径属性；之后，将发送以及收集到的路由信息记录在一张表中---BGP表。

5、之后，将BGP表中最优的路由信息（通过路由属性选择的结果）加载到路由表中。

6、收敛完成后，将使用Keepalive报文进行周期保活，默认的保活时间为180S，发送周期为60S。

7、如果出现错误，将使用notification报文进行警告。

8、若出现结构突变，则将使用Update报文进行触发更新。

BGP的结构突变

1、新增网段 – BGP更新源设备将使用update来告知本地所有的邻居

2、断开网段 – BGP更新源设备将使用update来告知本地所有的邻居

3、无法沟通 – 3min hold time到时时断开邻居关系和TCP会话，之后删除从该邻居处学习到的所有信息；

BGP的路由黑洞

由于bgp协议可以非直连建立邻居关系，故若两台BGP邻居间存在未运行BGP协议的路由时；可能出现路由条目可以在控制层面正常单播传递，但数据层面流量经过未运行BGP协议的设备时，无法通行；

也就是控制层面可达，数据层面不可达；

解决方法：

1、物理或逻辑链路全连

2、全连的BGP邻居关系，所有设备运行bgp；

3、将BGP路由条目重发布到IGP协议中（LAB）

4、最佳方案---MPLS  多协议标签交换

BGP的防环机制

水平分割

1、EBGP水平分割—防止EBGP环路

利用BGP条目中的as-path 属性，该属性将记录所有经过的AS编号；接收到的路由条目中若as-path中存在本地的AS号，将拒绝接收；

2、IBGP水平分割—防止IBGP环路

基于AS-BY-AS特性，BGP的路由条目默认在一个AS内部传递时，其属性不变化；

IBGP水平分割--- 从一个IBGP邻居处学习到的路由条目不得传递给本地其他IBGP邻居；

因为BGP协议具有非直连建立邻居的能力，故在一个AS内部只要设备运行BGP协议，那么其必然存在EBGP邻居关系（一定连接了其他的AS）；IBGP水平分割规则将导致在一个AS内部所有运行了BGP协议的路由器间，均需要建立IBGP邻居关系，才能正常传递路由条目---建立邻居关系的配置成指数增长；

可以使用联邦和路由反射器来解决该问题；