一篇拿下BGP

BGP介绍

边界网关路由协议，属于无类别的路径矢量协议，是EGP协议中最流行的技术，工作在AS之间；
EGP：外部网关路由协议（BGP，EGP）
IGP：内部网关路由协议（rip，ospf，EIGRP，ISIS）
AS：自治系统
AS自治系统是需要用编号来进行区分的：AS标准编号由16位二进制构成（0-65535，其中1-64511为公有，64512-65535为私有），AS扩展编号由32位二进制构成

IANA组织

IANA是全球最早的Internet机构之一，其历史可以追溯到1970年。
IANA(The Internet Assigned Numbers Authority，互联网数字分配机构)是负责协调一些使Internet正常运作的机构。同时，由于Internet已经成为一个全球范围的不受集权控制的全球网络，为了使网络在全球范围内协调，存在对互联网一些关键的部分达成技术共识的需要，而这就是IANA的任务。
IANA的所有任务可以大致分为三个类型：

• 域名。IANA管理DNS域名根和.int，.arpa域名以及IDN（国际化域名）资源。
• 数字资源。IANA协调全球IP和AS（自治系统）号并将它们提供给各区域Internet注册机构。
• 协议分配。IANA与各标准化组织一同管理协议编号系统。

IANA官网：https://www.cidr-report.org/as2.0/

BGP性能

1.BGP协议本身不产生路由，而是转发本地路由表中来自其他协议生成的路由条目
2.AS之间存在大量的BGP邻居关系，且BGP协议不会计算最佳路径，因此在BGP协议中管理员需要进行策略来干涉选路

IGP与EGP

IGP协议追求：

1.无环（选路佳）
2.收敛快
3.占用资源少

EGP协议追求：

1.可控性强（BGP协议主要负责搬运IGP协议产生的路由，类似多点双向重发布，对选路不做计算，故需要管理员大量手工干涉选路）
2.可靠性（BGP协议设备间需要交互大量的路由条目，但又不能选择周期更新来占用链路资源，故只能进行触发更新，且BGP协议工作环境中为节约成本，必然出现非直连需要建立邻居关系----单播邻居，基于tcp工作，三次握手四次断开，4中可靠传输机制，tcp只能基于单播工作）
3.AS-BY-AS：以一个AS为一跳
单播：需要ip可达，依赖IGP（BGP承载于IGP之上）

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数据包

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

数据包	功能
open包	仅负责邻居关系的建立，正常仅收发一个即可，携带route-id
keeplive包	保活（周期1min查询邻居关系是否存在，实际保活TCP会话，hold time默认3min）
update包	携带路由条目（目标网络号+各种属性）
Notification包	出现错误数据时收发

BGP协议的工作过程

建邻配置完成后，邻居间基于TCP的179端口，通过TCP的三次握手建立TCP会话（邻居间已知对端单播地址，地址可达，BGP承载于IGP之上）。会话建立后，所有的BGP数据包全部基于TCP会话进行传递和可靠性的保障，邻居间正常仅收发一次open报文，交互RID，相互认识，建立邻居关系，生成邻居表，（BGP协议的open报文中奖携带本地的RID，生成方式和ospf一致，仅需要本地及本地所有邻居唯一即可）。邻居关系建立后，默认每1min，使用Keeplive报文周期保活邻居关系（周期保活TCP会话）。邻居关系建立后，管理员选择性将本地路由表中通过任意来源获取的路由条目，向BGP协议中进行宣告，使用update数据包进行邻居间路由共享，之后生成BGP表（装载本地发出及接收到的所有路由条目），默认将最优路径加载于路由表中（最优：仅仅基于BGP的选路规则，不一定为最佳路径，BGP默认不支持负载均衡，收敛完成，无周期更新，仅Keeplive保活），若出现错误信息，邻居间将使用Notification报文进行报错操作。

结构突变

1.新增：本地使用update向本地所有邻居告知，前提该路由不被已经发出的聚合路由包含
2.断开：本地使用update向本地所有邻居告知，前提该路由不被已经发出的聚合路由包含（只有到聚合条目中包含的所有明细路由均在本地失效，才告知邻居删除聚合条目）
3.无法沟通： hold time为3min，连续3次未收到邻居的keeplive；断开邻居关系、TCP会话，删除从该邻居处学习到的所有路由

名词

• 邻居—直连 因为BGP协议中存在非直连邻居的需求，故BGP邻居称为毗邻关系；
• EBGP邻居关系 ---- 外部BGP邻居关系，建邻的两台设备处于不同的AS中
• IBGP邻居关系 ---- 内部BGP邻居关系，建邻的两台设备处于相同的AS中

BGP的路由黑洞问题

非直连建邻到达控制层面路由条目可传递，递归计算路由可达；而实际数据层面流量在经过没有运行BGP协议的路由器时无法通过，最终有去无回（BGP可以非直连建邻，从所有运行BGP协议的路由器路由表来看，目标可达，但当流量正常转发时，流量需要hop-by-hop转发，中间只要经过未运行BGP的路由，就会出现路由黑洞）

解决方案

1、物理、逻辑拓扑全连 – 物理链路直连、或者
2、邻居关系全连 – 网络中所有设备运行BGP
3、BGP重发布到IGP（LAB）
4、MPLS 多协议标签交换— 推荐做法

BGP的防环机制（水平分割）

EBGP水平分割（解决EBGP环路）

依赖了BGP路由条目中的一种属性来进行防环（AS-PASH路径属性），BGP协议在传递路由条目的过程中，将记录所有经过的AS的编号，EBGP水平分割：接收到的路由条目中，若存在地址的AS号将拒绝该条目进入。

IBGP水平分割（解决IBGP环路中的一种机制）

本地从一个IBGP邻居处学习到的路由条目，不得传递给本地的其他IBGP邻居；AS-BY-AS在一个AS内部条目传递的过程中，默认不会修改任何的属性；由于BGP可以非直连建立邻居关系，故在一个AS内部，可以通过与多台运行BGP协议的路由器建立BGP邻居关系来稳定网络关系；因此在一个AS内部运行BGP协议的设备，正常均存在EBGP邻居（均同时连接其他AS）
在IBGP水平分割的限制下，虽然避免了IBGP的环路产生，但同时也使得AS内部为了能够传递路由条目必须两两间建立IBGP邻居关系，邻居关系成指数上升，配置量巨大。
后期可以依赖打破水平分割的机制来解决—联邦、路由反射器

BGP的基本配置

【1】BGP邻居关系建立，与路由条目宣告是分开的配置的
1）直连的EBGP邻居关系建立
[r1]bgp 1 启动BGP协议，启动时需要键入AS号；没有多进程概念
[r1-bgp]router-id 1.1.1.1 建议配置RID；若不配置将自动生成—规则同OSPF相同
[r1-bgp]peer 12.1.1.2 as-number 2 对端IP地址，及对端所在的AS编号

2）IBGP邻居关系建立，在一个AS内部，拓扑正常较为复杂；建议使用环回接口地址作为源、目标ip地址；存在备份链路，同时可以多条物理链路传递；
[r2]bgp 2
[r2-bgp]peer 3.3.3.3 as-number 2
对端环回接口ip地址，及对端所在AS号
切记：一旦使用环回接口建立BGP的邻居关系；必须将源地址也修改为环回接口
[r2-bgp]peer 3.3.3.3 connect-interface LoopBack 0

3)EBGP邻居间存在多条物理链路时，也建议使用环回接口地址来建立
{1}IP可达，建议静态路由
{2}正常环回做为源、目ip地址建立邻居关系
{3}默认IBGP邻居间数据包的TTL值为255，EBGP邻居间TTL为1；故一旦使用环回建立ebgp邻居关系，必须修改TTL值，否则无法建立
[r4-bgp]peer 5.5.5.5 ebgp-max-hop 2

当建邻配置完成后，邻居间通过三次握手，建立TCP的会话
[r2]display tcp status
当TCP会话建立后，邻居间BGP协议将正常收发一次open报文，建立BGP邻居关系；生成邻居表：
[r2]display bgp peer
BGP local router ID : 2.2.2.2
Local AS number : 2
Total number of peers : 1 Peers in established state : 1
Peer V AS MsgRcvd MsgSent OutQ Up/Down State PrefRcv

12.1.1.1 4 1 8 8 0 00:06:36 Established 0
表格最后的数值，标识本地从该邻居处学习到的路由条目的数量；

【2】BGP的宣告；运行BGP协议的路由器可以宣告本地路由表中通过任何协议获取到的路由条目—静态、IGP、直连； 而本地通过BGP协议学习到的路由，只要在本地依然优秀，将继续将向本地的其他BGP邻居传输；
注意：宣告时，宣告的条目必须同本地路由表中的记录完全一致
[r1-bgp]network 1.1.1.0 24
一旦进行宣告配置，条目将加载于本地的BGP表中；–装载本地发出及接收到的所有路由信息
[r1]display bgp routing-table 查看BGP表
BGP Local router ID is 1.1.1.1
Status codes: * - valid, > - best, d - damped,
h - history, i - internal, s - suppressed, S - Stale
Origin : i - IGP, e - EGP, ? - incomplete
Total Number of Routes: 1
Network NextHop MED LocPrf PrefVal Path/Ogn
*> 1.1.1.0/24 0.0.0.0 0 0 i
状态 目标网络号 属性
状态-- * 可用 > 优秀 *>同时存在—可以加表（路由表） 可以传递（传递给
本地的其他BGP邻居）
状态处若出现i代表该条目是本地通过IBGP邻居学习到的
优秀的条件：1、同步问题（默认不关注） 2、下一跳可达
基于AS-BY-AS规则，条目在一个AS内部传递时将不修改条目属性；导致通过IBGP邻居学习到的BGP路由可能出现下一跳不可达；导致条目不优；
[r2-bgp]peer 3.3.3.3 next-hop-local 将BGP路由传递给本地的邻居3.3.3.3时修改下一跳地址为本地与3.3.3.3建立邻居关系的源ip地址
当路由条目传递给本地的EBGP邻居时，属性将自动发生变化，包括下一跳地址；

备注：在BGP协议中，若通过本地传递过来的路由条目，与本地路由表中已经存在且用于建立BGP邻居关系的路由相同时，该条目将不能优秀；