BGP 技术详解：邻居、报文、状态与路由全解析

目录

BGP邻居

BGP报文 

Open关键报文

BGP工作原理

BGP状态

BGP路由

产生方式

得到BGP路由

BGP路由通告原则

BGP的防环机制

BGP同步

BGP下一跳属性

路由黑洞 

BGP选路属性

协议首选值（PrefVal）

本地优先级（Local-pref）

        修改方式

优选本地生成的路由

优选AS路径(AS_Path)最短的路由

Origin（起源属性）

OSPF，IS-IS，BGP概念区分

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BGP邻居

IBGP:邻居的AS号和自身的AS号相同，建立的BGP邻居叫IBGP邻居  默认TTL为255
EBGP:邻居的AS号和自身的AS号不同，建立的BGP邻居叫做EBGP邻居 默认TTL为1

BGP报文 

• Open报文
  • 协商BGP参数
• Update报文
  • 交换路由信息
• Keepalive报文
  • 保持邻居关系
• Notification报文
  • 差错通知
• 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

Open关键报文

• My AS:用于标识自身所处的AS，邻居的open报文中My AS要和本地配置的一致。
• Version：用于标识当前的BGP版本，向下兼容。 BGP4
• Hold Time:默认为180s，即keeplive时间的3倍，双方不一致将会协商使用一个小的。
• Router ID:用于标识自身的BGP Router ID，不能和邻居冲突。
• 认证：认证需要通过
• 地址簇必须要有一种协商成功。(IPv4 单播  IPv4 组播  不能成功  IP四单播 IP四单播  可以成功)
• 默认情况下在华为设备携带了3中可协商能力:1、IPV4单播路由功能 2、路由刷新能力 3、4字节AS号支持能力

BGP工作原理

BGP状态

• Idle状态是BGP初始状态。在Idle状态下，BGP拒绝邻居发送的连接请求。也不会想邻居发送TCP syn，只有32s之才会向邻居发送TCP syn 并且将邻居转为connect状态。
  • 卡在idle状态的原因:本地没有去往邻居的路由。
• 在connect状态下，BGP启动连接重传定时器(connect。Retry)，等待TCP完成连接
  • 如果TCP连接成功，那么BGP向对等体发送open报文，并转至opensent状态。
  • 如果TCP连接失败，那么BGP转至Active状态。（邻居开BGP了 但是没配邻居）
  • 如果连接重传定时器超时，BGP仍没有收到BGP对等体的响应，那么BGP继续尝试和其它BGP对等体进行TCP连接，停留在connect状态。
  • 常见卡在connect状态的原因:
    • 邻居没有启用BGP协议
    • 沿途路径存在流量过滤将TCP SYN拒绝了
    • EBGP邻居建立没有配置多跳。
• 在Active状态下，BGP总是在试图建立ICP连接。
  • 如果TCP连接成功，那么BGP向对等体发送Open报文，关闭连接重传定时器，并转至opensent状态
  • 如果TCP连接失败，那么BGP停留在Active状态。
  • 如果连接重传定时器超时，BGP仍没有收到BGP对等体的响应，那么BGP转至connect状态。
• opensent状态下，BGP等待对等体的open报文，并对收到的0pen报文中的AS号、版本号、认证码等进行检查。
  • 如果收到的open报文正确，那么BGP发送Keepalive报文，并转至openconfirm状态。
  • 如果发现收到的open报文有错误，那么BGP发送Notification报文给对等体，并转至Idle状态。
• 在Established状态下，BGP可以和对等体交换Update、Keepalive、Route-refresh报文和Notification报文
  • 如果收到正确的Update或Keepalne报文，那么BGP就认为对端处于正常运行状态，将保持BGP连接。
  • 如果收到错误的Update或Keepalive报文，那么BGP发送Notification报文通知对端，并转至ldle状态
  • Route-refresh报文不会改变BGP状态。
  • 如果收到Notification报文，那么BGP转至ldle状态
  • 如果收到TCP拆链通知，那么BGP断开连接，转至ldle状态。

BGP路由

产生方式

1. 通过network的方式，将本地路由中的路由发布出去。
2. 通过import-route的方式，将其他协议的路由引入到BGP协议中。
3. 通过手动聚合的方式，产生一条聚合路由(汇总)
4. 通过自动聚合的方式，产生一条聚合路由。

得到BGP路由

• IBGP邻居给我传递
• EBGP邻居给我传递
• 自身产生BGP路由

BGP路由通告原则

BGP只会将有效路由中的最优的BGP路由通告给邻居。

* -valid 有效       > - best 最优

• 自身产生的BGP路由通告给所有的BGP邻居。
• 从IBGP邻居收到的路由，不会传递给IBGP邻居。(防环)
• 从IBGP邻居收到的路由，会传递给EBGP邻居
• 从EBGP邻居收到的路由，会传递给IBGP邻居
• 从EBGP邻居收到的路由，会传递给EBGP邻居

• [AR2-bgp] peer 4.4.4.4 next-hop-local    //从EBGP邻居接受的路由，发送给IBGP邻居的时候修改下一跳地址。
• @只需要在AS的边界设备上，针对本AS内的IBGP邻居配置。

BGP的防环机制

• AS内的防环使用IBGP水平分割机制(只传一跳)，即从IBGP邻居收到的路由不会传递给另一个IBGP邻居
• AS之间的防环原则:利用了BGP的路由属性，即BGP将路由发送给EBGP邻居的时候会将自身的AS号添加到as-path列表中;并且规定，从EBGP邻居收到的路由如果携带自身AS号 则不接受该路由

BGP同步

BGP下一跳属性

• 自身产生的路由发送给所有BGP邻居的时候，下一跳自动修改。
• 从EBGP邻居接受的路由发送给IBGP邻居的时候，下一跳不会自动修改。
• 从EBGP邻居接受的路由发送给EBGP邻居的时候，下一跳自动修改。
• 从IBGP邻居接受的路由发送给EBGP邻居的时候，下一跳自动修改。
• 从IBGP邻居接受的路由不存在发送给IBGP邻居的情况(防环)

自动修改，指的是将路由传递给该邻居的时候，下一跳修改为自身与该其建立邻居的接口IP。

路由黑洞 

• BGP同步:用于防止BGP路由黑洞问题。
• BGP同步机制:即从IBGP邻居接受的路由，需要在IGP表中存在，才会发送给EBGP邻居如果IGP表中不存在，则不会发送给EBGP邻居。
• 为什么不使用BGP同步解决路由黑洞问题呢?
  1、BGP同步并不能完全解决路由黑洞问题。
  2、出现了更好的解决方案:
  • AS内部采用全互联的IBGP邻居架构，让所有路由器都运行BGP协议，从而使每台路由器都能够学到BGP路防止黑洞产生。
  • 在ASBR上将BGP路由引入到IGP协议中。(该方法已被淘汰)
  • 在ASBR之间建立GRE隧道，解决路由黑洞问题。（节约成本）
  • 通过LSP隧道解决路由黑洞问题。

BGP选路属性

• 如果此路由的下一跳不可达，忽略此路
• 由优选协议首选值(PrefVal)最高的路由
• 优选本地优先级(LocalPref)最高的路由
• 优选本地生成的路由
• 优选AS路径(AS_Path)最短的路由
• 比较Origin属性，依次优选Origin类型为IGP、EGP、Incomplete的路由
• 优选MED值最低的路由
• 优选从EBGP邻居学来的路由(EBGP路由优先级高于IBGP路由)
• 优选到BGP下一跳IGP Metric较小的路由
• 优选Cluster_List最短的路由
• 起源ID
• 优选RouterID最小的路由器发布的路由
• 比较对等体的IP Address，优选从具有较小IP Address的对等体学来的路由

协议首选值（PrefVal）

• 华为BGP私有属性
• 只在本地有效,不会传递给任何的BGP邻居
• 默认等于0
• BGP的选路属性
• 越大越优
• 针对发送给邻居的BGP路由，无法修改协议协议首选值，因为报文中并不携带
• 针对接受BGP邻居的路由，才可修改协议首选值。
• 当不想影响其他设备的选路，只针对单台设备的选路进行控制的时候，建议使用协议首选值。

本地优先级（Local-pref）

• 公认任意属性
• 只在一个AS内部进行传递，不会传递给EBGP邻居。
• 用于BGP路由的路径选择(默认100，越大越优先。)
• 应用在AS内存在多个出口的时候选择一个出口访问外部网络
• EBGP路由不携带本地优先级属性，对于不携带本地优先级属性的BGP路由，设备将会认为这个BGP路由的本地优先级为默认本地优先级(默认的本地优先级为100)

        修改方式

• 针对接受或者发送给BGP邻居的路由进行修改（Route-policy）
  • EBGP邻居之间out方向不可以修改  (图AR2上  写路由策略的方向)
  • EBGP邻居之间in方向可以修改
  • IBGP邻居之间in，out方向可以修改
• 修改默认的本地优先级
  • [AR2-bgp]default local-preference //修改默认的本地优先级。
  • 关键点：在只会在对没有本地优先级属性的路由生效
• 哪些BGP路由没有本地优先级
  1. 自身产生的:network和import-route指令变成的BGP路由没有本地优先级。
  2. 邻居传递的:EBGP邻居传递的路由默认没有本地优先级。

优选本地生成的路由

• 手动聚合>自动聚合>etwork>import-route>邻居传递的
• 当下一跳等于127.0.0.1（手动聚合，自动聚合）或者0.0.0.0（network，import-route）的时候，路由即为本地产生的。

优选AS路径(AS_Path)最短的路由

• 公认必遵属性
• 用于AS之间的防环属性
• 用于BGP路由的路径选择。

AS之间防环:

1. BGP设备将路由发送给EBGP邻居的时候，将会在路由的as-path属性中添加自身的AS号
2. BGP设备从EBGP邻居接受路由的时候，将会检查路由的AS-PATH属性列表，如果存在自身的AS号，那么将忽略这条BGP路由。
3. IBGP邻居之间不会做AS-PATH的防环检测。

• 路径选择:当存在去往同一个目的地的多条BGP路由时，比较两条路由的AS-PATH列表，越短越优。
• 修改方式:AS-path在任何BGP邻居之间的in/out方向都可以进行修改。
• @apply as-path 100 100 additive    //在原有的As-path列表中添加新的AS号，
• @apply as-path 100 100 overwrite  //使用指定的AS-path覆盖原有的as-path
• @apply as-path none overwrite       //清空原有的as-path列表。

Origin（起源属性）

• 公认必遵属性
• 描述了这条路由是如何成为BGP路由的
• 用于BGP路径选择
• i:表明该路由是通过network的方式变成的BGP路由。
• ?:表明该路由是通过import-route的方式变成BGP路由。
• e:表明是从EGP协议学到的该路由。

OSPF，IS-IS，BGP概念区分

概念 \ 协议	OSPF	IS - IS	BGP
区域相关	区域是将自治系统划分的不同部分，每个区域有独立链路状态数据库，通过 ABR 实现区域间通信	区域用于划分网络，减少链路状态信息传播范围和处理复杂度	自治系统（AS）是由一个或多个网络运营商或组织管理的一组路由器和网络，具有唯一的自治系统编号（ASN），是 BGP 路由信息交换的基本单位
边界路由器	ABR（区域边界路由器）连接同一个自治系统内的不同区域，负责区域间路由信息传递和汇总 ASBR（自治系统边界路由器）连接 OSPF 自治系统与其他自治系统，引入外部路由并通告内部路由到其他自治系统	Level - 1/2 路由器兼具区域内和区域间路由功能，类似 OSPF 的 ABR，连接不同区域 Level - 2 路由器主要负责区域间路由，维护整个网络拓扑信息	EBGP（外部边界网关协议）用于不同自治系统之间的 BGP 连接，交换跨自治系统的路由信息 IBGP（内部边界网关协议）用于同一个自治系统内部的 BGP 连接，在自治系统内传播路由信息
路由信息交换单元	链路状态通告（LSA），用于描述网络拓扑结构和链路状态	链路状态协议数据单元（LSP），类似于 LSA，描述路由器连接状态和邻居关系等	BGP 通过路径向量协议交换路由信息，携带丰富的属性来描述路由的特征和策略
特殊机制	无	无	路由反射器（RR）用于解决 IBGP 全连接问题，将从一个 IBGP 邻居学到的路由反射给其他邻居 联盟（Confederation）将大型自治系统划分为多个子自治系统，简化管理和路由策略配置