BGP
2021-04-03 22:43:07 1 举报AI智能生成
BGP
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大纲/内容
BGP
一、基本概念
自治系统AS
AS指拥有相同选路策略的IP网络。BGP网络中每个AS号唯一，AS号有两字节和四字节AS号，2字节范围为1至65535，4字节AS号范围1至42.9亿，四字节兼容2字节AS号
BGP分类
IBGP：路由器运行在同一个AS号里面，AS内防环机制是通过“IBGP水平分割”
EBGP：
BGP报文交互的角色
BGP发言者：指发送BGP报文的设备，接收或产生新的报文
BGP对等体：指的是相互交换报文报文的BGP设备
BGP的路由器号（router id）
标识BGP设备的32位值
二、工作原理（5种报文、6种状态机和5个原则）
2.1 报文类型（5种报文）
BGP报头
Marker（标记）：16字节，固定为1。
Length（长度）：两字节无符号整数。指定了消息的全长，包括头部。
Type（类型）：1 字节，指示报文类型：
Open
Update
Keepalive
Notification
Route-Refresh
Open报文：用于BGP之间的连接。
报文中重要5参数：
①version
②bgp router id：不能冲突
③my as number：报文中AS与指定对端AS要一致。
④hold timer：不一致则用协商较小的
⑤optional parameters：BGP验证或多协议扩展
扩展到支持VPNv4
路由刷新能力
4字节AS号
分支主题
Keepalive报文：用于保持BGP连接
Update报文：用于BGP之间交换路由信息
报文中重要参数：
①Unfeasible Routes Length：不可达路由字段的长度，如果为0 则说明没有
②Withdrawn Routes：不可达路由的列表。
Length
Prefix
③Total Path Attribute Length：路径属性字段的长度
④Path Attributes：与NLRI 相关的所有路径属性列表例如Origin、AS-path、Next-hop、Local-Pre、MED、Cluster_List、Origin id
Type
Value
⑤NLRI（路由前缀及掩码）
可以只用于撤销路由，就不需要包括路径属性或者NLRI
Notification报文：用于中断BGP连接
主要参数
①消息type②主要错误代码③具体错误代码
Route-refresh报文：告知邻居需要进行路由刷新
2.2 状态机（6种状态）
Idle
BGP邻居拒绝连接请求，配置BGP邻居时，BGP发起TCP连接，状态转为Connect。注：Start事件指操作者配置BGP过程，收到Notification报文或TCP拆链通知等Error事件后，就把状态变为Idle
Connect
等待TCP完成连接，启动重传定时器。TCP连接成功，发Open报文，状态转为OpensentTCP连接失败，状态转为Active状态重连定时器超时，对等体没有响应，继续发TCP连接，状态停留在Connect。
Active
TCP连接失败，BGP尝试发起TCP连接。TCP连接成功，发Open报文，关闭重连定时器，状态转为OpenSent.TCP连接失败，BGP状态停留在Active重连定时器超时，对等体没有响应，状态转为Connect。
OpenSent
BGP等待对端的Open报文，对收到的Open报文中AS号、版本号、认证进行检查Open报文正确，发Keeplive报文，状态转为OpenconfirmOpen报文错误，发Notification报文，状态转为Idle
OpenConfirm
发送Keepalive报文，等待Keepalive或Notification报文。收到Keepalive报文，变为Established状态收到Notification报文，变为Idle状态。
Estabished
如收到正确的Update或Keepalive报文，则保持BGP连接.如收到错误的Update或Keepalive报文，则发送Notification报文给对端，状态转为Idle如收到Route-refresh报文，不改变BGP状态如收到Notification报文，则BGP状态转为Idle如收到TCP链路拆除通知，则BGP断开连接，状态转为Idle
2.3 BGP之间路由交互原则（5原则）
①IBGP路由只发给EBGP②EBGP路由发给所有EBGP和IBGP③BGP只传最优路由④路由更新时，只发更新的BGP路由⑤所有对等体的路由，BGP都会接收⑥IBGP与IGP同步
同步可以取消的情况：①本AS不是过渡AS。②本AS内所有路由器建立IBGP全连接。
数据库
三、邻居关系
3.1 IBGP
可跨链路，一般使用环回扣建立，只要TCP可达即可。
缺省以出接口建立邻居
3.2 EBGP
可跨链路建邻居，EBGP用回环扣建邻居要配置BGP多跳。
邻居关系建立的条件
①邻居地址路由可达，179端口可达②BGP roeter id 不能冲突③邻居AS号与本端Peer配置的AS号要一致④邻居BGP报文源地址和本端配置BGP邻居要一致⑤双方激活的地址族要一致
BGP与IGP交互路由
在BGP中引入IGP路由
方式：Import和Network方式
用路由策略进行路由过滤和路由属性设置，也可设置MED告知邻居怎样最优进入本AS
在IGP中引入BGP路由
为避免大量BGP路由对AS内设备造成影响，当IGP引入BGP路由时，可以使用路由策略，进行路由过滤和路由属性设置。
四、选路规则
BGP属性
公认必遵
释义：BGP设备必须识别该属性，必须在Update报文中携带
AS-path属性
记录路由经过的AS号
①当发送的是本地始发的路由时
发给EBGP时，在Update报文中创建一个携带本AS号的AS-path列表
发给IBGP时，在Update报文中创建一个空的As-path列表
②当发送的是从其他BGP学来的路由时
发给EBGP时，会把本地AS编号添加在AS_Path列表的最前面
发给IBGP时，不改变这条路由的AS-path属性
Next_Hop属性
记录路由的下一跳信息，因为BGP的下一跳属性和IGP的有所不同，不一定就是邻居设备的IP地址
Next-hop遵循如下规则：①从IBGP学到的路由发给EBGP时，Nexthop改变，地址为建邻居的接口地址②从EBGP学到的路由发给EBGP时，Nexthop改变，地址为建邻居的接口地址③从EBGP学到的路由发给IBGP时，Nexthop不改变（目的是防止次优路径，右图次优路径场景）④RR反射路由时，Nexthop不改变。⑤自己始发的BGP路由，Nexthop为建邻居接口的地址
Origin属性
公认任意
Local_Pref属性：值越大越优先释义：BGP设备可以识别该属性，没有强制要求在Update报文中携带功能：告知本AS内路由器选择一个更好出口访问其他AS场景：BGP设备从不同的IBGP得到多条相同的路由但下一跳不同时，选择Local_Pref高的有效范围：在IBGP之间有效，不传给其他AS，缺省值100
场景
Atomic-aggregate ：原子聚合用于告知其他路由器该路由是一条聚合路由，可能出现了路径的丢失。
可选过渡（可传递）
释义：能不能识别该属性，如不能识别也能接收该类属性，并通告给其他对等体
团体属性
公认团体属性（限制路由传递范围）
Internet: 可以传递给任何BGP邻居的路由
no-advertise：不传递给任何BGP邻居的路由
no-export：不能传出本AS(可以传给联盟中其他子AS)
no-export-subconfed：不能传出AS，也不能传递联盟中其他子AS
自定义团体属性
用于标识一类路由，标识方式为AA:NN
可选非过渡（不能传递）
释义：可以选择性识别，能识别就可以传给其他邻居；不能识别，就不能传给其他邻居
MED属性：值越小越优先功能：告知邻居怎样最优进入本AS场景：BGP设备从不同的EBGP得到多条相同的路由但下一跳不同时，MED值小的为最佳路由有效范围：邻居AS及其他IBGP邻居间可传递，不传递给其他第三方AS。缺省值为0缺省不比较不同AS的MED值。
Originator_ID属性（RR场景，客户机收到路由做防环）
RR产生，用始发该路由的路由器 rouer id标识，RR反射路由时，如果该路由没有Originator_ID属性，则创建该属性当客户机收到RR反射的路由时，比较收到的Originator和本地的Router ID，相同就不接收该路由
Cluster_List属性（RR场景，反射器之间防环）
RR反射路由时，如果该路由没有Cluster_List，RR就创建一个，用自身Router ID作为Cluster ID标识RR接收路由时，比较收到的Cluster ID和本地的Router ID是否相同？相同则丢弃。如果没有本地Cluster ID，则把自身Router ID放到Cluster List列表中。
BGP选路策略（13条选路原则）
1. 协议首选值，越高越优（本台路由器有效）
举例
2.本地优先级，值越大越优（本AS内有效）
3.本地始发的（手工汇总>自动汇总>network>import-route>从对等体学到的）
如果R1，R2都将10.1.12.0/24宣告进BGP的话，R2能收到R1发过来的10.1.12.0的路由，prefer-value和local-preference都一样，但是本地发起的优先，所以bgp表中自己宣告的路由为最优路径。
4.AS-path短的优选
5.Origin属性：IGP>EGP>Incomple
6. MED值小的优选（EBGP多出口）
7. 优选EBGP邻居学来的路由（EBGP路由高于IBGP路由）
8.优选BGP路由下一跳递归 IGP开销小的（同一AS，从不同IBGP学到的）注：在IGP中，对到达同一目的地址的不同路由，IGP根据本身的路由算法计算路由的开销值。
9. 如果1至8条一致，则负载分担
10. 优选Cluster-List短的路由（RR场景，集群间指RR之间）同AS内
11.优选 Originator-id 小的（RR场景，集群内指客户机）同AS内不同反射器
AS外部路由，originator-id就是边界路由器5和6，虽然邻居R3路由器ID小，但是由于originator-id是4那边小，所以选择右侧过来的路由为最优。
12. 优选Router ID小的（同AS内）
13.优选对等体地址小的
路由决策
BGP负载分担
“BGP选择路由的策略”的1至8条规则中需要比较的属性完全相同
五、路由发发布与传递
路由的发布方式
①Network②Import③路由聚合
路由的传递原则
①只传最优路由②从IBGP学到路由不传给IBGP邻居③从EBGP学到的路由发布给IBGP和EBGP邻居④从IBGP学到的传给EBGP是根据同步情况决定。
黑洞路由场景
六、防环机制
IBGP之间防环：水平分割防环
EBGP之间防环：AS-path防环
反射器中防环：Originator-id和cluster-id防环
联盟中防环：联盟内AS-path防环
七、BGP安全
认证
BGP认证分为MD5认证和Keychain认证，保证BGP对等体间的交互安全
区别：MD5认证只能为TCP连接设置认证密码，Keychain认证可以为TCP连接设置认证密码、BGP协议报文进行认证。
GTSM
GTSM检测IP报文头中的TTL值做检查，检查该IP报文TTL只是否在我设定的范围内，对不符合TTL值范围的报文进行允许通过或丢弃的操作。目的：保护IP层以上业务，增强系统安全性的目的。
八、路由汇总
为什么要有路由汇总？
现实原因：BGP路由表庞大，对设备有很大负担，发生路由震荡概率大，影响网络稳定性。
汇总的优点：
路由表减少，减轻设备负担，减少路由震荡对网络的影响，提高网络稳定性。
汇总的缺点：可能产生的路由环路。因为汇总后AS-path属性会丢失，可通过As-set命令保持汇总路由后as-path属性不丢失。
注意：IPv4网络支持自动、手动汇总，IPv6网络仅支持手动汇总
从聚合后明细路由发布和属性继承问题来看
自动汇总
①只能聚合本地 import 引入的 IGP路由
②自动聚合成主类网络
③抑制明细，只发聚合路由
④明细路由属性继承
Next-hop：做聚合路由的地址
AS-path：不继承，会添加一个空的AS号
Origin：不继承
手动聚合
释义：可以聚合BGP表中的路由缺省不抑制明细，可配置抑制明细。
As-path ：不继承，会添加一个空的AS号
Origin：继承明细起源最差的
Community：继承所有明细的团体属性，配置抑制命令后就不继承团体属性。
九、反射器
反射器示意图
解决的问题：
基本概念
路由反射器RR、客户机、非客户机
Originator(始发者)AS内部始发路由的设备，Originator集群内防环
Cluster（集群），反射器和反射器之间，Cluster_List用于集群间防环
反射原则（4原则）
①只反射最优的路由
②非客户机的路由，发给所有客户机。
③客户机的路由，发布给所有非客户机和客户机（发起此路由的客户机除外）。
④EBGP的路由，发给所有客户和非客户机。
防环机制
Originator_ID（集群内防环）
Originator ID由RR产生，使用Router ID标识路由的始发者，集群内防环。
工作机制： RR产生，用始发该路由的路由器 rouer id标识，RR反射路由时，如果该路由没有Originator_ID属性，则创建该属性当客户机收到RR反射的路由时，比较收到的Originator和本地的Router ID，相同就不接收该路由
Cluster_List（集群间防环）
路由反射器和它的客户机组成一个集群（Cluster），Cluster ID在AS内唯一Cluster_List属性，记录路由经过的所有集群的Cluster ID，集群间防环
工作机制：RR反射路由时，如果该路由没有Cluster_List，RR就创建一个，用自身Router ID作为Cluster ID标识RR接收路由时，比较收到的Cluster ID和本地的Router ID是否相同？相同则丢弃。如果没有本地Cluster ID，则把自身Router ID放到Cluster List列表中。
可靠性机制
备份路由反射器
示意图
场景部署
多集群路由反射器
分级路由反射
同级路由反射
十一、反射器和联盟的区别
反射器
不改变现网拓扑，兼容性好
方便配置，只在反射器上做配置
适合中大规模网络
集群间要全连接
联盟
改变逻辑拓扑
所有设备重新配置
适合大规模网络
子AS之间不需要全互联
保留原有的IBGP属性，包括Local Preference、MED、NEXT_HOP属性
十二、路由衰减
针对什么问题产生？
防止频繁的路由震荡带来的不利影响，所以BGP使用路由衰减来抑制不稳定的路由
重要参数（5参数）
惩罚值：发生震荡的路由增加一次惩罚值
抑制阀值：惩罚值超过抑制阀值时，该路由被抑制
半衰期：被抑制的路由，经过一段时间，惩罚值会减半，叫半衰期
重用阀值：惩罚值降到再使用阀值时可以把该路由放入路由表中，并发布更新报文
抑制时间：从被抑制到恢复使用的时间称为抑制时间
注：只对EBGP路由起作用，对IBGP路由不起作用
BGP可靠性机制
BGP与BFD联动
BGP Tracking
配置上，BGP Tracking配置简单，本地配置而不需要全网配置，层面上，BGP Tracking是路由层面的感知，BFD是链路层面的感知速度上，BFD更快
BGP GR和NSR
平滑重启GR和不间断路由NSR作为高可靠性的解决方案
在实际应用中，通常在双主板的硬件环境下配置BGP GR才有意义。
NSR是一种控制平面倒换而邻居不感知的可靠性技术，适用于设备具有主用主控板和备用主控板的场景
与GR相比，NSR具有不需要邻居协助，不存在互通性问题的优点
NSR使用情况：①系统故障触发主备倒换②软件升级或系统维护时网络管理员手动触发主备倒换
优化BGP性能
BGP ORF
当本端设备希望BGP邻居只发送它需要的路由，而BGP邻居又不愿意针对不同设备维护不同的出口策略时，可以运用BGP ORF特性。
BGP按组打包
BGP4+
概述
扩展版本
扩展能力自协商机制
多地址族协商
4字节AS号能力
Route-Refresh 支持能力
多层标签能力
支持传递多种地址族地址
新增属性用于支持多地址族的地址传递
扩展属性
MP_REACH_NLRI：
该属性用于通告IPv6 路由时：内容：*地址族信息*下一跳长度*下一跳地址*保留字段*NLRI
MP_UNREACH_NLRI
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