BGP协议

小怪兽不怕大风

一、BGP基本概念

BGP:边界网关路由协议

无类别的路径矢量EGP协议，是EGP类别的路由协议，用于AS与AS间进行路由条目共享；

AS编号 0-65535标准编号，其中1-64511公有，64512-65535私有

32位二进制构建为扩展编号；

BGP协议为不同AS间共享路由，工作时隔离两个AS的内部网络，形成一个独立的交互空间；且同时可以实施强大的策略来干涉选路；

BGP使用TCP作为其传输层协议（监听端口为179），提高了协议的可靠性，且不需要专门的机制来确保连接的可靠性

二、名词解释

IGP（内部网关协议）追求：收敛速度快，选择路径佳（无环），占用资源少，hop-by-hop

EGP（外部网关协议）追求：可控性，可靠性，AS-BY-AS。

BGP的发言者：发送BGP消息的路由器叫做BGP的发言者。

BGP对等体：相互交换BGP消息的路由器叫做BGP的对等体。

IBGP对等体：同一个自治系统内的对等体关系。

EBGP对等体：不同自治系统间的对等体关系。

三、BGP的三个特性

1.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；

2.可靠性——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，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；

3.AS-BY-AS——以一个AS为一跳，将一个AS看成一个整体。

四、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；

3.基于TCP 179端口工作增量更新–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（BGP的核心就是它的属性）

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）

五、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；

1.Open 仅负责邻居关系的建立，正常进收发一次即可；携带route-id，hold time 默认3min

2.Keeplive 保活 周期1min查询邻居关系是否存在；实际保活TCP会话；

3.Update 携带路由条目 目标网络号+各种属性

4.Notification 出现错误数据时收发；

六、BGP的工作过程

1.管理员定义邻居的ip地址，前提要求对邻居ip可达； — IGP可达

2.启动BGP协议后，先目标端口为179进行TCP的三次握手来建立TCP的会话；

3.会话建立后，收发open报文来建立邻居关系，生成邻居表；

4.邻居关系建立后，邻居间使用update 共享路由条目，在收发了路由信息后，本地生成BGP表；

5.BGP中装载本地发出及接收到的所有路由条目；

6.之后路由器将BGP表中的最优路径（不一定是最佳选路，仅为BGP参数最佳）加载于路由表中;

7.收敛完成!仅keeplive周期保活即可；

七、结构突变

新增网段– BGP更新源设备将使用update来告知本地所有的邻居

断开网段– BGP更新源设备将使用update来告知本地所有的邻居

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更新源设备并不一定直连断开或新增网段的设备，而是第一台将该路由发布到BGP协议中的路由器；

八、专业名词

EBGP 外部的BGP邻居关系，两台处于不同AS的BGP路由器间建立的邻居关系。
IBGP 内部的BGP邻居关系，两台处于同一个AS内的BGP路由器间的建立的邻居关系。

九、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；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

十、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，下面会有详解。

十一、 BGP的基础配置

1 、建立邻居关系—BGP基于单播进行建邻和沟通，故需要管理员手工指定邻居的ip地址；
1） 使用直连接口ip地址来建立EBGP邻居关系

[r1]bgp 1  启动时需要定义真实的AS号，没有多进程概念

[r1-bgp]router-id 1.1.1.1  建议手工配置RID，--手工—环回最大值---物理接口最大值

[r1-bgp]peer 12.1.1.2 as-number 2   对端IP地址，及对端所在的AS号

2）实际工程中，一个AS的内部正常具有较为复杂的网络拓扑结构，设备到设备间存在大量的备份和负载均衡；因此建立IBGP邻居关系时，建议使用双方的环回接口来作为源/目IP地址；

[r3]bgp 2

[r3-bgp]router-id 3.3.3.3

[r3-bgp]peer  2.2.2.2 as-number 2

一旦使用环回接口作为目标ip地址时，也应该修改源为本地的环回接口ip地址

[r3-bgp]peer  2.2.2.2 connect-interface LoopBack 0

3） 若EBGP邻居间存在多条直连链路时，也建议使用环回接口来建立；
「1」 IP可达

[r4]ip route-static 5.5.5.0 24 45.1.1.2

[r4]ip route-static 5.5.5.0 24 54.1.1.2

「2」建立BGP邻居关系

[r5]bgp 3  

[r5-bgp]router-id 5.5.5.5

[r5-bgp]peer  4.4.4.4 as-number 2  

[r5-bgp]peer  4.4.4.4 connect-interface LoopBack 0

「3」BGP规定EBGP邻居间默认所有的BGP数据包TTL值为1，导致环回建立邻居关系服务正常

[r4-bgp]peer  5.5.5.5 ebgp-max-hop 2

当两端邻居建立配置完成后，将进行tcp的三次握手，建立TCP的会话；

[r1]display tcp status

TCPCB             Tid/Soid Local Add:port        Foreign Add:port      VPNID          State

b4ca4bc8 164/8    12.1.1.1:179                   12.1.1.2:50042          0            Established

十二、 BGP的路由宣告

BGP协议本身不计算生成路由条目；负责转发从其他BGP邻居传递过来的路由条目；
同时可以将本地路由表中任意路由宣告到BGP协议中来;
BGP宣告配置时，只能宣告本地路由表中的路由条目，且宣告配置中网络号的掩码必须和路由表中的记录完全的一致；

[r1]bgp 1

[r1-bgp]network 1.1.1.0 24

当BGP设备进行宣告配置后，本地生成BGP表：装载本地发出及接收到所有BGP路由

[r1]display bgp routing-table  

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           下一跳                       属性

表示可用 >表示条目优秀—可以加表，可以传递（共享给本地的其他邻居）
状态处的i表示该条目通过IBGP邻居关系学习
不优的原因：1、下一跳不可达（因为AS-BY-AS）

[r2]bgp 2

[r2-bgp]peer  3.3.3.3 next-hop-local  将BGP路由传输给邻居3.3.3.3时修改下一跳属性为本地（2.2.2.2）

条目传递给本地的ebgp邻居，自动修改属性，包括下一跳为本地；

十三、有条件的打破IBGP的水平分割

IBGP水平分割——避免IBGP环路，从一个IBGP邻居处学习到的路由条目不能传递给本地的其他IBGP邻居；

因为BGP可以非直连建邻，故正常一台运行了BGP协议的路由器，均存在EBGP邻居，需要从其他AS学习路由条目，再共享到内部AS时，由于水平分割的现在，需要和本地AS内所有的BGP设备建立IBGP邻居关系；IBGP邻居关系的数量成指数上升；

有条件打破IBGP水平分割的有条件——在管理员确定网络无环的前提下，人为的打破水平分割限制建设邻居关系的数量；

无环的核心思想为AS-BY-AS规则；一条条目在AS内部传递时其属性默认不变化；

【1】路由反射器

3种角色，RR（反射器） 客户端 非客户端

3者构建一个簇；可以理解为RR为中心站点，客户端或非客户端是分支站点

要求所有分支与中心必须是IBGP邻居关系；在一个簇中至少存在一台客户端；

规则：

1、RR从一台EBGP邻居处学习到的路由可以传输给本地的客户端、非客户端、其他EBGP邻居

2、RR从一台客户端邻居处学习到的路由，可以传输给本地的其他客户端、非客户端、其他EBGP邻居

3、RR从一台非客户端邻居处学习到的路由条目，可以传输给本地的客户端，其他EBGP邻居；不得传输给本地的其他非客户端；

注意：若路由条目不优，不具有传递性；反射器也无法反射路由；

[r3-bgp]peer 2.2.2.2 reflect-client

让2.2.2.2成为本地的客户端，同时本地成为路由反射器；

【2】 联邦

将一个真实的大AS，逻辑的分为多个小AS；
小AS的编号建议为私有编号；
小AS间构建联邦内的EBGP邻居关系，可以向真实EBGP关系一样传递路由条目，但不修改属性； 对于该大AS外的其他AS，是不知道内部的小AS情况；

1.     所有配置全部基于小as号进行

[r3]bgp 64512

[r3-bgp]router-id 3.3.3.3

[r3-bgp]pe 2.2.2.2 as-number 64512

[r3-bgp]pe 2.2.2.2 connect-interfaceLoopBack 0

[r3-bgp]pe 4.4.4.4 as-number 64513

[r3-bgp]pe 4.4.4.4 connect-interfaceLoopBack 0

[r3-bgp]peer 4.4.4.4 ebgp-max-hop 2

2）联邦内所有运行BGP协议的设备均声明自己所在的大AS号

[r2]bgp 64512

[r2-bgp]confederation id  2

3）小AS间互指peer；在联邦内的ebgp邻居关系间的两台设备，互相定义对端的小AS号；

[r4-bgp]confederation peer-as 64512

切记：华为设备，必须先定义联邦的id，和互相小AS号后再配置邻居关系建立的命令；

在实际的工程案例中，联邦和反射器是同时被使用，降低配置量；