HCIP(初识BGP协议）

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HCIP(初识BGP协议）

BGP 边界网关路由协议：无类别 路径矢量 EGP协议

AS：自治系统：由单一机构或组织管理的一系列 IP网络及设备的集合

• 为了方便区分和标定不同的AS，给每个自治系统设计了一个编号
  • 标准AS号长度为16位二进制 0-65535 其中0-64511公有 64512-65535私有
  • 扩展长度AS号：32位二进制，目前大多数设备已经支持拓展版本的AS号

在目前IP v4环境下，使用最广泛的的BGP版本是BGPv4，目前市场上已经存在BGPV4+，可以支持多种地址组的应用

在没有BGP协议的情况下，仅使用重发布技术，也可以实现AS之间的路由共享，但是不建议采取这种方案：

• 重发布本身存在缺陷，再多点重发布中，因为种子度量值等问题，必然存在选路不佳问题
• ASBR设备的归属问题

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，之所以不传递拓扑信息有两点原因：

• 拓扑信息资源占用量太大，而BGP传递的数量是巨大的
• 传递拓扑信息将会暴露AS内部的拓扑连接情况

AS之间正常存在大量的BGP邻居关系，且BGP协议不会计算最佳路径，，因此在BGP协议中需要管理员进行策略来进行干涉选路

EGP协议：

• 可控性：AS之间需要传递大量的路由信息，可控就是可以更加方便的干涉选路，更容易做路由策略；为了保障可控性，BGP舍弃了开销值，取而代之的是BGP给每条路由信息增加了很多路径属性，可以通过这些属性来进行选路，因为多种属性的存在，导致我们的选路变得更加的灵活方便，使得BGP协议具有强大的可操控性
• 可靠性：TCP；增量更新，仅触发，无周期
  • 只能单播
  • 非直连建立邻居关系
  • EGP承载与IGP之上，两个非直连的BGP邻居，需要先IP可达，依赖IGP协议

在BGP中，我们将邻居关系称为对等体关系

• EBGP对等体：如果建立对等体的两台路由器位于不同的AS中，则它们的关系被称为EBGP对等体关系
• IBGP对等体：如果建立对等体的两台路由器位于相同的AS中，则它们的关系被称为IBGP对等体关系

EBGP对等体之间一般使用直接建邻，所以EBGP对等体之间发送的数据包中TTL值设置为1，如果遇到EBGP对等体之间需要非直连建邻，则需修改TTL值。IBGP对等体关系在AS内部一般都是非直连建邻所以TTL值设置为255

BGP的特点：

• 无类别路径矢量：距离矢量的升级版——AS——BY——AS
• 使用单播更新来发送所有信息L基于TCP179号端口
• 增量更新：仅触发，吴周期
• 具有丰富的熟悉来取代IGP中的度量值来进行选路；多个参数控制协议
• 可以在进项和出项上对流量实施强大的策略：可控性
• 默认不被用于负载均衡：通过各种选录规则仅仅产生一条最佳选路
• BGP支持认证和聚合（汇总）

BGP的数据包

基于TCP的179端口工作，所以BGP协议中所有的数据包均需在TCP会话建立后，基于TCP的会话来进行传输及可靠性保障

首先，通过TCP的三次握手来寻找邻居

• OPEN包：建立BGP对等体关系；邻居关系的建立就是参数协商的过程，BGP建立邻居关系需要通过open来携带参数，进行对比协商
  • AS号：在创建邻居关系时，需要指定邻居所在的AS号，这个参数将被携带的在open报文中发送给对方，对方将对比这个AS号和本地的AS号是否一致，如果一致，则可以正常建立邻居关系
  • 认证：BGP邻居也可以作认证，做认证后将携带认证口令，认证口令双方需要进行对比，一致则可以正常建立邻居关系
  • route id：区分和标定路由器，由32位二进制构成，按照IP地址的格式来表示
  • hold time：保活时间，默认时间为180s，在保活时间内，如果没有收到对方的keep alive包或者update包，则将断开BGP邻居关系，这个参数在open报文中携带，双方不影响邻居关系的建立，但是在执行时，这个时间必须是一致的，则将采用双方中较小的保活时间来使用
• keep alive：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
  • 除了保活之外，keep alive包还将在open报文协商参数时临时充当确认包的作用
  • TCP协议进行确认的目的时为了保证数据传输的可靠性，而keep alive报文确认的目的是为了确认认可对方发送的open报文在的参数
• update：携带路由条目 目标网络号+各种属性，在更新包中存在一个撤销路由条目字段，在这个字段下的路由条目需要对端删除，而不再需要通过带毒传输的方式来表达
• Notification：出现错误数据时收发

BGP的状态机（6种）：BGP的状态机描述的是BGP对等体建立过程中状态的变化，因为BGP协议将邻居的建立过程和路由转发过程分开进行

• IDLE：空闲状态，在路由器启动BGP协议后将先处于idle状态，当手工指定邻居关系后，BGP将进入一个检查环节，检查指定的路由器在本地路由表中是否可达，如果可达，则将进入到下一个状态
• connect：连接状态，该状态完成TCP会话的建立
  • 如果TCP会话建立成功，则将进入到opensent状态，发送open报文
  • 如果TCP会话建立失败，则将进入ACTIVE状态，尝试重新建立TCP会话
  • 在TCP会话建立的过程中因为双方都会主动的发起建立会话的过程，而最终建立的都是一个双向的会话，所以最终只需要保持一个会话通道即可，选择方式是通过后续open报文在的RID进行比较，选择保留较大RID的设备发起TCP会话
• open sent：发出本地的open报文，收到对端发送的open报文，查看里面的参数，如果参数确认无误，则将回复keep alive报文作为确认
• open confirm：open报文确认状态，对端收到本地发送的open报文，之后根据里面的参数进行确认，如果确认无误则将发送keepalive报文，本端收到对方发送的keep alive报文之后将进入下一个状态
• Established：建立状态，标志着BGP对等体关系的建立

BGP的工作过程：

• 配置完成后，邻居间单播TCP三次握手，目标端口179，建立TCP的会话，之后所有的BGP协议数据包基于该会话进行传输；会话建立完成后，邻居间正常收发一次Open报文建立BGP的邻居关系，生成邻居表；BGP协议的open报文中携带本地的RID，生成方式与OSPF一致，仅需本地及本地所有邻居唯一即可；邻居关系建立后，默认1min使用keep alive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在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到路由表中（最优仅仅基于BGP的选路原则，不一定为最佳路径，NGP默认不支持负载均衡）
• 收敛完成后，进keep alive周期保活即可
• 若出现错误信息，邻居间使用noti报文进行报错操作
• 结构突变：
  • 新增：本地使用update像本地所有邻居告知，前提该路由不被已经发出的聚会路由包含
  • 断开：本地使用update像本地所有邻居告知，前提该路由不被已经发出的聚会路由包含，只有到聚合条目中包含的所有明显路由均在本队失效，才告知邻居删除聚合条目
  • 无法沟通：hold time为3min，连续三次未收到邻居的keep alive，断开邻居关系，TCP会话，删除从该邻居学学习到的所有路由

BGP路由黑洞：

• 在同一AS中，由于成本问题，不会所有设备都运行BGP协议，且BGP协议支持非直连邻居建邻，故可能出现BGP协议，所以可能会出现BGP协议跨越未运行BGP协议的路由器。导致BGP路由传递后，控制层面可达，但是数据层面在经过未运行BGP协议的路由器上无法通过，形成路由黑洞

• 解决方案：

  • 物理或逻辑链路全连
  • 邻居关系全连（所有的路由器均运行BGP协议）
  • 将BGP协议的路由信息重发布到IGP网络中
  • MPLS

BGP的防环：

• BGP使用的防环机制：

  • EBGP的水平分割：专门应用在EBGP对等体之间，用来解决EBGP对等体之间可能出现的环路问题

    • BGP协议将在路由条目中记录所经过的AS编号，AS-path：记录AS路径的一个属性，（这个属性除了可以完成EBGP的水平分割外，还可以作为选路的依据）；接收到的BGP路由条目中，其中的AS-PATH属性中，若存在本地的AS号，则将拒绝接受

  • IBGP的水平分割：专门应用在IBGP对等体之间，用来解决IBGP对等体之间可能出现的环路问题

    • 当一个路由器从一个IBGP对等体处学习到某条BGP路由时，不能将这条路由信息通告给其他的IBGP对等体关系

    • 因为IBGP水平分割的限制，导致IBGP对等体之间的路由信息只能传递一跳，在这种情况下会造成通信障碍

      解决方案：

      • 构建全连的对等体关系，但是会造成资源消耗的增加、网络的可拓展性降低
      • 路由反射器
      • 联邦

BGP的基本配置：

• BGP建邻的基本配置

  • EBGP对等体关系直接建邻

    [R1]bgp 1  //启动BGP进程，后面的1不是进程号，而是配置路由器所在AS的AS号
    [R1-bgp]router-id 1.1.0.1   //配置RID
    [R1-bgp]peer 12.0.0.2 as-number 2   //手工指定对等体关系
    [R1-bgp]dis bgp peer   //查看BGP邻居表
    

  • IBGP对等体之间的环回建邻

    由于IBGP邻居处于同一个AS中，一般情况下，一个AS中存在大量的备份路径时，若使用物理接口建立邻居关系，将浪费这些备份或者负载均衡资源，所以使用环回接口来进行IBGP对等体关系的建立

    [R2]bgp 2
    [R2-bgp]peer 3.3.3.3 as-number 2
    [R2-bgp]peer 3.3.3.3 connect-interface LoopBack 1   //指定在给3.3.3.3发包时使用的源IP地址为环回接口1的IP地址
    

    在使用环回接口建立对等体关系时，一定要修改发送接口

  • EBGP对等体之间的非直连建邻

    在EBGP对等体关系之间一般是不具备非直连建邻的基础的，所以先保证地址可达才行

    [R4]bgp 2
    [R4-bgp]peer 5.5.5.5 as-number 3
    [R4-bgp]peer 5.5.5.5 connect-interface LoopBack 1
    [R4-bgp]peer 5.5.5.5 ebgp-max-hop 2 //假如后面不跟参数，表示将TTl值修改为255
    

    因为在EBGP之间一般都是直连建邻，数据包中的TTl值设置为1，要想非直连建邻，需要将这个值改大

• 发布路由

  • network：在BGP中只能用来发布路由条目信息，只要是路由表中存在的路由条目信息，BGP都可以通过network来进行发送

    • [r1-bgp]network 1.1.1.0 24 目标网段信息及掩码必须和路由表

      中的完全一致才行

    • dis bgp routing-table 查看BGP表
      

      • network：目标网段信息及掩码信息

      • netxhop：BGP的一个路径属性；谁发的路由信息，下一跳就是谁，如果是自己发的，则为0.0.0.0

      • 状态码：

        • *：代表可用，设备每收到一跳路由信息，都会检查其下一跳的可达性。即根据下一跳在路由表中递归查询，只要可达，则改路由信息可用。

        • > ：代表优选 ， 当收到到达相同网段存在多条路由信息时，BGP将在其中根据属性优选出一条加载到路由表中。这条优选路由将赋予这个标记（注意：只有一条路由条目是可用且优选的，他才能够被加到路由表中，也才能够被传递给其他的BGP对等体）

        • I — 状态码I — 代表BGP路由信息是从自己IBGP对等体处学到

          的

          i 1.1.1.0/24 12.0.0.1 — 因为在AS内部存在AS-BY-AS规

          则，所以，默认情况下传递的属性信息是一致的，因为这个下一

          跳也属于路径属性之一，默认情况下也不会传递，则将可能导致

          路由可用性校验失败。

          [r2-bgp]peer 3.3.3.3 next-hop-local — 在给3.3.3.3传递路由信息是

          将下一跳属性改为本地

          1.1.1.0/24 IBGP 255 — 通过IBGP对等体学到的BGP路由信

          息，其标记为IBGP，默认的优先级为255。

          路由表中的NextHop直接使用的是BGP属性中的下一跳，因为之前

          进行过可用性校验，所以，可以保证能够递归查找找到这个下一

          跳