BGP路由技术
一、BGP概述
1、自治系统（AS，autonomous system）
自治系统是由一个技术管理机构管理，使用统一选路策略的一组路由器集合。
自治系统编号范围：1-65535，其中1-64511是互联网上注册公有AS号，类似公网IP地址。64512-65535是私有AS号，类似私网IP地址。
2、动态路由的分类
（1）自治系统分类
①IGP：自治系统内部路由协议，主要有：RIP 1/2、OSPF、IS-IS、EIGRP（思科私有协议）。
IGP是运行在AS内部的路由协议，主要解决AS内部的选路问题，发现、计算路由。
②EGP：自治系统外部路由协议，通常为BGP。
EGP是运行在AS与AS之间的路由协议，他解决AS之间选路问题。
（2）协议类型分类
①距离矢量路由协议：RIP 1/2、BGP、EIGRP
②链路状态路由协议：OSPF、IS-IS
3、BGP的概念
BGP是一种运行在AS和AS之间的动态路由系诶，主要作用在AS之间自动交换无环路由信息以此来构建AS的拓扑图，从而消除路由环路并实施用户配置的路由策略。目前公网网络条目众多，IGP协议无法承载，而BGP可以轻松应对，通常BGP协议用于ISP和ISP之间或跨越地域总、分公司之间的路由信息交换。
4、BGP的特征
●传输协议：TCP，端口号为179
●BGP是外部路由协议，用来在AS之间传递路由信息
●是一种增强的路径矢量路由协议
●拥有可靠的路由更新机制
●具备丰富的Metric度量方法
●无环路协议设计
●为路由条目附带多种属性信息
●支持CIDR（无类别域间选路）
●丰富的路由过滤和路由策略
●无需周期性更新
●路由更新时只发送增量路由
●周期性发送Keep Alive报文以保持TCP连通性
二、BGP工作原理
1、BGP邻居关系
（1）BGP报文
①open报文
open报文是TCP建立后发送那个的第一个报文，用于建立BGPP对等体之间的连接关系。
主要包括BGP版本号、本地AS编号、Holdtime等信息。
②update报文
update报文使用在BGP之间更新路由信息，update报文可以通告多条属性相同的可达路由信息，也可以撤销多条路由不可达的路由信息。
③notification报文
报文的作用是当BGP检测到错误状态时，立即向对等体发送notification报文，之后BGP就会中断，只要收到notification报文就会返回idle状态。
④route-refresh报文
用来告知对等体所支持路由的刷新能力，BGP的入口策略路由发生变化，本地的BGP路由会向对等体发送route-refresh报文，收到信息后，对等体将其路由信息重新发送给本地BGP路由器。
⑤keep alive报文
该报文在对等体之间周期的发送报文，用以保持连接的有效性并维护其连接，keep alive报文发送周期为60s，保持时间180s，这个类似于ospf中的hello报文。
（2）BGP状态机
idle状态-空闲
connece状态-连接
active状态-活动
opensent状态-开启发送
openconfirm状态-开启确认
established状态-建立
（3）BGP数据库
①IP路由表（IP-RIB）
全局路由信息库，包括最优的路由信息
②BGP路由表（Loc-RIB）
BGP路由信息库，包括本地BGPspeak通告的路由信息，将其最优的添加到路由表中
③邻居表
对等体邻居清单表，包括对等体两端的邻居信息及邻居列表
④Adi-RIB-In
对等体宣告给本地的speak的未处理的路由信息库
⑤Adj-RIB-Out
本地speak宣告给指定的对等体路由信息库
（4）BGP的邻居关系类型
①IBGP
同一个AS内部BGP邻居关系,IBGP邻居是指运行BGP协议的对等体两端在同一个AS域内，属于BGP AS内部。
②EBGP
AS之间的BGP邻居关系，EBGP通常指运行BGP协议的对等体两端在不同AS内部
2、通告BGP路由的方法
（1）netwrok方式
[R1-bgp] network 1.1.1.1 32
[R1-bgp] network 2.2.2.2 32
（2）import方式
[R1-bgp] import-route ospf 110 ###注入ospf中的路由
[R1-bgp] import-route static ###注入静态路由
[R1-bgp] import-route direct ###注入直连路由
三、BGP的配置
1、BGP配置思路
（1）启用BGP，后面跟AS系统号
（2）宣告route-id，建立邻居关系用
（3）宣告和谁建立邻居关系
（4）通告BGP路由（network、import）
2、BGP对等体配置
如R1与R2建立邻居对等，as系统号为100，R1 router-id为1.1.1.1，R2 router-id为2.2.2.2
R1:
[R1] router id 1.1.1.1
[R1] bgp 100
[R1-bgp] peer 2.2.2.2 as-number 100
[R1-bgp] peer 2.2.2.2 connect-interface LoopBack 0
R2:
[R2] router-id 2.2.2.2
[R2] bgp 100
[R2-bgp] peer 1.1.1.1 as-number 100
[R2-bgp] peer 1.1.1.1 connect-interface LoopBack 0
3、保证IBGP下一跳可达
在EBGP之间建立对等邻居时，由于它们之间数据传输需经2跳，因此需做如下设置
[R2-bgp] peer 3.3.3.3 ebgp-max-hop 2
4、BGP属性
路由器发送关于目标网络的BGP更新消息，更新的度量值被称为路径属性。属性可以是公认的或可选的、强制的或自由决定的、传递的或非传递的。属性也可以是部分的。并非组织的和有组合的都是合法的，路径属性分为4类：公认必遵、公认自决、可选过渡、可选非过渡。
公认属性：
是公认所有BGP实现都必须识别的属性，这些属性被传递给BGP邻居。
公认强制属性必须出现在路由描述中，公认自由决定属性可以不出现在路由描述中。
可选属性：
非公认属性被称为可选的，可选属性可以是传递的或非传递的。
可选属性不要求所有的BGP实现都支持。
对于不支持的可选传递属性，路由器将其原封不动的传递给其他BGP路由器，在这种情况下，属性被标记为部分的。
对于可选非传递属性，路由器必须将其删除，而不将其传递给其他BGP路由器。
5、BGP选路原则
1、优选具有最大Weight值的路由
2、优选具有最大Local_Preference值的路由
3、优选起源于本地的路由（如本地network、aggregate或redistribute的）即下一跳是0.0.0.0（在BGP表中，本路由器通告的路由的下一跳为0.0.0.0）
4、优选AS-Path最短的路由
5、Origin（IGP>EGP>incomplete）
6、优选MED最小的路由，默认情况下仅有当所有备选路由来自同一AS才会比较MED
7、优选EBGP邻居发来的路由（相对于IBGP邻居学过来的），在联邦EBGP和IBGP中首选联邦EBGP路由
8、优选到BGP next_hop 最近的邻居
9、执行等价负载均衡（如果有多条来自相同相邻AS的路由并通过Maximum-paths 使多条路径可用，则将所有开销相同的路由放入本地路由表）
10、优选最老的EBGP路由，EBGP路由接收的顺序（此条主要对EBGP路由起效，基本不用，不好确定）
11、BGP邻居的RID越小越优先
12、优选cluster_list最短的路由
13、选择邻居IP地址（BGP的neighbor配置中的那个地址）最小的路由
什么是BGP？
BGP（ Border Gateway Protocol，边界网关协议）是一个路径矢量路由协议，和传统的基于下一跳的IGP协议不同，它是基于AS（自治系统）的协议。BGP属于外部网关路由协议，它解决的是AS之间的选路问题，如果把一个城市比作一个自治系统，那么像RIP、OSPF等协议就相当于该城市的公交车或地铁，而BGP则是火车，运行在城市之间。
什么是自治系统？
自治系统（ Autonomous System，AS ）是由同一个技术管理机构管理、使用统一选路策略（ 运行同一动态路由协议 ）的一组路由器的集合，自治系统的编号取值范国为1~ 65535。其中1~64511是互联网上注册的公有AS号类，类似公有IP地址，是全球唯一的且不可重复使用，64512－65535是私有AS号，类似于私有地址，可以重复使用但是互联网上不可以被使用。
认识IGP、EGP、IBGP、EBGP？
IGP：即自治系统内部的路由协议，主要包含RIPv1／v2、OSPF、ISIS、EIGRP（思科私有协议），IGP是运行在AS内部的路由协议，它解决AS内部的选路问题，其主要作用是发现、计算路由。
EGP：即自治系统之间的路由协议，通常指BGP。EGP是运行在AS与AS之间的路由协议，它解决的是AS之间的选路问题，BGP的主要作用是控制路由的传播和选择最优路由。
IBGP和EBGP所定义于BGP（EGP）里的邻居关系
IBGP：同一个AS内部的BGP邻居关系，IBGP邻居通常是指运行BGP协议的对等体两端均在同一个AS域内，属于同一个 BGP AS内部。
EBGP：AS之间的BGP邻居关系，EBGP邻居通常是指运行BGP协议的对等体两端分别在不同的AS内。
如下图所示
总结动态路由分类
按自治系统分类可以分为：
IGP、EGP（BGP）
按协议类型分类可以分为距离矢量路由协议，链路状态路由协议
距离矢量路由协议： RIPv1／v2、BGP（路径矢量协议）、EIGRP（高级的距离矢量协议）
链路状态路由协议： OSPF、ISIS
🆗，上面都了解以后，开始学习BGP
BGP的特性
传输协议：TCP，端口号179
BGP是外部路由协议，用来在AS之间传递路由信息
是一种增强的路径矢量路由协议
拥有可靠的路由更新机制，无环路协议设计
具备丰富的 Metric度量方法
无须周期性更新
路由更新时只发送增量路由
周期性发送 Keepalive报文，以保持TCP连通性
BGP的工作原理
BGP是跨公网，跨自治系统的路由协议，可以在自治系统之间学习路由。BGP的动态学习路由也是基于邻居，只有邻居关系正常，BGP才可以正常工作。
BGP邻居关系
运行BGP的路由器通常被称为 BGPspeaker（发言者），相互之间传递报文的 Speaker之间互称为对等体（ Peer ），BGP邻居关系的建立、更新和删除是通过对等体之间交互5种报文、6种状态机和5个表等信息来完成的，最终形成BGP邻居
BGP的邻居关系是基于TCP的，也就是说只要 TCP／IP可达，无论是否直连，BGP对等体彼此之间就可以建立邻居关系
BGP的5种报文
报文 | 作用 |
open | 建立BGP对等体之间的连接 |
update | 更新增量路由 |
notification | 检测错误状态，报错 |
route-refresh | 告知对等体本地支持的路由刷新能力 |
keepalive | 周期性的发送，保持有效的连接 |
BGP的6种状态机
状态机 | 动作 |
idle | 初始状态，拒绝任何连接 |
connect | 连接态，等待tcp连接的建立 |
active | 活跃态，尝试tcp的连接 |
opensent | 检查态，检查收到的open报文，如果报文正确转到下一连接状态openconfirm；如果报文错误，转到idle |
openconfirm | 等待态，等待对等体的keepalive或notification报文，如果是keepalive就进入到established；如果是notification就回到idle |
established | 建立态，对等体之间正常收发信息 |
通告BGP路由的方法
BGP路由是通过BGP命令通告而成的，而通告BGP路由的方法有两种： Network和 Import
使用 Network命令可以将当前设备路由表中的路由（ 非BGP ）发布到BGP路由表中并通告给邻居。需要特别注意的是， network的对象是路由条目
[r1]bgp 100
[r1-bgp]network 1.1.1.1 32
[r1-bgp]network 192.168.100.0 24
使用Import命令可以将所学习到的路由信息重分发到BGP路由表中，是BGP宣告路由的一种方式，可以引入BGP的路由包括直连路由、静态路由及动态路由协议学习的路由。和 Network方式的区别是，Import的对象是某种动态路由协议，而不是路由条目
[R2]bgp 100
[R2-bgp]import-route ospf 110
保证IBGP下一跳可达
在AS边缘的BGP设备，会接收到它的EBGP对等体邻居传递过来的BGP路由信息,因为EBGP邻居接收到的BGP路由信息中下一跳改变，而在同一个AS内通过IBGP邻居接收过来的BGP路由信息中的下一跳不会改变
如下图所示：
在不同AS里面，他们呢属于EBGP邻居，R2，R3的下一跳都正常；
在同一AS中，R3，R4是IBGP邻居，下一跳都会指向R2，这样R4就会有问题
解决办法是在R3上宣称下一跳为R3自己，那么R4看到的下一跳就变成34.1.1.3，而34.1.1.3可以通过IGP（ospf）学习到（图中是直连），从而解决了路由无效的问题
[R3]bgp 300
[R3-bgp]router-id 3.3.3.3
[R3-bgp]peer 23.0.0.2 as-number 200
[R3-bgp]peer 34.1.1.4 as-number 300
[R3-bgp]peer 34.1.1.4 next-hop-local
BGP的属性
BGP的常用属性有 Origin、AS－PATH、Next－Hop、Local－Pref和MED等
属性 | 作用 |
origin属性 | 用来定义路径信息的来源，标记一条路由是怎么成为BGP路由的 |
AS－PATH（AS路径）属性 | 记录了某条路由从本地到目的地址所要经过的所有AS编号，且离本设备最近的AS号在最前面 |
Next－Hop（下一跳） | IGP中的下一跳描述的是下一个路由器，而BGP中的下一跳描述的是下一个AS |
Local－Pref属性 | 标识BGP路由的优先级，用于判断流量离开AS时的最佳路由 |
med属性 | 判断流量进入邻居AS时的最佳路由，其他条件相同的情况下，将优先选择MED值较小者作为最佳路由 |
BGP选路的规则
Local－Preference优先级以数值高的路由优先
聚合路由优先级高于非聚合路由
本地通过 Network命令引入的路由的优先级高于本地通过 Import－route命令引入的路由
AS路径长度最短（最少个数）的路径优先级高
比较 Origin属性，IGP优先级高于EGP，EGP优先级高于 Incomplete
选择MED优先级较小的路由
EBGP路由优先级高于IBGP路由
下面，再看一个BGP的实验
BGP实验
使PC1可以ping通PC2
然后修改BGP属性来改变路径
r1配置端口并建立对等体
[r1]int g0/0/0
[r1-GigabitEthernet0/0/0]ip add 10.0.12.1 24
[r1-GigabitEthernet0/0/0]
[r1-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[r1-GigabitEthernet0/0/1]ip add 10.0.13.1 24
[r1]int g0/0/2
[r1-GigabitEthernet0/0/2]ip add 192.168.100.254 24
[r1-LoopBack0]ip add 1.1.1.1 32
[r1-LoopBack0]q
## 创建对等体
[r1]bgp 100
[r1-bgp] router-id 1.1.1.1
[r1-bgp] peer 10.0.12.2 as-number 200
[r1-bgp] peer 10.0.13.2 as-number 200
[r1-bgp]network 1.1.1.1 32
[r1-bgp]network 192.168.100.0 24
r2添加端口并创建对等体
[r2]int g0/0/0
[r2-GigabitEthernet0/0/0]ip add 10.0.12.2 24
[r2-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[r2-GigabitEthernet0/0/1]ip add 10.0.24.1 24
[r2]int LoopBack 0
[r2-LoopBack0]ip add 2.2.2.2 32
[r2]ospf 110
[r2-ospf-110]area 0
[r2-ospf-110-area-0.0.0.0]network 10.0.24.0 0.0.0.255
[r2-ospf-110-area-0.0.0.0]network 2.2.2.2 0.0.0.0
## 建立对等体
[r2]bgp 200
[r2-bgp]router-id 2.2.2.2
[r2-bgp]peer 10.0.12.1 as-number 100
[r2-bgp]peer 10.0.24.2 as-number 200
[r2-bgp]peer 10.0.24.2 next-hop-local
[r2-bgp]q
r3添加端口并创建对等体
[r3]int g0/0/0
[r3-GigabitEthernet0/0/0]ip add 10.0.13.2 24
[r3-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[r3-GigabitEthernet0/0/1]ip add 10.0.34.1 24
[r3]int LoopBack 0
[r3-LoopBack0]ip add 3.3.3.3 32
[r3]ospf 110
[r3-ospf-110]area 0
[r3-ospf-110-area-0.0.0.0]network 10.0.34.0 0.0.0.255
[r3-ospf-110-area-0.0.0.0]network 3.3.3.3 0.0.0.0
## 建立对等体
[r3]bgp 200
[r3-bgp]router-id 3.3.3.3
[r3-bgp]peer 10.0.13.1 as-number 100
[r3-bgp]peer 10.0.34.2 as-number 200
[r3-bgp]peer 10.0.34.2 next-hop-local
r4添加端口并创建对等体
[r4]int g0/0/0
[r4-GigabitEthernet0/0/0]ip add 10.0.24.2 24
[r4-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[r4-GigabitEthernet0/0/1]ip add 10.0.34.2 24
[r4]int g0/0/2
[r4-GigabitEthernet0/0/2]ip add 172.16.46.254 24
[r4]int LoopBack 0
[r4-LoopBack0]ip add 4.4.4.4 32
[r4]ospf 110
[r4-ospf-110]area 0
[r4-ospf-110-area-0.0.0.0]network 10.0.24.0 0.0.0.255
[r4-ospf-110-area-0.0.0.0]network 10.0.34.0 0.0.0.255
[r4-ospf-110-area-0.0.0.0]network 172.16.46.0 0.0.255.255
## 建立对等体
[r4]bgp 200
[r4-bgp]router-id 4.4.4.4
[r4-bgp]peer 10.0.24.1 as-number 200
[r4-bgp]peer 10.0.34.1 as-number 200
[r4-bgp]network 4.4.4.4 32
[r4-bgp]network 172.16.46.0 24
配置完成
在r1查看路由如下
＊代表有效的路由，＞代表最优的路由，只有最优的路由才会最终放入路由表中
ping通测试
修改优先级属性来修改r1到r4的路径
[r3]route-policy lop permit node 10
Info: New Sequence of this List.
[r3-route-policy]apply local-preference 222
[r3-route-policy]q
[r3]bgp 200
[r3-bgp]peer 10.0.34.2 route-policy lop export
[r3]q
<r3>reset bgp all # 刷新bgp路由表
修改AS－PATH属性控制选路
自己指定经过那些AS
[R2]route-policy as permit node 10
Info: New Sequence of this List.
[R2-route-policy]apply as-path 100 200 300 additive
[R2-route-policy]quit
[R2]bgp 200
[R2-bgp]peer 10.0.24.2 route-policy as export
[R2-bgp]quit
[R2]quit
<R2>reset bgp all
修改完r4查看路由表如下
通过MED属性控制选路
[R2]route-policy med permit node 20
Info: New Sequence of this List.
[R2-route-policy]apply cost + 500
[R2-route-policy]quit
[R2]bgp 200
[R2-bgp]peer 10.0.12.1 route-policy med export
[R2-bgp]quit
在r1查看路由表如下
注：这里只是演示怎么修改，上面也能看出，修改完不一定是最优的路径，所以，你在公司里面一定要根据实际情况。
