BGP——边界网关协议（汇总）

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waldosia 2021-11-09 22:13:45 ©著作权

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一、BGP基本概念

==BGP ( Border Gateway Protocol ) ---边界网关协议，是一种实现自治系统AS(AutonomousSystem)之间的路由可达，选择最佳路由的距离矢量路由协议。== BGP 系统的主要功能是和其他的 BGP 系统交换网络可达信息。网络可达信息包括列出的自治系统（AS）的信息。这些信息有效地构造了 AS 互联的拓扑图并由此清除了路由环路，同时在 AS 级别上可实施策略决策。

1、自治系统AS

AS是指由同一个技术管理机构管理、使用统一选路策略的一些路由器的集合。 BGP网络中的每个As都被分配一个唯一的AS号，用于区分不同的AS。 AS号分为2字节AS号和4字节AS号，其中2字节AS号的范围为1至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。4字节AS号的范围为1至4294967295，支持4字节AS号的设备能够与支持2字节AS号的设备兼容。IANA(互联网数字分配机构)负责AS号的分发。

中国电信163 AS号: 4134
中国电信CN2 AS号：4809
中国网通 AS号：9929

2、BGP路田协议的特点:

(1)、BGP能够承载大批量的路由信息，能够支撑大规模网络。 (2)、 BGP使用TCP作为其传输层协议(监听端口号为179)，提高了协议的可靠性。 (3)、BGP是外部路由协议，用来在AS之间传递数据，对稳定性要求非常高。因此用TCP协议的高可靠性来保证BGP协议的稳定性。 (4)、BGP的对等体之间必须逻辑上连通，并进行TCP连接。目的端口号为179，本地端口号任意。 (5)、BGP对等体和IGR对等体不同，BGP对等体(Peer) 是指使用TCP建立连接的两端，而非与IGP同概念的直连邻居，只要TCP能够建立连接并不一定需要直连。 (6)、BGP本身只负责控制路由，数据转发依然靠静态或IGP路由。 (7)、BGP支持无类别域间路由CIDR。 (8)、路由更新时，BGP只发送更新的路由，大大减少了BGP传播路由所占用的带宽，适用于Internet上传播大量的路由信息。 (9)、BGP是一种增强的距离矢量路由协议，从设计上避免了环路的发生。 (10)、AS之间: BGP通过携带AS Path信息标记途经的AS,带有本地AS号的路由将被丢弃，从而避免了域间产生环路。 (11)、AS内部: BGP在AS 内学到的路由不会再通告给AS内的BGP邻居，避免了AS内产生环路。 (12)、BGP提供了丰富的路由策略，能够对路由实现灵活的过滤和选择。 (13)、BGP提供了防止路由振荡的机制(路由衰减)，有效提高了Internet网络的稳定性。 (14)、BGP易于扩展，能够适应网络新的发展(ipv4单/组播、 vpv4单/组播)。主要是通过TLV进行扩展。

3、BGP分类

BGP按照运行方式分为==EBGP== ( External/Exterior BGP) 和==IBGP== ( Internal/Interior BGP)

++EBGP++:运行于不同As之间的BGP称为EBGP。为了防止As间产生环路，当BGP设备接收EBGP对等体发送的路由时，会将带有本地AS号的路由丢弃。
++IBGP++:运行于同一AS内部的BGP称为IBGP。为了防止As内产生环路，BGP设备不将从IBGP对等体学到的路由通告给其他IBGP对等体，并与所有IBGP对等体建立全连接。为了解决IBGP对等体的连接数量太多的问题，BGP设计了路由反射器和BGP联盟。 ::: hljs-center

BGP分类

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4、IBGP水平切割

从IBGP收到的路由不会通过给另一个IBGP。（控制层面）由于防环机制的存在，BGP中间途径的路由器不会获知外部的路由。黑洞举例：假设（A）-EBGP-（B-C-E）-EBGP-（F），B和E建立IBGP，此时A ping F不会通，因为A查去往F得仍给B，B查去往F需要扔给E（假设E开了nexthopself），递归查找经过C/D去E，但包到了C/D后就丢弃了，因为C/D没有路由去往F。 ::: hljs-center

IBGP水平切割

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5、BGP的路由器号(Router-ID) :

BGP的Router-ID是一个用于标识BGP设备的32位值，通常是IPv4地址的形式，在BGP 会话建立时发送的open报文中携带。对等体之间建立BGP会话时，每个BGP设备都必须有唯一的Router ID，否则对等体之间不能建立BGP连接。BGR的Router- ID在BGp网络中必须是唯一的，可以采用手工配置，也可以让设备自动选取。缺省情况下，BGP选择设备上的Loopback接口的IPv4地址作为BGP的Router-ID。如果设备上没有配置Loopback接口，系统会选择接口中最大的IPv4地址作为BGP的Router-ID。一旦选出Router-ID，除非发生接口地址删除等事件，否则即使配置了更大的地址，也保持原来的Router-ID。

6、BGP工作原理

BGP对等体的==建立==、==更新== 和 ==删除==等交互过程主要有五种报文、六种状态机和九个原则。

(1)、 BGP的五种报文:

BGP对等体间通过以下5种报文进行交互，其中Keepalive报文为周期性发送，其余报文为触发式发送:

==open报文==:用于协商BGP对等体的各项参数，主要包括BGP版本(V4)、AS号等信息，建立BGP对等体连接。 open是TCP连接建立后发送的第一个报文
==Update报文==:用于在对等体之间交换路由信息。连接建立后，有路由需要发送或者路由变化时，发送Update通告对端可达或者撤销路由信息及路径属性。
==Notification报文==:用于中断BGP连接。当BGP在运行中发现错误时，发送Notification报文通告BGP对端，随后与之相关的邻居关系将被关闭。
==Keepalive报文==:用于保持BGP连接。( 保活) 定时发送Keepalive报文以保持BGP对等体关系的有效性。响应收到的正确的open报文
==Route-refresh报文==:用于在改变路由策略后软复位BGP路由表请求对等体重新发送路由信息。只有支持路由刷新(Route-refresh) 能力的BGP设备会发送和响应此报文。

(2)、BGP的六种状态机

BGP对等体的交互过程中存在==六种状态机==:空闲（Idle）、连接（Connect）、活跃（Active）、Open报文已发送（OpenSent）、Open报文已确认（OpenConfirm） 和 连接已建立（Established）。在BGP对等体建立的过程中，通常可见的3个状态是: Idle、Active和Established。

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BGP的6种状态机

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1）、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。

只有在收到本设备的Start事件后，BGP才开始尝试和其它BGP对等体进行TCP连接，并转至Connect状态。

2）、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，反复尝试连接。
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。

3）、在Active状态下，BGP总是在试图建立TCP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。

4）在OpenSent状态下，BGP等待对等体的Open报文，并对收到的Open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。

5）、在OpenConfirm状态下，BGP等待Keepalive或Notification报文。

如果收到Keepalive报文，则转至Established状态，如果收到Notification报文，则转至Idle状态。

6）、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Keepalive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Idle状态。
如果收到Notification报文，那么BGP转至Idle状态。
如果收到TCP拆链通知，那么BGP断开连接，转至Idle状态。Route-refresh报文不会改变BGP状态。

（3）、BGP对等体之间的九大交互原则:

BGP设备将最优路由加入BGP路由表，形成BGP路由。BGP设备与对等体建立邻居关系后，采取以下交互原则:

从IBGP对等体获得的BGP路由，BGP设备只发布给它的EBGP对等体；
从EBGP对等体获得的BGP路由，BGP设备发布给它所有EBGP和IBGP对等体；
当存在多条到达同一目的地址的有效路由时，BGP设备只将最优路由发布给对等体；
路由更新时，BGP设备只发送更新的BGP路由；
所有对等体发送的路由，BGP设备都会接收；
所有EBGP对等体在传递过程中下一跳改变；
所有IBGP对等体在传递过程中下一跳不变；
默认EBGP传递时TTL值为1；
默认IBGP传递时TTL值为255。

7、命令配置

ibgp配置
[R1]bgp (bgp编号)
[R1-bgp]router-id (router-id)
[R1-bgp]peer (同一个AS中其他对等体的回环口IP地址) as-number （所属的AS编程）
[R1-bgp]peer （同一个AS中其他对等体的回环口IP地址） connect-interface LoopBack0（配置的回环口）
更新发送bgp报文的接口为loopback0接口

ebgp配置
[R1]bgp (bgp编号)
[R1-bgp]router-id (router-id)
[R1-bgp]peer (另一个AS的EBGP的回环口IP地址) as-number （ebgp邻居所属的AS编程）
[R1-bgp]peer （另一个AS的EBGP的回环口IP地址） connect-interface LoopBack0（配置的回环口）
[R1-bgp]peer （另一个AS的EBGP的回环口IP地址） ebgp-max-hop （最大跳数）
注：ebgp报文允许的最大跳数最小应改为2（默认为1），其不是直连loopback0接口

[R1-bgp]peer （同一个AS中其他对等体的回环口IP地址）next-hop-local
ASBR从ebgp邻居学习到的路由传递给ibgp邻居时，路由下一跳改为自己
[R1-bgp]network （自己的回环接口IP地址）
ebpg用于配置静态路由或IGP路由的回环网口IP需要在两端ebgp都宣告
[R1-bgp]network （学习到的邻居路由）
宣告指定的从本区域ibgp邻居学到的路由给ebgp邻居

[R1]ip route-static (ebgp邻居的回环口IP地址) (ebgp邻居的回环口子网掩码) （对面路由器的接口）两个AS间运行静态路由

查看命令
1、display bgp peer ###查看bgp的对等信息Established为成功建立
2、display bgp routing-table ##查看bgp的路由表信息

8、 BGP选路规则与负载分担

==BGP选路原则==

1）、如果此路由的下一跳不可达，忽略此路由

2）、优选具有最大Local_ Preference的路由

3）、优选起源于本地的路由

4）、优选AS_ Path最短的路由

5）、Origin ( IGP > EGP > Incomplete )

6）、优选MED最小的路由

7）、优选EBGP对等体所通告的路由

8）、优选到Next_ Hop的IGP度量值最小的路由

9）、BGP路由负载分担

10）、优选Cluster_ List 最短的路由

11）、优选Router-ID最小的BGP对等体发来的路由

12）、优选Peer-IP地址最小的对等体发来的路由

13）、比较发起人_ID(如果没有_riginator_ID，则用路由器_ID比较)，选择数值较小的路径

14）、比较对等体的IP地址，选择IP地址数值最小的路径

当以上全部相同，则为“等价路由”，可以负载分担 ==注：AS_PATH必须一致；当负载分担时，以下3条原则无效==

优选Cluster_List最短的路由
优选Originator_ID 或者Router ID最小的路由器发布的路由
比较对等体的IP地址，选择IP地址数值最小的路径

九个影响BGP选路的重要参数，分别为：

Preferred Value
LOCAL_PREF
AS_PATH
ORIGIN
MED
邻居类别是EBGP还是IBGP
IGP内部开销值
Cluster List /ROUTER_ID
COMMUNITY ==以上参数都能直接地影响BGP的路径选择，其中我们常用的参数分别为LOCAL_PREF, AS_PATH和MED属性。==

9、BGP扩展特性

（1）、BGP安全特性：

==MD5==：BGP使用TCP作为传输层协议，为提高BGP的安全性，可以在建立TCP连接时进行MD5认证。但BGP的MD5认证并不能对BGP报文认证，它只是为TCP连接设置MD5认证密码，由TCP完成认证。如果认证失败，则不建立TCP连接。 ==GTSM（Generalized TTL Security Mechanism 即通用TTL安全保护机制）==：使能BGP的GTSM策略后，接口板对所有BGP报文的TTL值进行检查。根据实际组网的需要，对于不符合TTL值范围的报文，GTSM可以设置为通过或丢弃。配置GTSM缺省动作为丢弃时，可以根据网络拓扑选择合适的TTL有限值范围，不符合TTL值范围的报文会被接口板直接丢弃，这样就避免了网络不法分子模拟的“合法”BGP报文占用CPU。该功能与EBGP多跳互斥。限制从对等体接收的路由数量，防止资源耗尽。 ==AS_Path长度保护==。通过在入口和出口两个方向对AS_Path的长度进行限定，直接丢弃AS_Path超限的报文。

（2）、路由衰减（EBGP）

路由衰减（Route Dampening）用来解决路由不稳定的问题，即路由表中的某条路由反复消失和重现，也就是路由振荡。多数情况下，BGP协议都应用于复杂的网络环境中，路由变化十分频繁。为了防止持续的路由振荡带来的不利影响，BGP使用路由衰减来抑制不稳定的路由。

二、BGP属性选路配置(3种常用方法)

1、根据local-prefernce控制选路 (越大越优)

为公认自决属性，用于告诉AS中的路由器，哪条路径是离开AS的首选路径
Local-Preference属性只能在IBGP对等体间传递(除非做了策略否则Local-Preference值在IBGP对等体间传递过程中不会丢失)，而不能在EBGP对等体间传递如果在EBGP对等体间收到的路由的路径属性中携带了Local-Preference，则会触发Notifacation报文，造成会话中断:
但是可以在AS边界路由器上使用Import方向的策略来修改Local-Preference属性值。也就是在收到路由之后，在本地为路由赋予Local-Preference.

2、使用AS-PATH属性控制选路(越少越优)

为公认必遵属性是前往目标网络的路由经过的AS号列表
作用:确保路由在EBGP对等体之间传递无环:另外也作为路由优选的衡量标准之一:
路由在被通告给EBGP对等体时，路由器会在该路由的AS_ Path中追加上本地的AS号:路由被通告给IBGP对等体时，AS-path不会发生改变
使用route-policy修改BGP路由的AS-Path:apply as-path xxx additive 在已有AS-Path基础上追加xxx apply as-path xxx overwrite 将已有AS-Path值替换(覆盖)成xxx apply as-path none overwrite 清空路由的AS-Path属性
使用route-policy修改BGP路由的AS-Path时，可以在EBGP对等体之间改变EBGP路由的AS-Path属性，从而影响BGP路由的优选。在华为路由器上，在IBGP对等体之间，也可以使用route-policy修改BGP路由的AS-Path。无论何种场景，改变BGP路由的AS-Path都必须十分谨慎，建议跟上一个经过的AS号保持一致。
Bestroute as-path-ignore命令用来配置BGP在选择最优路由时忽略AS路径属性。配置该命令后，BGP将不比较AS路径的长度。缺省情况下，长度更小者优。