BGP路由技术
- 一、 BGP概述
- 1.1 AS的概念
- 1.2 BGP概念
- 1.3 BGP的特点:
- 1.4 BGP分类:
- 二、 BGP的工作原理
- 2.1 五种报文
- 2.2 六种状态机
- 2.3 BGP对等体之间交互原则(九个原则)
- 2.4 建立对等体注意点
- 三、 BGP的配置
- 3.1 常用命令
- 3.2 实验
一、 BGP概述
1.1 AS的概念
自治系统( Autonomous System , AS} , 指的是在同一个组织管理下、使用相同策略的设备的集合。不同AS通过AS号区分,AS号取值范围1 - 65535,其中64512 - 65535是私有AS号。IANA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。
总结来说就是:
- 同一个技术管理机构管理
- 统一选路策略
- 路由器的集合
1.2 BGP概念
边界网关协议( Border Gateway Protocol , BGP )是一种实现自治系统AS之间的路由可达,并选择最佳路由的矢量性协议。早期发布的三个版本分别是BGP-1 ( RFC1105 )、BGP-2 ( RFC1163 )和BGP-3 ( RFC1267 ) , 1994年开始使用BGP-4(RFC1771) , 2006年之后单播IPv4网络使用的版本是BGP-4 (RFC4271 ) , 其他网络使用的版本是MP-BGP ( RFC4760 )。
1.3 BGP的特点:
BGP的主要特点如下列表格:(重点标红)
序号 | 特点 |
1 | 能够承载大批量的路由信息,能够支撑大规模网络 |
2 | 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 | 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IGP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本身只负贵控制路由,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,适用于在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 |
1.4 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。
- 两台路由器之间要建立EBGP对等体关系,必须满足两个条件:
- 两个路由器所属AS不同(也即AS号不同)。
- 在配置BGP时,Peer命令所指定的对等体IP地址要求路由可达,并且TCP连接能够正确建立。
- 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。
BGP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。
二、 BGP的工作原理
BGP对等体的建立、更新和删除等交互过程主要有5种报文、6种状态机和9个原则。
2.1 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。
报文名称 | 作用 | 描述 |
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0pen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 |
2.2 六种状态机
BGP对等体的交互过程中存在6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)
- 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。
- 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0pen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。 - 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Act ive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。 - 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0pen报文正确,那么BGP发送Keepalive报文,并转至OpenConfi rm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。 - 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。 - 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。
2.3 BGP对等体之间交互原则(九个原则)
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
- 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
2.4 建立对等体注意点
- 直连建立对等体需要注意的点
建立IBGP对等体时要让下一跳可达,处于边界的IBGP对等体需要将下一跳指向自己,这样才能建立IBGP对等体 - 用环回口建立邻居需要注意的点
需要修改更新源,默认更新源是物理口,需要修改成环回口。
- 建立IBGP对等体时要保障下一跳可达,处于边界的IBGP对等体需要将下一跳指向自己,这样才能建立IBGP对等体
- 建立EBGP对等体时因为EBGP只能传一 -跳,因而,在建立EBGP对等体时,需要修改EBGP多跳的跳数为2以上(自己环回到对端环回是两跳,默认一跳)
- 关于为什么要用环回口建邻居
原因是环回口稳定,只要路由器启动着,环回口就不DOWN,而物理链路可能会受线路或者接口等因素的影响导致对等体关系有问题,因而一般BGP建立对等体都是环回口来建。
三、 BGP的配置
3.1 常用命令
1、配置各路由器的IP地址
2、配置0SPF
[R7]ospf 1
[R7-ospf-1]area 0
[R7-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.0.24.0 0.0.0.255
[R7-ospf-1-area-0.0.0.0]network 7.7.7.7 0.0.0.0
配置BGP------
[R1]bgp 100 ###创建bgp编号为100 ( 也就是AS100 )
[R1 -bgp] router-id 1.1.1.1 ###配置BGP的Router ID
[R1 -bgp]peer 2.2.2.2 as-number 100 ##指定对等体的环回口IP地址及其所属的AS编号
[R1 -bgp]peer 2.2.2.2 connect- interface LoopBack0 ###更新发送bgp报文的接口为loopback0接口
[R3-bgp]peer 2.2.2.2 next-hop-local
#ASBR从ebgp邻居学习到的路由传递给ibgp邻居时, 修改该路由转发数据到对方AS的数据的下一跳为自己
[R3-bgp]peer 7.7.7.7 as-number 200 ### 此为ebgp邻居的AS编号
[R3-bgp]peer 7.7.7.7 connect- interface LoopBack0
[R3-bgp]peer 7.7.7.7 ebgp-max-hop 2
##两个AS之间用环回口建的邻居要将它们的邻居的最大跳数改为2,默认的是1(因为不是直连而是用loopback0接口,需要经过2
个路由,而默认EBGP传递时TTL值为1)
3.2 实验
要求:配置BGP实现R1和R7路由器通信
路由器R1配置如下:
//修改名称
[Huawei]sys R1
//进入接口0/0/0
[R1]int g0/0/0
//配置IP
[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip add 10.0.0.1 24
[R1-GigabitEthernet0/0/0]q
//进入环回地址配置
[R1]int loop 0
//配置IP
[R1-LoopBack0]ip add 1.1.1.1 32
[R1-LoopBack0]q
//启动RIP
[R1]rip
//启动版本2
[R1-rip-1]v 2
//关闭自动汇总
[R1-rip-1]undo summary
//宣告网段
[R1-rip-1]network 10.0.0.0
[R1-rip-1]network 1.0.0.0
[R1-rip-1]q
//创建BGP,编号为100
[R1]bgp 100
//对等体的环回地址和所属bgp编号
[R1-bgp]peer 2.2.2.2 as-number 100
//更新发送bgp报文的接口为loopback0接口
[R1-bgp]peer 2.2.2.2 connect-interface loopBack 0
路由器R2配置如下:
//进入视图模式
<Huawei>sys
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
//修改名称
[Huawei]sys R2
//进入接口0/0/0
[R2]int g0/0/0
//配置IP
[R2-GigabitEthernet0/0/0]ip add 10.0.0.2 24
//进入接口0/0/1
[R2-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
//配置IP
[R2-GigabitEthernet0/0/1]ip add 20.0.0.2 24
//进入环回地址配置
[R2-GigabitEthernet0/0/1]int loop 0
//配置ip地址
[R2-LoopBack0]ip add 2.2.2.2 32
[R2-LoopBack0]q
//开启RIP
[R2]rip
//选择版本2
[R2-rip-1]version 2
//关闭自动汇总
[R2-rip-1]undo summary
//宣告直连网段和环回地址对应的网段
[R2-rip-1]network 10.0.0.0
[R2-rip-1]network 20.0.0.0
[R2-rip-1]network 2.0.0.0
[R2-rip-1]q
//常见bgp,编号为100
[R2]bgp 100
//对等体R1的环回地址和所属bgp编号
[R2-bgp]peer 1.1.1.1 as-number 100
//更新发送bgp报文的接口为loopback0接口
[R2-bgp]peer 1.1.1.1 connect-interface loop 0
//修改该路由转发数据到对方AS的数据的下一跳为自己(因为ASBR从ebgp邻居学习到的路由传递给ibgp邻居的)
[R2-bgp]peer 1.1.1.1 next-hop-local
//对等体R3的环回地址和所属bgp编号
[R2-bgp]peer 3.3.3.3 as-number 200
//更新发送bgp报文的接口为loopback0接口
[R2-bgp]peer 3.3.3.3 connect-interface loop 0
//修改最大跳数为2(两个AS之间用环回口建的邻居要将它们的邻居的最大跳数改为2,默认的是1)
[R2-bgp]peer 3.3.3.3 ebgp-max-hop 2
[R2-bgp]q
//配置静态路由
[R2]ip route-static 3.3.3.3 32 20.0.0.3
//进入编号为100的bgp
[R2]bgp 100
//宣告bgp为100的所有路由器环回地址ip
[R2-bgp]network 1.1.1.1 32
[R2-bgp]network 3.3.3.3 32
[R2-bgp]network 2.2.2.2 32
路由器R3配置如下:
//进入视图模式
<Huawei>sys
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
//修改名称
[Huawei]sys R3
//进入接口
[R3]int g0/0/0
//配置ip
[R3-GigabitEthernet0/0/0]ip add 30.0.0.3 24
//进入接口
[R3-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
//配置ip
[R3-GigabitEthernet0/0/1]ip add 20.0.0.3 24
//进入环回地址配置
[R3-GigabitEthernet0/0/1]int loop 0
//配置环回地址ip
[R3-LoopBack0]ip add 3.3.3.3 32
[R3-LoopBack0]q
//开启OSPF
[R3]ospf
//进入area 0
[R3-ospf-1]area 0
//宣告直连网段和环回地址
[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 20.0.0.0 0.0.0.255
[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 30.0.0.0 0.0.0.255
[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 3.3.3.3 0.0.0.0
[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]q
[R3-ospf-1]q
//创建编号为200的bgp
[R3]bgp 200
//对等体R4的环回地址和所属bgp编号
[R3-bgp]peer 4.4.4.4 as-number 200
//更新发送bgp报文的接口为loopback0接口
[R3-bgp]peer 4.4.4.4 connect-interface loop 0
//修改该路由转发数据到对方AS的数据的下一跳为自己
[R3-bgp]peer 4.4.4.4 next-hop-local
//对等体R2的环回地址和所属bgp编号
[R3-bgp]peer 2.2.2.2 as-number 100
//更新发送bgp报文的接口为loopback0接口
[R3-bgp]peer 2.2.2.2 connect-interface loop 0
//设置最大跳数为2
[R3-bgp]peer 2.2.2.2 ebgp-max-hop 2
//对等体R5的环回地址和所属bgp编号
[R3-bgp]peer 5.5.5.5 as-number 200
//更新发送bgp报文的接口为loopback0接口
[R3-bgp]peer 5.5.5.5 connect-interface loop 0
//修改该路由转发数据到对方AS的数据的下一跳为自己
[R3-bgp]peer 5.5.5.5 next-hop-local
[R3-bgp]q
//配置静态路由
[R3]ip route-static 2.2.2.2 32 20.0.0.2
//进入编号为200的bgp
[R3]bgp 200
//宣告bgp为200的所有路由器环回地址和邻居路由器的环回地址
[R3-bgp]network 2.2.2.2 32
[R3-bgp]network 4.4.4.4 32
[R3-bgp]network 5.5.5.5 32
[R3-bgp]network 3.3.3.3 32
路由器R4配置如下:(注释同上诉路由器相似)
<Huawei>sys
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sys R4
[R4]int g0/0/0
[R4-GigabitEthernet0/0/0]ip add 30.0.0.4 24
[R4-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[R4-GigabitEthernet0/0/1]ip add 40.0.0.4 24
[R4-GigabitEthernet0/0/1]int loop 0
[R4-LoopBack0]ip add 4.4.4.4 32
[R4-LoopBack0]q
[R4]ospf
[R4-ospf-1]area 0
[R4-ospf-1-area-0.0.0.0]network 30.0.0.0 0.0.0.255
[R4-ospf-1-area-0.0.0.0]network 40.0.0.0 0.0.0.255
[R4-ospf-1-area-0.0.0.0]network 4.4.4.4 0.0.0.0
[R4-ospf-1-area-0.0.0.0]q
[R4-ospf-1]q
[R4]bgp 200
[R4-bgp]peer 3.3.3.3 as-number 200
[R4-bgp]peer 3.3.3.3 connect-interface loop 0
[R4-bgp]peer 5.5.5.5 as-number 200
[R4-bgp]peer 5.5.5.5 connect-interface loop 0
[R4-bgp]
路由器R5配置如下:(注释和R3相同)
<Huawei>sys
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sys R5
[R5]int g0/0/1
[R5-GigabitEthernet0/0/1]ip add 40.0.0.5 24
[R5-GigabitEthernet0/0/1]int g0/0/0
[R5-GigabitEthernet0/0/0]ip add 50.0.0.5 24
[R5-GigabitEthernet0/0/0]int loop 0
[R5-LoopBack0]ip add 5.5.5.5 32
[R5-LoopBack0]q
[R5]ospf
[R5-ospf-1]area 0
[R5-ospf-1-area-0.0.0.0]network 40.0.0.0 0.0.0.255
[R5-ospf-1-area-0.0.0.0]network 50.0.0.0 0.0.0.255
[R5-ospf-1-area-0.0.0.0]network 5.5.5.5 0.0.0.0
[R5-ospf-1-area-0.0.0.0]q
[R5-ospf-1]q
[R5]bgp 200
[R5-bgp]peer 3.3.3.3 as-number 200
[R5-bgp]peer 3.3.3.3 connect-interface loo
[R5-bgp]peer 3.3.3.3 connect-interface LoopBack 0
[R5-bgp]peer 3.3.3.3 next-hop-local
[R5-bgp]peer 4.4.4.4 as-number 200
[R5-bgp]peer 4.4.4.4 connect-interface LoopBack 0
[R5-bgp]peer 4.4.4.4 next-hop-local
[R5-bgp]peer 6.6.6.6 as-number 300
[R5-bgp]peer 6.6.6.6 connect-interface LoopBack 0
[R5-bgp]peer 6.6.6.6 ebgp-max-hop 2
[R5-bgp]q
[R5]ip route-s
[R5]ip route-static 6.6.6.6 32 50.0.0.6
//进入编号为200的bgp
[R5]bgp 200
//宣告邻居路由器的环回地址
[R5-bgp]network 6.6.6.6 32
路由器R6配置如下:(注释和R2相同)
<Huawei>sys
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sys R6
[R6]int g0/0/0
[R6-GigabitEthernet0/0/0]ip add 50.0.0.6 24
[R6-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[R6-GigabitEthernet0/0/1]ip add 60.0.0.6 24
[R6-GigabitEthernet0/0/1]int loop 0
[R6-LoopBack0]ip add 6.6.6.6 32
[R6-LoopBack0]q
[R6]rip
[R6-rip-1]version 2
[R6-rip-1]undo summary
[R6-rip-1]network 50.0.0.0
[R6-rip-1]network 60.0.0.0
[R6-rip-1]network 6.0.0.0
[R6-rip-1]q
[R6]bgp 300
[R6-bgp]peer 7.7.7.7 as-number 300
[R6-bgp]peer 7.7.7.7 connect-interface LoopBack 0
[R6-bgp]peer 7.7.7.7 next-hop-local
[R6-bgp]peer 5.5.5.5 as-number 200
[R6-bgp]peer 5.5.5.5 connect-interface LoopBack 0
[R6-bgp]peer 5.5.5.5 ebgp-max-hop 2
[R6-bgp]q
[R6]ip route-static 5.5.5.5 32 50.0.0.5
[R6]bgp 300
[R6-bgp]network 6.6.6.6 32
[R6-bgp]network 7.7.7.7 32
[R6-bgp]network 5.5.5.5 32
路由器R7配置如下:(注释和R1 相同)
<Huawei>sys
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sys R7
[R7]int g0/0/1
[R7-GigabitEthernet0/0/1]ip add 60.0.0.7 24
[R7-GigabitEthernet0/0/1]int loop 0
[R7-LoopBack0]ip add 7.7.7.7 32
[R7-LoopBack0]q
[R7]rip
[R7-rip-1]version 2
[R7-rip-1]undo summary
[R7-rip-1]network 60.0.0.0
[R7-rip-1]network 7.0.0.0
[R7-rip-1]q
[R7]bgp 300
[R7-bgp]peer 6.6.6.6 as-number 300
[R7-bgp]peer 6.6.6.6 connect-interface LoopBack 0
测试结果:R1和R7 可以正常ping通
附:分析步骤,仅供学习参考