边界网关协议-BGP
- 一、AS系统
- 1、AS的概念
- 2、AS号类型
- 二、BGP概述
- 1、含义
- 2、特点
- 3、分类
- BGP的路由器号(Router-ID) :
- 三、BGP工作原理
- 1、五种报文
- 2、六种状态机
- 3、九个交互原则
- 4、建立对等体注意点
- 四、BGP选路原则
- 1、基础原则
- 2、选路方法
- 路由反射器
- 五、小实验
- 1、BGP小实验1
- 2、BGP小实验2
一、AS系统
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。
2、AS号类型
- 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。
1.中国电信163AS号:4134。
2.中国电信CN2AS号:4809。
3.中国网通AS号:9929。
二、BGP概述
1、含义
- 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 )。
2、特点
- BGP能够承载大批量的路由信息，能够支撑大规模网络。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- BGP本身只负责控制路由，数据转发依然靠静态或IGP路由。
- BGP支持无类别域间路由CIDR。
- 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.上传插大量的路由信息。
- 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。
- AS之间:BGP通过携带ASPath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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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、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。
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。
- 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。
三、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5种报文、6种状态机和9个原则。
1、五种报文
BGP的5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、六种状态机
BGP6种状态机
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.
- 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。 - 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。 - 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。
3、九个交互原则
BGP对等体之间的9个交互原则:
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BGP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
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。
四、BGP选路原则
1、基础原则
- 如果此路由的下一跳不可达，忽略此路由
- Preferred-Value值数值越高越优先，华为私有属性，仅本地有意义
- Local-Preference值最高的路由优先
- 聚合路由优先于非聚合路由
- 本地手动聚合路由的优先级高于本地自动聚合的路由
- 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-path的长度最短的路径优先
- 比较origin属性，IGP优于EGP，EGP优 于Incomplete
- 选择MED较小的路由
- EBGP路由优于IBGP路由
- BGP优先选择到BGP下一跳的IGP度量值最低的路径
当以上全部相同，则为等价路由，可以负城分担(注意: AS-Path必须-致，当负载分担时，以下3条原则无效) - 比较Cluster-list长度，短者优先
- 比较Originator-ID (如果没有0riginator-ID, 则用Router_ ID比较)，选择数值较小的路径。
- 比较对等体的IP地址，选择IP地址数值最小的路径。
2、选路方法
BGP属性选路配置(3种常用方法)
- 根据local-prefernce控制选路( 越大越优)
●为公认自由属性，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。 - 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xx
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。 - 通过MED属性控制选路(越小越优)
为可选非传递属性，是一种度量值
一般情况下，BGP设备只比较来自同一AS (不同对等体)的路由的MED属性值。可以通过配置命令来允许BGP比较来自不同AS的路由的MED属性值。执行compare-different-as-med命令后，系统将比较来自不同AS中的对等体的路由的MED值。
路由反射器
BPG路由反射器
在AS内部，为保证IBGP对等体之间的连通性，需要在IBGP对等体之间建立全连接关系。当IBGP对等体数目很多时，建立全连接网络的很大。使用路由反射器RR (Route Reflector)可以解决这个问题。
集群ID用于防止集群内多个路由反射器和集群间的路由环路。当一个集群里有多个路由反射器时，必须为同一个集群内的所有路由反射器配置相同的集群ID。
五、小实验
1、BGP小实验1
R1
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R2
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2、BGP小实验2
R1
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Info: Interface GigabitEthernet0/0/1 is not shutdown.
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[Huawei-bgp]peer 3.3.3.3 as-number 200
[Huawei-bgp]peer 3.3.3.3 connect-interface LoopBack 0
[Huawei-bgp]peer 3.3.3.3 ebgp-max-hop 2
[Huawei-bgp]net 1.1.1.1 32
[Huawei-bgp]q
[Huawei]ip route-static 2.2.2.2 32 12.0.0.2
[Huawei]ip route-static 2.2.2.2 32 12.0.0.2
[Huawei]q
[Huawei]route-policy med permit node 10
Info: New Sequence of this List.
[Huawei-route-policy]apply cost 500
[Huawei-route-policy]q
[Huawei]bgp 100
[Huawei-bgp]peer 2.2.2.2 route-policy med import
[Huawei-bgp]q
[Huawei]q
refresh bgp all import
R2
u t m
Info: Current terminal monitor is off.
sy
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]user-interface console 0
[Huawei-ui-console0]idle-timeout 0 0
[Huawei-ui-console0]q
[Huawei]int g0/0/0
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ip add 12.0.0.2 24
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]un sh
Info: Interface GigabitEthernet0/0/0 is not shutdown.
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]ip add 14.0.0.1 24
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]un sh
Info: Interface GigabitEthernet0/0/1 is not shutdown.
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]int loop0
[Huawei-LoopBack0]ip add 2.2.2.2 32
[Huawei-LoopBack0]q
[Huawei]ospf
[Huawei-ospf-1]a 0
[Huawei-ospf-1-area-0.0.0.0]net 2.2.2.2 0.0.0.0
[Huawei-ospf-1-area-0.0.0.0]net 14.0.0.0 0.0.0.255
[Huawei-ospf-1-area-0.0.0.0]q
[Huawei-ospf-1]q
[Huawei]bgp 200
[Huawei-bgp]peer 1.1.1.1 as-number 100
[Huawei-bgp]peer 1.1.1.1 connect-interface LoopBack 0
[Huawei-bgp]peer 1.1.1.1 ebgp-max-hop 2
[Huawei-bgp]peer 4.4.4.4 as-number 200
[Huawei-bgp]peer 4.4.4.4 connect-interface LoopBack 0
[Huawei-bgp]peer 4.4.4.4 next-hop-local
[Huawei-bgp]net 1.1.1.1 32
[Huawei-bgp]net 2.2.2.2 32
[Huawei-bgp]net 4.4.4.4 32
[Huawei-bgp]q
[Huawei]ip route-static 1.1.1.1 32 12.0.0.1
[Huawei]q
[Huawei]route-policy as permit node 10
Info: New Sequence of this List.
[Huawei-route-policy]apply as-path 123 123 additive
[Huawei-route-policy]q
[Huawei]q
refresh bgp all import
sy
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]bgp 200
[Huawei-bgp]peer 1.1.1.1 route-policy as export
[Huawei-bgp]q
R3
u t m
Info: Current terminal monitor is off.
sy
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]user-interface console 0
[Huawei-ui-console0]idle-timeout 0 0
[Huawei-ui-console0]q
[Huawei]int g0/0/0
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ip add 13.0.0.2 24
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]un sh
Info: Interface GigabitEthernet0/0/0 is not shutdown.
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]ip add 34.0.0.1 24
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]un sh
Info: Interface GigabitEthernet0/0/1 is not shutdown.
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]int loop0
[Huawei-LoopBack0]ip add 3.3.3.3 32
[Huawei-LoopBack0]q
[Huawei]ospf
[Huawei-ospf-1]a 0
[Huawei-ospf-1-area-0.0.0.0]net 3.3.3.3 0.0.0.0
[Huawei-ospf-1-area-0.0.0.0]net 34.0.0.0 0.0.0.255
[Huawei-ospf-1-area-0.0.0.0]q
[Huawei-ospf-1]q
[Huawei]bgp 200
[Huawei-bgp]peer 1.1.1.1 as-number 100
[Huawei-bgp]peer 1.1.1.1 connect-interface LoopBack 0
[Huawei-bgp]peer 1.1.1.1 ebgp-max-hop 2
[Huawei-bgp]peer 4.4.4.4 as-number 200
[Huawei-bgp]peer 4.4.4.4 connect-interface LoopBack 0
[Huawei-bgp]peer 4.4.4.4 next-hop-local
[Huawei-bgp]net 1.1.1.1 32
[Huawei-bgp]net 3.3.3.3 32
[Huawei-bgp]net 4.4.4.4 32
[Huawei-bgp]q
[Huawei]ip route-static 1.1.1.1 32 13.0.0.1
[Huawei]q
R4
u t m
Info: Current terminal monitor is off.
sy
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]user-interface console 0
[Huawei-ui-console0]idle-timeout 0 0
[Huawei-ui-console0]q
[Huawei]int g0/0/0
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ip add 14.0.0.2 24
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]un sh
Info: Interface GigabitEthernet0/0/0 is not shutdown.
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]ip add 34.0.0.1 24
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]un sh
Info: Interface GigabitEthernet0/0/1 is not shutdown.
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]int g0/0/2
[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]ip add 45.0.0.1 24
[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]un sh
Info: Interface GigabitEthernet0/0/2 is not shutdown.
[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]int loop0
[Huawei-LoopBack0]ip add 4.4.4.4 32
[Huawei-LoopBack0]q
[Huawei]ospf
[Huawei-ospf-1]a 0
[Huawei-ospf-1-area-0.0.0.0]net 4.4.4.4 0.0.0.0
[Huawei-ospf-1-area-0.0.0.0]net 34.0.0.0 0.0.0.255
[Huawei-ospf-1-area-0.0.0.0]net 14.0.0.0 0.0.0.255
[Huawei-ospf-1-area-0.0.0.0]q
[Huawei-ospf-1]q
[Huawei]bgp 200
[Huawei-bgp]peer 2.2.2.2 as-number 200
[Huawei-bgp]peer 2.2.2.2 connect-interface LoopBack 0
[Huawei-bgp]peer 2.2.2.2 next-hop-local
[Huawei-bgp]peer 3.3.3.3 as-number 200
[Huawei-bgp]peer 3.3.3.3 connect-interface LoopBack 0
[Huawei-bgp]peer 3.3.3.3 next-hop-local
[Huawei-bgp]peer 5.5.5.5 as-number 300
[Huawei-bgp]peer 5.5.5.5 connect-interface LoopBack 0
[Huawei-bgp]peer 5.5.5.5 ebgp-max-hop 2
[Huawei-bgp]net 2.2.2.2 32
[Huawei-bgp]net 3.3.3.3 32
[Huawei-bgp]net 4.4.4.4 32
[Huawei-bgp]net 5.5.5.5 32
[Huawei-bgp]q
[Huawei]ip route-static 5.5.5.5 32 45.0.0.2
[Huawei]q
[Huawei]route-policy lop permit node 10
Info: New Sequence of this List.
[Huawei-route-policy]apply local-preference 200
[Huawei-route-policy]q
[Huawei]bgp 200
[Huawei-bgp]peer 3.3.3.3 route-policy lop import
[Huawei-bgp]q
[Huawei]q
refresh bgp all import
r4图
R5
u t m
Info: Current terminal monitor is off.
sy
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]user-interface console 0
[Huawei-ui-console0]idle-timeout 0 0
[Huawei-ui-console0]q
[Huawei]int g0/0/0
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ip add 45.0.0.2 24
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]un sh
Info: Interface GigabitEthernet0/0/0 is not shutdown.
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]int loop0
[Huawei-LoopBack0]ip add 5.5.5.5 32
[Huawei-LoopBack0]q
[Huawei]bgp 300
[Huawei-bgp]peer 4.4.4.4 as-number 200
[Huawei-bgp]peer 4.4.4.4 connect-interface LoopBack 0
[Huawei-bgp]peer 4.4.4.4 ebgp-max-hop 2
[Huawei-bgp]net 4.4.4.4 32
[Huawei-bgp]net 5.5.5.5 32
[Huawei-bgp]q
[Huawei]ip route-static 4.4.4.4 32 45.0.0.1
[Huawei]q
