华三-BGP

第一章知识点

BGP特点

BGP使用TCP为传输层协议，TCP端口号179。路由器之间的BGP会话基于TCP连接而建立。
两个建立BGP会话的路由器互为对等体(Peer)。BGP对等体之间交换BGP路由表。
BGP能够承载大批量的路由前缀，用于大规模的网络中。

BGP的路径矢量特征

BGP通常被称为路径矢量路由协议(Path-Vector Routing Protocol)。
每条BGP路由都携带着多种路径属性(Path attribute)，在各种路径属性种，AS_Path属性是非常关键的每一个。AS_Path属性记录了BGP路由传递过程种所经过的AS号，实际上它是一个AS号的列表。
BGP路由器不接受AS_Path中包含其自身AS号的路由更新。AS_Path属性值的长短(AS号的个数)会作为一个比较的依据，影响BGP路由选择的决策。
这就跟BGP的选路原则中的5条，优选AS_Path的最短的路径优先。
还可以防环；

BGP peer

运行BGP的路由器被称为BGP发言者，或者BGP路由器；
BGP对等体也叫BGP邻居，与OSPF、RIP等协议不同，BGP的会话是基于TCP建立的。建立BGP对等体关系的两台路由器并不要求必须直连；
BGP存在两种对等体关系类型：EBGP及IBGP。针对这两种对等体类型，BGP处理路由的操作存在较大差异；

EBGP(External BGP)

位于不同自治系统的BGP路由器之间的BGP邻接关系。
1. 两台路由器之间要建立EBGP对等体关系，必须满足两条条件；
2. 两个路由器所属AS不同(也即AS号不同)；
3. 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(Internal BGP)

位于相同自治系统的BGP路由器之间的BGP邻接关系。
1. 两台路由器之间要建立IBGP对等体关系，必须满足两个条件；
2. 两个路由器所属AS需相同(也即AS号相同)；
3. 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；

BGP邻居

BGP的同AS号中使用回环接口来建立IBGP邻居。不同AS号使用互联地址段来建立EBGP邻居。
IBGP:运行与同一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对等提，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。
EBGP:运行与不同AS之间的BGP称为EBGP。为了防止AS间产生环路，当BGP设备接受EBGP对等体发送的路由时，会将带有本地AS号的路由丢弃。
BGP邻居建立的条件：
1. 邻居地址可达
2. 自身配置的邻居AS号=邻居配置的AS号
3. 数据包的源IP=对方配置的邻居IP
BGP使用TCP作为其传输层协议(端口号179),提高了协议的可靠性
BGP是一种路径矢量路由协议，它采用到达目的地址所经过的AS列表来衡量到达目的地址的距离。
BGP是一种EGP(外部网关协议)，主要是在于控制路由的传播和选择最佳路由。

BGP的报文

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：
1. Open报文：协商BGP邻居的各项参数，建立邻居关系。用于建立BGP对等体连接；
2. Update报文：连接建立后，有路由需要发送或路由变化时，发送Update通告对端路由信息。用于在对等体之间交换路由信息；
3. Notification报文：当BGP在运行中发现错误时，要发送Notification报文通告BGP对端。用于中断BGP连接；
4. Keepalive报文：维持BGP对等体状态，定时发送Keepalive报文义保持BGP对等体关系的有效性。用于保持BGP连接；
5. Route-refresh报文：用于在改变路由策略后请求对等体重新发送路由信息。只有支持路由刷新能力的BGP设备会发送和响应此报文。当路由策略发生变化时，触发请求对等体重新通告路由；

AS中路由黑洞问题

在传输AS(TransitAS)65102中，BCDE四台路由器运行了OSPF，确保AS内部路由实现互通。B与E运行BGP，并且两者建立IBGP对等体关系(两者并非直连，但是对与BGP，这是允许的，仅需确保两者之间能够正确建立TCP连接即可)。C与D并未运行BGP
A将本地路由1.1.1.0/24通告到BGP，最终F能够通过BGP学习到该条路由。C、D由于并未运行BGP，因此无法通过BGP学习到1.1.1.0/24路由。
如此以来，F发往1.1.1.0/24网络的数据包在到达C/D后将被丢弃，在C及D路由器这里，就出现了黑洞路由。

避免黑洞路由

1. 若路由器从IBGP对等体学习到一条BGP路由，它不能使用该条路由，更不能将路由传递给之间的EBGP对等体，除非它又从IBGP学习到该路由，这就是BGP的同步规则。
2. 同步规则的存在，可以防止数据在传输AS内由于转发设备没有目标网络的路由而被丢弃的问题，也就是所谓的黑洞路由。
3. 为了使得BGP路由能够正常交互，我们就不得不在该传输AS内所有路由器上都运行BGP，且构建全互联的IBGP对等体关系;或者在AS边界上将BGP路由引入IGP。显然这两种方法各有利弊，尤其是后者，盲目地将BGP路由引入IGP是非常危险的。
4. 同步规则的存在意义是避免出现黑洞问题，而如果AS内路由问题已经解决，那么同步规则也就没有必要再开启了。

解决黑洞问题解决办法1

将BGP路由引入到IGP，并关闭同步规则

传输AS中的黑洞问题解决办法2

传输AS内所有路由器均运行BGP，实现BGP对等体关系的全互联，并关闭同步规则。

BGP6中状态机

BGP的6种状态机:
1. 空闲（IdIe）
尝试建立TCP连接开始准备TCP的连接并监视远程Peer启动TCP连接，启用BGP时，要准备足够的资源；
2. 连接（connect）
发TCP包，正在就行TCP连接，等待完成中，认证都是在TCP建立期间完成的。如果TCP连接建立失败则进入Active状态，反复尝试连接；
3. 活跃（Active）
发TCP包，TCP连接没建立成功，反复尝试TCP连接；
4. Open报文已发送（OpenSent）
发Open包TCP连接建立已经成功，开启发送Open包，Open包携带参数协商对等体的建立；
5. Open报文已确认（OpenConfirm）
发Keepalive包参数、能力特性协商成功，自己发送Keepalive包，等待对方的Keepalive包；
6. 已建立（Established）
发Update包已经收到对方的Keepalive包，双方能力特性协商发现一致，开始使用Update通告路由信息；

IBGP水平分割规则

- BGP路由在AS之间的防环依赖于AS_Path路径属性，当路由器收到BGP路由后，发现该路由所携带的AS_Path属性中出现了其自己所处的AS号，则路由器认为出现了路由环路，它将忽略该条路由。
- AS_Path属性仅在路由离开AS时才会被更改，而BGP路由在AS内部传递时，路由的AS_Path属性值不会发生改变，如此一来，IBGP路由的防环就无法依赖AS_Path了。
- 为了防止BGP路由在AS内部传递时发生环路，BGP要求：”路由器不能将自己从IBGP对等体学习到的路由再传递给其他IBGP对等体”,这就是IBGP水平分割规则。
- 由于IBGP水平分割原则的存在，BGP要求AS内须保证IBGP对等体关系的全互联，因为只有这样，才能够确保每一个路由器都能学习到路由。
- C从E学习到的IBGP路由，由于水平分割规则的限制，不能够传递给B路由器，这将导致B无法学习到F通告的BGP路由。

- 考虑到IBGP水平分割规则的限制，为了使得AS内的路由器都能够正常学习到BGP路由，我们不得不建立一个全互联的IBGP对等体关系
- 然而再AS内的所有BGP路由器之间维护全互联的IBGP对等体关系是需要耗费大量资源的，为了的可扩展性、可维护性也非常差。解决方法：
(1)路由反射器
(2)联邦

路由反射器

RR（Route Reflector）路由反射器：由于水平分割的原因，为了保证AS内所有的BGP路由器都能学习到完整的BGP路由，就必须在AS内实现IBGP全互联。
然而实现IBGP全互联存在诸多短板：
1. 路由器需维护大量的TCP及BGP连接，尤其在路由器数量较多时。
2. AS内BGP网络的可扩展性较差，因为通过纯手工配置命令。
- 路由器反射器的工作原理:
RR的核心作用是打破IBGP的水平分割规矩。在BGP网络中，选择一台性能较好的设备作为RR，其他设备与RR建立IBGP邻居关系。RR会将从一个IBGP邻居收到的路由反射给其他IBGP邻居，从而减少全互联的需求。
- RR在接收BGP路由时：
如果收到非客户端传来的BGP路由，则会反射给所有客户端。
如果收到客户端传来的BGP路由，则会反射给所有设备(指与RR建立邻居关系的设备)
如果RR学习到EBGP邻居传来的EBGP路由，则发送给所有客户、非客户IBGP对等体(类似于与RR建立邻居关系的所有设备)。
RR的反射规则有一句口诀：非非不传，其它都传。
关于非非不传，指的是非客户端不传非客户端。

BGP联盟

当AS规模庞大时，为简化IBGP全互联架构，引入了联盟技术。联盟将一个大的AS划分为多个小的子AS(也称为成员AS)，子AS之间通过成员EBGP邻居关系连接，与外部AS建立联盟EBGP邻居关系。列如，将AS123划分为AS2，AS3和AS45等子AS，它们之间建立成员EBGP邻居关系。
- 联盟的路由传递特点：
成员EBGP邻居之间传递路由时，将其当做IBGP等同对待，默认不会修改下一跳属性。因此，在联盟内部，建议各成员AS使用相同的IGP协议，以确保路由的下一跳可达。若使用不同的IGP协议，可能会因下一跳不可达导致路由丢弃。

BGP路由通告规则

- 当存在多条路径时，路由器只选取最优(Best)的BGP路由来使用(没有激活负载均衡的情况下);
- BGP只把自己使用的路由，也就是自己认为最优的路由传递给对等体；
- 路由器从EBGP对等体获得的路由会传递给它所有的BGP对等体(包括EBGP和IBGP对等体);
- 路由器从IBGP对等体获得的路由不会传递给它的IBGP对等体(存在反射器RR的情况除外);
- 路由器从IBGP对等体获得的路由是否通告给它的EBGP对等体要视IGP和BGP同步的情况来决定。

BGP的三张表

BGP邻居表：列出本设备的BGP对等体，以及对等体的状态等信息；

BGP路由表：列出本设备发现的所有BGP路由，如果到达同一目的地存在多条路由，则将路由都进行罗列，但每个目的地只会优选一条路由；

普通路由表：设备的路由表，被优选的BGP路由会被加载到路由表中使用；

第二章拓扑图

第三章需求

某企业网络使用ISIS作为IGP协议实现内部网络的互联互通，EGP使用BGP实现外部网络互联互通，现有如下需求：
1. AS100、AS200和AS300使用ISIS实现内部互联
2. 在AS和AS之间配置BGP实现自治系统互联。
3. AR1和A2作为RR设备。

第四章操作步骤

IP地址规划

MSR36-20_3（AR1）

MSR36-20_4（AR2）

MSR36-20_5（AR3）

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