11、BGP基础

BGP概述

AS的概念：

  • AS指的是在同一个组织管理下，使用统一选路策略的设备集合。
  • 不同AS通过AS号区分，AS号存在16bit、32bit两种表示方式。IANA负责AS号的分发。

BGP（Border Gateway Protocol，边界网关协议）协议进行路由传递，相较于传统的IGP协议：

  • BGP基于TCP，只要能够建立TCP连接即可建立BGP。
  • 只传递路由信息，不会暴露AS内的拓扑信息。
  • 触发式更新，而不是进行周期性更新。

BGP的特点：

  1. BGP使用TCP协议（端口号为179），使用触发式路由更新。
  2. BGP通常被称为路径矢量路由协议（Path-Vector Routing Protocol）。
  3. BGP能够承载大批量的路由信息(70W+)，能够支撑大规模网络。
  4. BGP提供了丰富的路由策略，能够灵活的进行路由选路，并能指导对等体按策略发布路由。
  5. BGP能够支撑MPLS/VPN的应用，传递客户VPN路由。
  6. BGP提供了路由聚合和路由衰减功能用于防止路由振荡，通过这两项功能有效地提高了网络稳定性。

BGP对等体关系

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有两种对等体关系：

  • EBGP（External BGP）：位于不同自治系统的BGP路由器之间的BGP对等体关系。
  • IBGP（Internal BGP）：位于相同自治系统的BGP路由器之间的BGP邻接关系。

BGP对等体建立过程：

  1. 先启动BGP的一端先发起TCP连接，如左图所示，R1先启动BGP，R1使用随机端口号向R2的179端口发起TCP连接，完成TCP连接的建立。
  2. R1、R2之间相互发送Open报文进行参数协商
  3. 参数协商正常之后双方相互发送Keepalive报文，收到对端发送的Keepalive报文之后对等体建立成功
  4. 同时双方定期发送Keepalive报文用于保持连接。
  5. BGP对等体关系建立之后，BGP路由器发送BGP Update（更新）报文通告路由到对等体。

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TCP连接源地址

缺省情况下，BGP使用报文出接口作为TCP连接的本地接口。

IBGP之间，建议使用Loopback地址作为更新源地址。Loopback接口非常稳定，而且可以借助AS内的IGP和冗余拓扑来保证可靠性。

EBGP之间，通常使用直连接口的IP地址作为源地址，如若使用Loopback接口建立EBGP对等体关系，则应注意EBGP多跳问题。

一般而言在AS内部，网络具备一定的冗余性。在R1与R3之间，如果采用直连接口建IBGP邻居关系，那么一旦接口或者直连链路发生故障，BGP会话也就断了，但是事实上，由于冗余链路的存在，R1与R3之间的IP连通性其实并没有DOWN（仍然可以通过R4到达彼此）。

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BGP报文类型

BGP存在5种类型的报文，不同类型的报文拥有相同的头部（header）。

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各报文重要字段

  1. BGP报头：
    • Marker：16Byte，用于标明BGP报文边界，所有bit均为“1”。
    • Length：2Byte，BGP报文总长度（包括报文头在内）。
    • Type：1Byte，BGP报文的类型。其取值从1到5，分别表示Open、Update、Notification、Keepalive和Route-refresh 报文。
  2. Open报文：
    • My AS（autonomous system）：本地AS号。
    • Hold Time：保持时间。通常为Keepalive发送时间的3倍（180s）。
    • BGP Identifier：BGP标识符，即BGP ID以IP地址的形式表示，用来识别BGP路由器。
  3. Update报文：
    • Withdrawn routes：不可达路由的列表。
    • Path attributes：与NLRI相关的所有路径属性列表，每个路径属性由一个TLV（Type-Length-Value）三元组构成。
    • NLRI（Network Layer Reachable Information，网络层可达信息）：可达路由的前缀和前缀长度二元组。
  4. Notification报文：
    1. Error Code、Error subcode：差错码、差错子码，用于告知对端具体的错误类型。
    2. Data：用于辅助描述详细的错误内容，长度并不固定。
  5. Keepalive报文：
    • Keepalive报文格式中只包含报文头，没有附加其他任何字段。
  6. Route-refresh报文：
    • AFI：Address Family Identifier，地址族标识，如IPv4。
    • Res.：保留，8个bit必须置0。
    • SAFI：Subsequent Address Family Identifier，子地址族标识。

BGP状态机

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BGP状态切换

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BGP状态机详解

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对等体表和路由表

对等体表

display bgp peer

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主要参数含义：

  • Peer：对等体地址
  • V：version，版本号
  • AS：对等体AS号
  • Up/Down：该对等体已经存在up或者down的时间
  • State：对等体状态，这里显示的为BGP状态机的状态
  • PrefRcv：prefix received，从该对等体收到的路由前缀数目

路由表

display bgp routing-table

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重要字段解释：

  • LocPrf：本地优先级，用于在 AS（自治系统）内部选择最优路径。本地优先级值越大，路径越优。

  • PreVal：协议优先级值，用于在不同路由协议之间选择最优路径。优先级值越小，路径越优。

  • Path/Ogn：路径属性和路由来源。

    • Path：AS 路径（AS Path），表示路由经过的 AS 列表。

    • Ogn：路由来源（Origin），表示路由是如何被引入 BGP 的。

      • i：通过 IGP（内部网关协议）引入。
      • e：通过 EGP（外部网关协议）引入。
      • ?：通过其他方式引入（如手动配置）。

查看某条路由的详细信息

display bgp routing-table ipv4-address { mask | mask-length}

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路由生成

BGP自身并不会发现并计算产生路由，BGP将IGP路由表中的路由注入到BGP路由表中，并通过Update报文传递给BGP对等体。

BGP注入路由的方式有两种：Network、import-route

Network注入路由

Network方式注入的路由必须是已经存在于IP路由表中的路由条目，否则不会被成功注入到BGP路由表中。

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import-route方式注入路由

通过import-route可以直接将某种IGP协议的全部路由注入到BGP中。

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路由聚合

bgp 200
aggregate 10.1.0.0 22 detail-suppressed

执行聚合之后，在本地的BGP路由表中除了原本的明细路由条目之外，还会多出一条聚合的路由条目（如下图中的10.1.0.0/22）。

如果执行了聚合时指定了detail-suppressed，则BGP只会向对等体通告聚合后的路由，而不通告聚合前的明细路由。

在聚合时配置了抑制明细路由的参数，R3上查看路由表，将只能看到BGP路由：10.1.0.0/22，无法看到聚合前的明细路由。

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通告原则

BGP通过network、import-route、aggregate聚合方式生成BGP路由后，通过Update报文将BGP路由传递给对等体。

BGP通告遵循以下原则：

  1. 只发布最优且有效（即下一跳地址可达）路由。
  2. 从EBGP对等体获取的路由，会发布给所有EBGP、IBGP对等体。
  3. IBGP水平分割：从IBGP对等体获取的路由，不会发送给IBGP对等体。
  4. BGP同步规则指的是：从IBGP邻居学到的路由不会发布给EBGP对等体，除非从IGP协议中也学习到了这条路由，也就是，只有当BGP和IGP中都有这条路由时，才会发布给EBGP对等体。主要作用时规避BGP路由黑洞。

水平分割

IBGP水平分割：从IBGP对等体获取的路由，不会发送给IBGP对等体。

水平分割为了防止出现路由环路

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使用水平分割后可能会带来一个问题，如下图所示，当BGP路由器R2将路由传递给BGP路由器R1时，由于水平分割的限制，R1无法将BGP路由传递给R3，R3将无法学习到路由。

可以采用AS内IBGP全互联的方式来解决该问题。

全互联后，R1和R3都是R2的邻居，都会收到R1传递的路由。

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同步原则

当一台路由器从自己的IBGP对等体学习到一条BGP路由时（这类路由被称为IBGP路由），它将不能使用该条路由或把这条路由通告给自己的EBGP对等体，除非它又从IGP协议（例如OSPF等，此处也包含静态路由）学习到这条路由，也就是要求IBGP路由与IGP路由同步，该条规则也被称为BGP同步原则。同步规则主要用于规避BGP路由黑洞问题。

下图中，如果没有同步原则，R5学习到了10.0.4.0/24的路由，当R5发起访问时，下一跳指向R3，将包发给R3；R3也运行了BGP协议，知道这条路由是从R2学来的，所以需要将包发给R2；因为R1、2、3之间运行ospf，所以R3知道前往R2需要通过R1，所以将包发给R1；R1收到包后，查询路由表，没有找到10.0.4.0/24的路由（因为R1没有运行BGP，没有学习到该条路由），将包丢弃，出现了路由黑洞。

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解决该问题（使R5能够访问到10.0.4.0）的方式有：

  • 将BGP路由重分发到IGP中，基本不会使用该方式。
  • 建立全互联的IBGP对等体关系，让全网所有路由器都拥有BGP路由。

BGP基本配置

  1. 启动BGP进程

启动BGP，指定本地AS编号，并进入BGP视图。

[Huawei] bgp { as-number-plain | as-number-dot }
[Huawei-bgp] router-id ipv4-address
# 示例（100为本地AS号，而不是进程号）
bgp 100
router-id 1.1.1.1
  1. 配置BGP对等体

创建BGP对等体，指定对等体地址以及AS号。

[Huawei-bgp] peer { ipv4-address | ipv6-address } as-number { as-number-plain | as-number-dot }
# 示例
peer 2.2.2.2 as-number 100
# 2.2.2.2为对等体的IP，可能是物理接口接口IP也可能是环回口IP。
# 100为对等体的AS号，当对等体的AS号与自己的相同时，建立的是IBGP邻居，反之则是EBGP邻居
  1. 配置建立对等体使用的源地址、EBGP对等体最大跳数

指定发送BGP报文的源接口，并可指定发起连接时使用的源地址。

[Huawei-bgp] peer ipv4-address connect-interface interface-type interface-number [ ipv4-source-address ]
# 示例（使用环回口loopback 0来与2.2.2.2建立邻居）
peer 2.2.2.2 connect-interface loopback 0

指定建立EBGP连接允许的最大跳数。缺省情况下，EBGP连接允许的最大跳数为1，即只能在物理直连链路上建立EBGP连接。

[Huawei-bgp] peer ipv4-address ebgp-max-hop [ hop-count ]
# 示例
peer 3.3.3.3 ebgp-max-hop 2

实验

实验要求：
1、各路由器使用loop back0作为routerID，X.X.X.X
2、R1与R3之间建立IBGP peer；R3与R4建立EBGP peer。
3、R1、2、3之间运行ospf。

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接口配置和ospf配置省略。

R1的配置：

bgp 100
router-id 1.1.1.1
peer 3.3.3.3 as-number 100
peer 3.3.3.3 connect-interface loopback 0

R3的配置：

bgp 100
router-id 3.3.3.3
peer 1.1.1.1 as-number 100
peer 1.1.1.1 connect-interface loopback 0
# 与R4建立EBGP邻居,使用出接口作为TCP连接源地址来建立邻居
peer 34.1.1.4 as-number 200

R4的配置：

bgp 200
router-id 4.4.4.4
peer 34.1.1.4 as-number 100

查看bgp peer状态

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思考题

  1. （简答题）BGP使用的TCP目的端口号是多少？

    197

  2. （简答题）BGP对等体关系有哪几种？划分的依据是什么？

    两种，IBGP和EBGP。划分依据是，同一个AS内的BGP对等体为IBGP，不同AS的为EBGP对等体关系。

  3. （多选题）BGP对等体关系建立、更新路由分别使用（ B）、（ D）报文。

    • A. Route-refresh

    • B. Open

    • C. Notification

    • D. Update

posted @ 2025-05-28 11:55  最爱喝开水  阅读(105)  评论(0)    收藏  举报