HCIP---BGP笔记

BGP-----边界网关协议

AS----自治系统

AS定义：由一个单一的机构或组织所管理的一系列IP网络及其设备所构成的集合

AS划分的原因

• 整个网络规模较大，伴随的是路由表中的路由数量进一步增加，路由表规模变大，路由收敛速度变
  慢，设备性能消耗加大。-----范围太大。
• AS之间可能是由不同的机构、公司，相互之间无法完全信任，使用IGP协议可能存在暴露AS内部的
  网络信息的风险。

不同的AS通过AS号进行区分，AS号存在16bit、32bit两种。IANA----互联网数字分配机构。

• 16位AS号，取值范围1-65534（其中0和65535保留），其中64512-65534为私有的AS号，可以自
  行使用，公有的AS号为1-64511
• 保留AS号
  • RFC4893标准，23456该AS号为保留AS号
  • RFC5398标准
    • 16位AS号：64496-64511-----16个
    • 32位AS号：65536-65551-----16个

BGP基础

• BGP-1------RFC1105
• BGP-2------RFC1163
• BGP-3------RFC1267
• BGP-4------RFC1771----4271

BGP协议介绍

1、首先RIP是基于UDP进行数据传输的，而UDP是一个不可靠的协议，他在传输过程中可能会丢失某些
数据。
2、缺省情况下，RIP协议的路由更新报文的发送间隔是30S，而如果两个AS内部的路由表非常大，30秒
的时间可能还不够将所有的路由信息传递给对方AS，这样，整条链路完全就是为了RIP的通告报文服
务，而不能转发数据流量。

解决方法：

• 将UDP协议更换为TCP协议。不用担心数据丢失，并且TCP会预先建立连接，也就让路由器有一个
  准备的时间而不是像RIP一样毫无准备的接收大量更新数据。
• 取消周期更新，改为触发更新。
  • 在第一次路由数据同步完成后，如果有路由增加，就发送通告路由增加的报文。如果路由删
    除，就发送一个通告路由删除的报文。
  • 如果路由信息发生改变，就先发送一个通告路由删除的报文，在发送一个通告路由增加的报
    文。

运行BGP协议之间的设备传递路由信息，原因在于若传递拓扑信息，会导致路由器负载过高，并且会让
对端AS看到本端的拓扑信息，引发安全问题。

BGP需要传递所有的通过BGP学习到的路由信息，并且运行了BGP协议的路由器，所维护的路由表是包
含了整个互联网的所有路由信息的。

BGP特点

• BGP基于TCP，只要能够建立TCP连接，就可以建立BGP连接
• 触发式更新，不再进行周期更新
• 只传递路由信息，而不会暴露AS内的拓扑信息
  • 不传递拓扑的原因
    • 拓扑信息资源占用量大
    • 会暴露AS内部的拓扑连接情况
• 无类别的路径矢量型协议
  • 无类别-----传递时携带真实子网掩码
  • 矢量-----方向性，谁传递的路由，谁为下一跳
  • 距离矢量----将一个路由器看做一个单位计算距离
  • 路径矢量----将一个AS看做一个整体，从而计算一跳。

IGP协议的主要任务是将AS内部的未知网段信息计算获取到，而BGP则主要是将IGP协议计算出来的
路由信息进行搬运和传递，并不去计算路由。

BGP的特征

IGP协议特点

• 选路佳
• 收敛快
• 占用资源少

可控性
因为在重发布的过程中，由于会抹除原有度量值，会导致出现选路不佳的情况。而BGP为了弥补这个
不足点，直接舍弃了开销值。取而代之的是设计了很多的路径属性。
可靠性

• BGP因为只有触发更新，而不存在周期更新。所以，需要确保其可靠性，使用TCP为传输层协议。
  端口号179。-------BGP会话的建立是手工指定的（单播形式）。
• IGP协议不选择使用TCP的原因：
  • TCP传输效率低
  • TCP传输占用资源大
  • TCP协议只能实现单播，所以，无法通过组播或广播的形式发送数据，将导致IGP协议无法自
    动发现邻居关系，只能手工指定。

AS-BY-AS
BGP将一个AS看做是一个整体。
BGP协议不支持负载均衡。

BGP的对等关系

BGP因为传输层使用的是TCP协议，所以只要在TCP协议可以正常建立会话的基础上就可以完成BGP的
建邻工作。
BGP支持非直连建邻（网络可达）-----BGP的非直连建邻是建立在IGP（静态）之上的。
BGP存在两种对等体关系类型：EBGP、IBGP。

• EBGP对等体关系
  • 位于不同自治系统的BGP路由器之间的BGP对等体关系。
  • EBGP对等体一般使用直连建立对等体关系。EBGP邻居之间的报文中TTL值被设置为1。
  • 两台路由器之间要建立EBGP对等体关系，需要满足如下条件：
    • 两个路由器属于不同AS
    • 在配置时，peer命令所指定的对等体的IP地址必须路由可达，TCP连接必须正常建立。
• IBGP对等体关系
  • 位于相同自治系统的BGP路由器之间的BGP对等体关系。
  • IBGP对等体一般使用非直连建邻。IBGP邻居之间的报文中TTL值被设置为255。
  • 在IBGP对等体中，常使用环回接口地址作为源目IP地址。
    • 环回接口稳定
    • 并且可以借助AS内部的IGP和冗余拓扑来保证可靠性。

BGP的数据包

BGP报文头部

Open包
是TCP连接建立之后发送的第一个报文，用于建立BGP对等体之间的连接关系。

• Hold Time-----保活时间
• BGP Identifier-----BGP的标识符（RID）
  • 与OSPF中的RID用法相同
  • 全网唯一。
  • 获取方式：手工配置>最大环回接口>最大物理接口

update包—更新包
作用：用于在对等体之间传递路由信息，可以用于发布、撤销路由。-----携带需要传递的路由信息。
需要携带的参数主要就是目的网络号、子网掩码信息和路径属性

Notification包
纯粹的告警机制。当BGP检测到错误状态时（对等体关系建立时、建立之后都可能发送该报文），就
会向对等体发送该报文，告知对端错误原因。之后BGP连接会立即中断。

keepalive包
作用：用来进行周期保活。
除了保活机制外，keepalive报文还在open报文协商参数时，临时充当确认报文-----确认open报文中
的参数是否认可。

Route-refresh包-----路由刷新包
作用：用来要求对等体重新发送指定地址族的路由信息。
一般为本端修改了相关路由策略之后让对方重新发送更新报文，本端执行新的路由策略重新计算BGP
路由。
双方均支持路由刷新功能

BGP需要协商的参数

• AS号
  • BGP的open报文会携带本地的AS号，通过比较两端的AS号可以判断对端是否和本端处于相同
    AS。
    • 不管这个AS号与本地的AS号是否相同，都不影响BGP对等体的建立。
  • 另外，如果对方的AS号和本地指定对等体时写的AS号不同，则会导致邻居关系无法建立。
    • peer 12.0.0.2 as-number 100
• RID
  • 通过对比open报文中的RID值，可以判断是否相同，若相同则会导致建邻失败。
• 认证字段
  • BGP也可以进行认证，认证口令不同，则也会导致建邻失败。
  • 该字段永远以MD5值的方式保存在TCP的选项字段。
• 保活时间-----并不影响BGP对等体的建立。
  • BGP在建立对等体关系时，需要协商该参数。
  • 如果在该时间内未收到对端发来的keepalive报文或者update报文，则认为BGP连接中断。-
    —180S。
    • 报文更新时间----三分之一保活时间----60S。
  • 若双方保活时间不一致，则按照小的时间进行。
  • 该参数可以设置为0，若设置为0，则代表不发送keepalive报文。
• 路由刷新功能

BGP的状态机

BGP的角色

• Speaker
  • 发送BGP报文的设备被称为BGP Speaker（发言者）
  • 它接收或产生新的报文信息，并发布给其他BGP Speaker。Speaker角色是针对具体报文发送
    过程而言的，网络中每台BGP路由器均可称为自己发送BGP报文的Speaker。
• Peer
  • 相互交换报文的Speaker之间互相称为peer（对等体）

状态机

BGP的状态机仅描述的是对等体关系建立过程的状态变化。BGP可以将邻居建立过程和BGP路由收发
过程分开。

• IDLE-----空闲状态
  • 所有设备启动BGP进程后，首先进入该状态。
  • 进入该状态后，等待手工指定邻居。
  • 当手工指定邻居之后，将会进入到一个检查环节。需要检查手工指定的IP地址在本地全局路由
    表中是否可达，只有可达，才可以正常建立TCP的会话，如果不可达，则邻居关系建立失败，
    停留在IDLE状态。
  • 若检查成功，则进入Connect状态。
• Connect-----连接状态
  • 建立TCP会话连接
  • 在该状态下，会开启一个连接重传定时器。----32秒。
  • 如果成功建立TCP会话，会关闭连接重传定时器，并进入OpenSent状态。
  • 如果建立失败，则进入Active状态。
  • 如果重传定时器超时，BGP仍然没有收到对等体的响应，那么BGP会继续尝试与对等体建立
    TCP会话，并一直处于Connect状态。
• Active状态----尝试状态
  • 该状态是因为第一次TCP会话建立失败进入的，在该状态会重新尝试建立TCP会话。
  • 如果成功建立，则进入OpenSent状态，并会关闭连接重传定时器。
  • 如果失败，则停留在Active状态。
  • 与Connect状态共同使用同一个连接重传定时器。
• OpenSent-----发出本地的Open报文
  • 也将收到对端发送的open报文，并会查看其中的参数，如果参数没有问题，则本地将发送
    keepalive报文进行确认，之后进入openconfirm状态。
  • 如果发现收到的open报文中的参数不认可，那么BGP会发送notification报文给对等体，并进
    入idle状态。
  • 对等体关系的指定是双向的，所以当双方都使用peer命令指定了对等体后，均会主动与对等
    体建立TCP连接。但是这样就会建立两条TCP的双向连接，所以BGP会选择第一个TCP链接断
    开。
• OpenConfirm----等待确认状态
  • 在该状态机是，等待对方发送的keepalive报文。如果接收到对端发送的keepalive报文，则代
    表参数协商通过，会进入最终状态。
  • 如果收到的是notification报文，则转至idle状态。
• Established------连接建立完成状态
  • 对等体关系建立完成的标志。
  • 在该状态下，BGP可以和对等体交互Update报文、keepalive报文、Route-refersh报文和
    Notification报文。

BGP的工作过程

1. 基于IGP协议或静态路由实现邻居IP可达
2. 启动BGP协议，并指定邻居关系
   1. 邻居之间单播传输报文，通过三次握手机制，建立TCP会话通道。
   2. 后续BGP所有的通讯都将基于TCP会话通道来传输。包括传输所需要的可靠性机制。
3. 使用open报文和keepalive报文进行对等体关系的建立。open报文用来携带建立对等体关系时所需
   要使用的参数，keepalive报文用于参数的确认。最终完成对等体关系的建立。生成邻居表。
4. 使用update报文来共享路由信息。信息中将携带目标网络号、掩码及路径属性；之后，设备会将所
   有的自己发送的以及接收的路由信息记录在一张表中-----BGP表。
5. 将BGP表中的最优路由信息（通过路径属性选择）加载到全局路由表中。
6. 此时路由收敛完成，将使用keepalive报文进行周期保活，默认保活时间为180S，周期发送时间默
   认为保活时间的1/3，即60S。
7. 如果出现错误信息，则将使用notification报文进行告警
8. 如果出现结构突变，则将使用update报文进行触发更新

BGP的防环机制

EBGP的水平分割

AS_Path属性-----记录AS路径的一个属性
当路由信息再一次传回本地AS时，路由器通过查看AS_Pathshux1，可以清楚的知晓该属性包含本地
AS号，故拒绝学习该路由信息

IBGP的水平分割

BGP规定，当路由器从一个IBGP对等体学习到某条BGP路由时，它将不能再把这条路由通告给任何
IBGP对等体。-----IBGP水平分割机制。

解决方案：

1. 构建全联的IBGP对等体关系
   1. 当AS内部设备数量巨大时，IBGP邻居关系会呈指数型增长，而非直连建邻之间传递的数据还
      是要依靠物理链路，故全连接建邻会导致占据大量的链路资源，并且路由器维护大量的TCP和
      BGP会话连接，需要消耗大量的设备资源。
   2. 网络的可扩展性差。
2. 打破IBGP水平分割
   1. 联邦
   2. 路由反射器

BGP的路由黑洞

由于BGP协议可以非直连建邻，所有导致BGP协议可能出现跨越未运行BGP协议的设备，导致BGP路
由传递后，控制层面可达。但是数据层面，流量流经未运行BGP协议的设备时，无法通过，形成路由黑
洞。
避免路由黑洞的方式-----BGP同步更新规则----当一台路由器从自己的IBGP对等体学习到一条BGP路由
时，它将不能使用该条路由或把这条路由信息通告给自己的EBGP对等体，除非它又从IGP协议学习到这
条路由，也就是要求IBGP路由与IGP路由同步。
在华为数通设备上，BGP同步更新规则缺省是被关闭的，并且华为也不允许开启BGP同步规则。

解决方案

1. 让未运行BGP协议的设备运行BGP协议—建立全连接的IBGP环境。
2. 物理或逻辑拓扑全联
3. 在IGP协议中，重发布BGP协议的路由信息
4. MPLS----多标签标记交换。

BGP基本配置

BGP建邻的基本配置

使用直连接口IP地址建立EBGP对等体关系

1、启动BGP协议
[r1]bgp 100 -----启动BGP进程，且标准本设备所在的AS号
2、设置Rid
[r1-bgp]router-id 1.1.1.1
3、配置BGP对等体，并指定对等体所在的AS号
[r1-bgp]peer 12.0.0.2 as-number 200
[r1]display bgp peer ----查看BGP的邻居表

IBGP对等体的建立
由于直连接口建立对等体时，若链路终端，则会中断BGP会话。故在实际工程中，一个AS内部正常具
有较为复杂的网络拓扑结构，设备到设备之间存在大量的备份和负载均衡路径，因此建立IBGP邻居关系
时，建议使用双方的环回接口来作为源/目IP地址。

[r2]bgp 200
[r2-bgp]peer 3.3.3.3 as-number 200
[r3]bgp 200
[r3-bgp]router-id 3.3.3.3
[r3-bgp]peer 2.2.2.2 as-number 200

手工建立邻居关系时，所指定的建邻的IP地址必须和收到的数据包中的源IP地址相同才能正常建立邻
居关系。否则，邻居关系建立失败。

[r2-bgp]peer 3.3.3.3 connect-interface LoopBack 0 -----将R2发送的数据包的源IP地址修改为
loopback 0接口的IP地址

抓包后会发现一个问题，就是BGP此时仅建立了一次TCP连接，就完成了BGP会话的建立。这也就意
味着，BGP会话的建立仅仅是依靠TCP会话，而并没有对这个TCP会话建立的方式有要求，该TCP会话是
由谁发起的，谁是客户端，谁是服务端并不影响BGP对等体的建立。-------在BGP协议中，TCP会话建立
两次完全是多余的，而建立两次的原因也是因为双方路由器均会指定对等体（均将自己看做是客户
端），从而发起建立连接请求。
而在当下场景中，R3作为TCP会话的服务端，已经认知到了自己本地已经有接口3.3.3.3，与自己本地
配置的对等体建立了连接，所以本地也不会在发送所谓的TCP连接建立请求。
一般情况下，双方均要修改本地数据包的源IP地址

使用环回接口IP地址建立EBGP对等体关系

若EBGP对等体之间存在多条直连链路时，才可使用环回接口建立对等体关系。

1、实现路由可达
ip route-static 5.5.5.5 255.255.255.255 45.0.0.5
ip route-static 4.4.4.4 255.255.255.255 45.0.0.4
2、对等体配置
[r4]bgp 200
[r4-bgp]peer 5.5.5.5 as-number 300
[r4-bgp]peer 5.5.5.5 connect-interface LoopBack 0
[r5]bgp 300
[r5-bgp]router-id 5.5.5.5
[r5-bgp]peer 4.4.4.4 as-number 200
[r5-bgp]peer 4.4.4.4 connect-interface LoopBack 0

因为EBGP之间的数据包的TTL值为1，故此时虽然可以建立TCP连接和BGP会话，但是路由器会认为该
连接和会话存在异常，在BGP对等体建立完成后，发送notification报文断开连接，从而会产生一个现象-
—状态机震荡。
解决方法：修改TTL值

[r4-bgp]peer 5.5.5.5 ebgp-max-hop 2
如果未标明参数值，则代表将TTL值修改为最大值255
[r5-bgp]peer 4.4.4.4 ebgp-max-hop 2
两边均要修改，不然无法建立对等体关系，还存在状态机震荡。

BGP的路由发布

通过network命令发布路由
路由发布----对于BGP而言，只要是路由表中存在的路由信息，都可以通过network命令发布。

[r1-bgp]network 1.1.1.1 32 目标网络号 路由表中的掩码信息

注意：BGP使用network命令宣告时，该路由信息必须与全局路由表中存在的路由项一致

[r1-bgp]display bgp routing-table —查看BGP表

network-----目标网络号及掩码
nexthop-----下一跳，谁发送的路由信息，则下一跳就写谁；如果是本地发布的路由，则下一跳写0.0.0.0

状态码----

• (*)
  • 代表可用
  • 所有设备收到路由条目后，首先会根据下一跳属性中的参数来查询本地路由表，查看该地址的
    可达性。如果本地路由表中可达，则代表该路由信息可用；若本地不可达，则代表该路由信息
    不可用。
  • 如果该路由条目不可用，则将不会参与到路由信息的优选过程。
• (>)
  • 代表优选
  • 当收到多条到达相同网段的路由信息时，并且都可用，则将依据属性在其中选择最优的路由信
    息进行加表及传递。
• (i)
  • 代表该路由信息是通过IBGP对等体学习到的

总结一下配置逻辑：

1. 完成所有路由器的IGP配置
2. 使用直连接口建立EBGP对等体关系
3. 使用环回接口建立IBGP对等体关系
4. 使用connect-interface命令修改IBGP建邻源IP地址，双方均修改
5. 使用next-hop-local命令修改路由传递的下一跳属性
6. 若存在使用环回接口建立EBGP对等体关系，则需要建立通讯条件，并且使用ebgp-max-hop命令
   修改TTL值

使用import命令引入路由

[r2-bgp]import-route ospf 1

ONG----起源码属性----标识一条路由信息的起源类型

• i----代表这条路由信息起源于AS内部使用network命令通告出来
  • 不限于IGP、静态、直连
• e-----代表这条路有信息起源于EGP协议----现在几乎看不到该标识
• ?-----除了以上两种方式，其他方式获取的路由信息都是该标识

BGP路由通告原则

• 当一条BGP路由器发现了多条可以到达同一地址的路由条目，该设备会通过一个路由选择过程在这
  些路由条目中选择一条最优的路由，将这条路由加入到全局路由表中，并且在向其他BGP对等体通
  告该路由条目时，也只会通告最优的路由。
  • 通常情况下，路由器只会将最优的路由加载到路由表中，除了激活了负载均衡情况外。
• 当一台路由器从EBGP邻居学习到了BGP路由时，缺省情况下，会将该路由条目通告给所有的IBGP
  对等体以及EBGP对等体。
• 当一台路由器从IBGP邻居学习到了BGP路由时，缺省情况下，不会将这条路由信息通告给其他的
  IBGP对等体。
  • 因为IBGP水平分割原则
• 当一台路由器从自己的IBGP学习到BGP路由时，如果同步规则被激活，只有从IGP协议也学习到该
  路由条目后，才会将BGP路由激活，并学习到本地，以及通告到EBGP对等体。如果同步规则被关
  闭，即使没有从IGP学习到该路由，也会将BGP路由通告给EBGP对等体

BGP的路由聚合

自动聚合

该方法仅针对重发布的路由信息生效。
华为设备默认关闭自动聚合功能。

[r1-bgp]summary automatic 开启自动聚合功能

自动聚合功能是以主类聚合的方式进行的。而主类聚合方式会导致一个结果就是产生路由黑洞。所以
也会生成一条去往空接口的防环路由。这也是华为设备关闭自动聚合功能的原因。
状态码S-----代表抑制，被抑制的路由信息将不再加表和传递。

特点：

1. 缺点
   1. 自动聚合只能将明细路由汇总到主类
      1. 会产生巨大的路由黑洞
   2. 自动聚合只能针对重发布的路由条目生效
2. 自动聚合会抑制明细路由条目
3. 黑洞路由器会在本地的路由表中，自动生成一条指向null口的汇总网段路由，防止环路
4. 聚合完成后，将会在本地的BGP表中发布一条新的下一跳指向127.0.0.1的汇总网段路由