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标题: BGP协议 [打印本页]
作者: 曹旭辉    时间: 2023-11-27 19:45
标题: BGP协议
边界网关协议 BGP（Border Gateway Protocol）被广泛用于在不同自治系统（AS）之间交换路由信息，以帮助数据包在全球范围内正确地传递。BGP属于无类别的路径矢量协议。（EGP协议中最流行的技术，工作在AS之间）
EGP：外部网关路由协议（BGP）
IGP：内部网关路由协议（RIP/OSPF/EIGRP)
AS：自治系统 全球网络 —— 范围、管理域
AS号：16位二进制构成 0-65535 其中 1-64511公有 64512-65535私有（扩展 32位二进制构成）
全球自治系统：https://www.cidr-report.org/as2.0/
BGP协议本身不产生路由，而是转发本地路由表中来自其他协议生成的路由条目。
AS之间正常存在大量的BGP邻居关系，但BGP协议不会计算最佳路径，因此在BGP协议中管理员需要进行策略来干涉选路。
EGP与IGP

IGP协议的目标：
EGP协议的目标：
BGP的特点

1）无类别路径矢量：距离矢量的升级版 AS-BY-AS
2）使用单播来发送所有信息：基于TCP的179端口
3）增量更新：仅触发无周期
4）具有丰富的属性来取代IGP中的度量进行选路：多个参数控制协议
5）可以在进和出对流量实施强大的策略：可控性
6）默认不被用于负载均衡：通过各种选路规则仅仅产生一条最佳路径
7）BGP支持认证和聚合（汇总）
BGP的数据包

BGP基于TCP的179端口工作，故BGP协议中所有的数据包均需要在TCP会话建立完成后进行传输，可靠性的保障。
首先通过TCP的三次握手来寻找到邻居：
BGP的工作过程

配置完成后，邻居间单播TCP三次握手，目标端口179，建立TCP会话，之后所有的BGP协议数据包基于该会话进行传输。
会话建立后，邻居间正常收发一次open报文建立BGP的邻居关系，生成邻居表。
BGP协议的open报文中将携带本地的RID（生成方式和OSPF一致），仅需要本地及本地所有邻居唯一即可。
邻居关系建立后，默认每1min，使用keeplive周期保活邻居关系（周期保活TCP会话）。
邻居关系建立后，管理员选择性的将本地路由表中通过任意来源获取的路由条目，向BGP协议中进行宣告。使用update数据包进行邻居间路由共享，之后生成BGP表（装载本地及接收到的所有路由条目）。
默认将最优路径加载于路由表中（最优：仅仅基于BGP的选路规则，不一定是最佳路径，BGP默认不支持负载均衡）
收敛完成，仅keeplive周期保活即可。
若出现错误信息，邻居间将使用Notification报文进行报错操作。
结构突变
BGP的邻居

邻居（直连）因为BGP协议中存在非直连邻居的需求，故BGP邻居也称为毗邻关系。
BGP的路由黑洞问题

非直连建邻在控制层面路由条目可传递，递归计算路由可达。但实际数据层面流量在经过没有运行BGP协议的路由器时无法通过，最终有去无回。
解决方法：
BGP的防环机制

水平分割
后期可以依赖打破水平分割的机制来解决：联邦、路由反射器
BGP的基本配置

BGP邻居关系建立，与路由条目宣告是分开的配置的
直连的EBGP邻居关系建立
  1. [r1]bgp 1  启动BGP协议，启动时需要AS号，没有多进程的概念
  2. [r1-bgp]router-id 1.1.1.1  建议配置RID，若不配置将自动生成，规则于OSPF相同
  3. [r1-bgp]peer 12.1.1.2 as-number 2  对端IP地址，及对端所在的AS编号
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IBGP邻居关系建立
在一个AS内部，拓扑正常情况会较为复杂。建议使用环回接口地址作为源目的IP地址。存在备份链路，同时可以多条物理链路传递。
  1. [r2]bgp 2
  2. [r2-bgp]peer 3.3.3.3 as-number 2   对端环回接口ip地址，及对端所在AS号
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切记：一旦使用环回接口建立BGP的邻居关系，必须将源地址也修改为环回接口
  1. [r2-bgp]peer 3.3.3.3 connect-interface LoopBack 0
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EBGP邻居间存在多条物理链路时，也建议使用环回接口地址来建立：
当建邻配置完成后，邻居间通过三次握手，建立TCP会话
  1. [r2]display tcp status
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当TCP会话建立后，邻居间BGP协议将正常收发一次open报文，建立BGP邻居关系，生成邻居表：
  1. [r2]display  bgp peer
  2. BGP local router ID : 2.2.2.2
  3. Local AS number : 2
  4. Total number of peers : 1         Peers in established state : 1
  5. Peer       V  AS  MsgRcvd  MsgSent  OutQ  Up/Down  State PrefRcv
  6. 12.1.1.1     4   1     8     8   0   00:06:36  Established  0
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表格最后的数值（PrefRcv），标识本地从该邻居处学习到的路由条目的数量。
BGP的宣告
运行BGP协议的路由器可以宣告本地路由表中通过任何协议获取到的路由条目：静态、IGP、直连。而本地通过BGP协议学习到的路由，只要在本地依然优秀，将继续将向本地的其他BGP邻居传输。
注意：宣告时，宣告的条目必须同本地路由表中的记录完全一致
  1. [r1-bgp]network 1.1.1.0 24
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一旦进行宣告配置，条目将加载于本地的BGP表中（装载本地发出及接收到的所有路由信息）
  1. [r1]display bgp routing-table 查看BGP表
  2. BGP Local router ID is 1.1.1.1
  3. Status codes: * - valid, > - best, d - damped,
  4.         h - history,  i - internal, s - suppressed, S - Stale
  5.         Origin : i - IGP, e - EGP, ? - incomplete
  6. Total Number of Routes: 1
  7.    Network       NextHop     MED     LocPrf   PrefVal Path/Ogn
  8.    *>  1.1.1.0/24       0.0.0.0      0            0     i
  9.    状态         目标网络号             属性
  11. 状态：*可用 >优秀 *>同时存在，可以加表（路由表）也可以传递（传递给本地的其他BGP邻居）
  12. 状态处若出现i代表该条目是本地通过IBGP邻居学习到的
  13. 优秀的条件：1 同步问题（默认不关注） 2 下一跳可达
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基于 AS-BY-AS 规则，条目在一个AS内部传递时将不修改条目属性，导致通过IBGP邻居学习到的BGP路由可能出现下一跳不可达，导致条目不优。
  1. [r2-bgp]peer 3.3.3.3 next-hop-local  
  2. 将BGP路由传递给本地的邻居3.3.3.3时修改下一跳地址为本地
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当路由条目传递给本地的EBGP邻居时，属性将自动发生变化，包括下一跳地址。
注：在BGP协议中，若通过本地传递过来的路由条目，与本地路由表中已经存在且用于建立BGP邻居关系的路由相同时，该条目将不能优秀。
BGP的宣告问题

在BGP协议中宣告本地路由表中路由条目时，将携带本地到达这些目标的IGP度量值，传递到BGP邻居处。便于其他AS设备选择离目标最近的EBGP邻居。
若一台BGP设备，通过IBGP邻居学习到一条路由，存在度量值，同时本地需要将该路由传递给本地其他的EBGP邻居时，只能将度量取消，按0进行传递。导致选路参考值不优。故建议在一个AS中若需要BGP设备宣告某条路由，那么该AS内所有运行BGP协议的设备均宣告。便于其他AS的BGP设备判断自己的EBGP邻居，那台离目标更近。
BGP的自动汇总问题

现在的路由器设备，默认关闭BGP的自动汇总功能。
自动汇总规则与正常BGP协议邻居共享的路由，或在BGP协议通过network宣告命令产生的路由条目无关。
仅针对从IGP重发布到BGP的路由条目：
但两种操作产生的路由条目其起源属性不同，宣告优于重发布。
在开启了自动汇总的前提下，重发布进入的路由将不携带子网掩码，按主类掩码进入。不携带本地到达目标的度量值，度量为0。若关闭自动汇总，进入路由将正常携带掩码，且携带度量，此时和宣告路由仅起源属性不同，故建议不要开启自动汇总。
既然在一个AS中建议所有运行BGP协议的设备均宣告相同路由，那么若进行重发布配置，也建议所有运行BGP协议的设备均进行重发布。
BGP的认证

邻居间进行身份核实的方法
  1. [r1-bgp]peer 12.1.1.2 password cipher 123456
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邻居间需要秘钥一致，传递出去的秘钥必然被加密。
BGP的聚合（汇总）

不是BGP的标准汇总思路，而是利用了BGP的宣告的特征来简化了汇总配置量。
宣告特征：本地路由表中任何方式产生的路由均可被BGP宣告。
不逐条宣告明细路由，仅在更新源BGP设备上配置一条到达聚合地址的空接口防环路由，然后将其宣告到BGP协议中。
在实际工程中，由于AS之间一定存在大量的EBGP邻居关系，因此仅汇总不一定能做到优选路径，必须在传递聚合条目的同时，再传递部分的明细路由来进行选路控制。
以上的汇总配置完成后，若还需要同时传输部分明细路由，再逐一宣告需要传递的明细路由即可。
标准的BGP聚合配置
  1. [r5-bgp]aggregate 100.100.0.0 22  此时聚合与所有明细条目均传递
  3. [r5-bgp]aggregate 100.100.0.0 22 detail-suppressed 仅传递聚合条目，所有明细路由被抑制
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若需要在传递聚合条目的同时，再传递部分的明细路由，需要进行路径传递干涉策略。
两种汇总的主要区别在于不是标准汇总思路不用可以选择性的宣告明细，进行选路控制，配置量小。而标准汇总思路需要宣告所有明细，然后进行聚合（aggregate）。
路由传递干涉策略
1）抑制列表：先让设备将所有路由传递出去，再调用抑制策略
  1. [r5]ip ip-prefix a permit 100.100.1.0 24
  2. [r5]route-policy a permit node 10
  3. [r5-route-policy]if-match ip-prefix a
  4. [r5-route-policy]q
  5. [r5]bgp 3
  6. [r5-bgp]aggregate 100.100.0.0 22 suppress-policy a
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被抑制调用时，表中允许的流量最终反而被抑制（suppress-policy）传输
2）route-map：在BGP中将route-map当分发列表用
  1. [r5]ip ip-prefix b permit 100.100.1.0 24   
  2. [r5]route-policy b deny node 10
  3. [r5-route-policy]if-match ip-prefix b
  4. [r5-route-policy]q
  5. [r5]route-policy b permit node 20
  6. [r5-route-policy]q
  7. [r5]bgp 3
  8. [r5-bgp]peer 4.4.4.4 route-policy b ?
  9. export  Specify export policy  控制层面的出向
  10. import  Specify import policy  控制层面的入向
  11. [r5-bgp]peer 4.4.4.4 route-policy b export
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3）分发列表
  1. [r5]ip ip-prefix c deny 100.100.1.0 24
  2. [r5]ip ip-prefix c permit 0.0.0.0 0 le 32
  3. [r5]bgp 3
  4. [r5-bgp]filter-policy ip-prefix c export a(控制层面方向)
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4） 前缀列表：BGP协议中可以直接将前缀列表作为分发列表调用，可以针对某个邻居（常用）
  1. [r5]ip ip-prefix d deny 100.100.1.0 24
  2. [r5]ip ip-prefix d permit 0.0.0.0 0 le 32
  3. [r5]bgp 3
  4. [r5-bgp]peer 4.4.4.4 ip-prefix d export
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有条件的打破IBGP水平分割

在一个AS中一台设备运行了BGP协议，那么正常应该都连接了其他的AS，存在EBGP邻居关系，又由于IBGP的水平分割规则，导致从外部学习到的路由传递给本地AS时，需要和本AS中所有运行BGP协议的设备逐一建立IBGP邻居关系。（两两间均为IBGP邻居关系，建立数量成指数上升）
所谓有条件的打破，是指在保障无环的前提下消除IBGP水平分割机制（AS-BY-AY）。
路由反射器
三种角色：RR反射器 客户端 非客户端
无论客户端还是非客户端都必须是RR的IBGP邻居，由RR作为中心点与多个客户端、非客户端构成一个簇（组）。在一个簇内存在一台RR和至少一台客户端。也可以一台RR和多个客户端、多个非客户端。或者一个RR与多个客户端，没有非客户端。
反射规则：不优路由不能被传递，自然也不能被反射。
  1. [r3-bgp]peer 2.2.2.2 reflect-client   邻居2.2.2.2成为本地的客户端，同时本地成为RR
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联邦
将一个AS，逻辑的分为多个小AS，对外依然遵循大AS号传递规则。但小AS间为联邦内的EBGP邻居关系，可以像EBGP关系一样传递路由，但默认不对属性进行修改。
  1. [r3]bgp 64512
  2. [r3-bgp]router-id 3.3.3.3
  3. [r3-bgp]confederation id 2  申明本地的大AS号
  4. [r3-bgp]confederation peer-as 64513  告知本地直连的其他小AS号，若没有直连到其他小AS不用配置
  5. [r3-bgp]peer 2.2.2.2 as-number 64512
  6. [r3-bgp]peer 2.2.2.2 connect-interface LoopBack 0
  7. [r3-bgp]peer 4.4.4.4 as-number 64513
  8. [r3-bgp]peer 4.4.4.4 connect-interface LoopBack 0
  9. [r3-bgp]peer 4.4.4.4 ebgp-max-hop
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注：在实际工程中，反射器与联邦技术协同工作在一个网络拓扑中。
BGP在MA网络中下一跳问题


图中R1，R2，R3在一个MA网段，但不在同一AS。正常R1从R2学习到的R4的路由，下一跳自动显示为R3（最佳路径），而不是R2。
原理：
补充
在BGP中仅查看某个邻居发送或接收到BGP路由
  1. [r1]display bgp routing-table peer 10.1.1.2 received-routes  
  2. 仅查看本地从邻居10.1.1.2接收到BGP路由
  4. [r1]display bgp routing-table peer 10.1.1.2 advertised-routes
  5. 仅查看本地发送给邻居10.1.1.2的BGP路由
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本地将路由传递给邻居172.16.1.3时，修改BGP条目中下一跳地址为本地R2的IP地址。
  1. [r2]bgp 64512
  2. [r2-bgp]peer 172.16.1.3 next-hop-local  
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但实际仅针对R2从本地的EBGP邻居学习到的路由传递给172.16.1.3才修改，本地从其他IBGP邻居处学习到的所有路由再传递给172.16.1.3这个IBGP邻居时不修改下一跳地址。
意义在于，IBGP邻居间传递路由在一个AS内部，若贸然修改属性，极易出现环回（维持AS-BY-AS特性）
BGP的属性

1、PrefVal（优先级）
传播范围 默认值 大/小 优
不传播 0（0-65535） 大
该属性为私有属性（华为）
  1. [r3]bgp 2
  2. [r3-bgp]peer 4.4.4.4 preferred-value 1  
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本地所有通过4.4.4.4邻居学习到的BGP路由，优先级全部修改为1（较少使用）
负载分担：访问不同目标时，让路由器选择不同的路径，起到所有路径被使用效果。
路由策略来实现，在BGP路由控制层面传递的过程中，抓取路由修改属性
  1. [r3]ip ip-prefix p permit 1.1.1.0 24  抓住网络号
  2. [r3]route-policy p permit node 10   定制策略
  3. [r3-route-policy]if-match ip-prefix p   匹配流量
  4. [r3-route-policy] apply preferred-value 1  修改优先级属性
  5. [r3-route-policy]q
  6. [r3]route-policy p permit node 20   由于路由策略存在分发列表的功能，必须考虑空表
  7. [r3-route-policy]q
  8. [r3]bgp 2
  9. [r3-bgp]peer 4.4.4.4 route-policy p import  和邻居传递路由的控制层面方向调用
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优先级不传播的特性，只能在本地的入方向调用。
2、LocPrf（本地优先级）
传播范围 默认值 大/小 优
整个AS内部-IBGP邻居间 100（0-255） 大
用于干涉IBGP邻居关系下选路最常用属性（使用最多）
  1. [r4-bgp]default local-preference 1  本地传递路由给本地所有IBGP邻居时，修改属性为1
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负载分担：
  1. [r3]ip ip-prefix l permit 1.1.1.0 24
  2. [r3]route-policy l permit node 10   
  3. [r3-route-policy]apply local-preference 101
  4. [r3-route-policy]if-match ip-prefix l
  5. [r3-route-policy]q
  6. [r3]route-policy l permit node 20
  7. [r3-route-policy]q
  8. [r3]bgp 2
  9. [r3-bgp]peer  4.4.4.4 route-policy l import   可以在IBGP邻居关系间的出或入方向调用
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3、优先本地下一跳
本地在bgp协议中宣告本地路由表中的IGP路由时，在本地的BGP表中下一跳地址为0.0.0.0。
而通过BGP从其他邻居处学习到的路由，下一跳地址正常不为0.0.0.0，本地优选0.0.0.0的路由传递给本地的其他BGP邻居。
4、AS-PATH（记录条目经过的所有AS编号）
注意AS号的添加，一定是在EBGP邻居间进行的。
优选经过的AS号数量最少的路径，同时该属性用于EBGP水平分割，接收到路由条目中若存在本地的AS号将拒绝接收。
可以人为的在EBGP邻居关系间，增加AS号的数量来干涉选路。修改A路径，优选B路径。因为人为操作只能添加，不能减少。
可以干涉到EBGP关系/IBGP关系选路，但只能在EBGP关系设备间配置。
  1. ip ip-prefix as index 10 permit 1.1.1.0 24
  2. route-policy as permit node 10
  3. if-match ip-prefix as
  4. apply as-path 3 4 5 additive
  5. #
  6. route-policy as permit node 20
  7. bgp 2
  8. peer 12.1.1.1 route-policy as import
  10. 出向调用为  x 3 4 5  X代表实际经过过的AS
  11. 入向调用为  3 4 5 X  X代表实际经过过的AS
  12. 新增AS号处于列表的最左端
复制代码
注：以上配置方式，若网络后端真实存在AS3/4/5，那么由于EBGP水平分割，将导致这些路由无法被学习。
解决方案：重复添加实际已经经过的AS编号来增加数量
  1. [r2-route-policy]apply  as-path  1 1 1 additive
复制代码
5、起源属性
该条目的来源，通过什么方法进入到BGP协议的（network宣告，import重发布）
BGP宣告本地路由表中路由：i
将本地路由表中IGP路由重发布到BGP协议：？
将本地路由表中EGP路由重发布到BGP协议：e
规则：i 优于 e 优于 ？
  1. [r3]ip ip-prefix o permit 1.1.1.0 24
  2. [r3]route-policy o permit node 10
  3. [r3-route-policy]if-match  ip-prefix o
  4. [r3-route-policy]apply origin egp 2   编写对端设备的AS号
  5. [r3-route-policy]q
  6. [r3]route-policy o permit node 20
  7. [r3-route-policy]q
  8. [r3]bgp 2
  9. [r3-bgp]peer  2.2.2.2 route-policy o import
复制代码
控制层面流量的入或出接口调用均可。
6、MED —— 多出口鉴别属性
BGP协议默认没有度量值，没有cost，所谓的MED就是人为的在路由条目中编写一个cost数值，干涉选路。
可用于干涉EBGP/IBGP关系下的选路，最常用于干涉EBGP关系选路。
常常用于AS1干涉AS2对AS1的选路：
  1. <r1>ping -r -a 1.1.1.1 3.3.3.3   -r记录ping包来回经过哪几跳
  2. [r1]ip ip-prefix med permit 1.1.1.0 24
  3. [r1]route-policy med permit node 10
  4. [r1-route-policy]if-match ip-prefix med
  5. [r1-route-policy]apply cost 2
  6. [r1-route-policy]q
  7. [r1]route-policy med permit node 20
  8. [r1-route-policy]q
  9. [r1]bgp 1
  10. [r1-bgp]peer 12.1.1.2 route-policy med export
复制代码
BGP选路规则

比较前提，多条BGP路由目标相同，且均可优(下一跳可达、同步关闭)，具有相同的优先级（管理距离）
和标准属性不相关的选路规则：
BGP的社团属性

BGP的扩展属性，默认大多数厂商的产品在BGP协议中不携带社团属性
例：控制传播范围的社团属性
  1. [r1]route-policy com permit node 10
  2. [r1-route-policy]apply community no-advertise 针对所有的流量修改属性
  3. [r1]bgp 1
  4. [r1-bgp]peer 12.1.1.2 route-policy com export
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默认华为设备也不传递社团属性，故使用社团属性时，必须定义传递性。
  1. [r1-bgp]peer 12.1.1.2 advertise-community
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逐跳行为，每台设备均需开启传递性。
若网络没有小AS，仅存在大AS时no-export和no-export-subconfed作用一致。
BGP协议开启负载均衡，仅针对EBGP路由有效：
  1. [r1-bgp]load-balancing as-path-ignore
复制代码
条件为均衡的这些路径，其对端一定为同一个AS，且在BGP表中仅显示优最佳，但路由表中出现负载均衡现象。
Nex-hop-local 仅针对本地通过外部AS，EBGP邻居学习到的路由条目才修改下一跳为本地。
联邦内的EBGP关系，传递的路由其属性遵循IGBP关系，传递性遵循EBGP关系。
若有错误，欢迎指正！o(￣▽￣)ブ

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