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bgp
数通-BGP知识框架，考试必备
编辑于2020-03-31 17:01:40- IT课程
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BGP
基本概念
特点
用于AS之间其着眼点不在于发现和计算路由，而在于在AS之间选择最佳路由和控制路由的传播。
依靠TCP保证可靠性，协议号179
支持bgp认证
MD5
只针对TCP报文认证，认证信息放在TCP报文option字段
Keychain认证
针对TCP和BGP报文认证，认证报文放在TCP的option字段中，也在bgp报文中
BGP支持无类别域间路由CIDR（Classless Inter-Domain Routing）
BGP从设计上避免了环路的发生
AS之间：BGP通过携带AS路径信息来标记途经的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内学到的路由不再通告给AS内的BGP邻居，避免了AS内产生环路。
BGP是一种距离矢量（Distance-Vector）路由协议
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，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
BGP 协议报文
keepalive是周期性发送，其他都是触发更新
报文头部
Marker：占16字节，用于检查BGP对等体的同步信息是否完整，以及用于BGP验证的计算。不使用验证时所有比特均为1（十六进制则全“FF”）。
Length：占2个字节（无符号位），BGP消息总长度（包括报文头在内），以字节为单位。长度范围是19～4096。
Type：占1个字节（无符号位），BGP消息的类型。Type有5个可选值，表示BGP报文头后面所接的5类报文（其中，前四种消息是在RFC4271中定义的，而Type5的消息则是在RFC2918中定义的）：
1.open
作用：用于建立BGP对等体连接
主要字段解释
version：4
My AS：本地AS编号
Hold Time：老化时间，比较两端较小值作为协商的结果,0s表示不老化
BGP Identifier：route-id
optional parameters：bgp验证和多协议扩展等功能可选参数，每一个参数为一个TVL三元组
2.update
用于在对等体之间交换路由信息。每份update具有相同路径属性的路由，或者拥有对等体之间撤销不可达的路由信息
主要字段：
withdrawn routers length:不可达路由长度，更新报文值为0
withfrawn routers：不可达路由列表：撤销路由时，不携带路径属性
Total path attribute length：路径属性字段长度
path attribute：所有路径属性列表（一般多个并存），每个路径属性由一个TLV构成
flags：标识此属性属于哪一类（例：）
Attr.Flags：占1个字节（8个bit），表示属性的标记，其每个bit位的意义如下显示：O: Optional bit, 属性的可选性。决定属性是否为必携带属性。带可选属性（optional）设为1，公认属性（well-known）设为零。T: Transitive bit 属性的可传递性。对于可选属性，是可传递的设为1，非可传递的设为0。对于公认属性必须设为1。P: Partial bit 属性的局部性。对于可传递的可选属性是局部的设为1，是完全的设为零。对于非可传递的的可选属性和公认属性，必须设为零。E: Extended Length bit 决定该属性的长度的字段（即Attr. Length）是否需要扩展。不需要扩展则设为零，Attr. Length占1个字节；需要扩展则设为1，Attr. Length占2个字节。U: Unused bits 低4位没有使用，发送时必须全部设为零，并且在接收时被忽略。
type：属性类型
见BGP属性：
length：长度
value：属性值
见BGP属性
Network Layer Reachability Information（NLRI）包含要更新的地址前缀列表每一个地址前缀单元由一个LV二元组：组成
包含要更新的地址前缀列表，每一个地址前缀单元由一个LV二元组（prefix length, the prefix of the reachable route）组成，其编码填写方法与Withdrawn Routes的填写方法相同。
prefix length（即掩码）例：32
the prefix of the reachable route（路由前缀）例：10.1.1.1
报文发送条件
初建立邻居关系，交换路由信息
新增或撤销路由，触发更新
收到route-refresh报文
使用命令refresh bgp all export
3.notification
用于中断BGP连接。
4.keepalive
用于保持BGP连接。
5.router-refresh
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（Route-refresh）能力的BGP设备会发送和响应此报文。
BGP属性
公认必遵
公认必须遵循（Well-known mandatory）：所有BGP设备都可以识别此类属性，且必须存在于Update报文中。如果缺少这类属性，路由信息就会出错。
AS-Path
Next_hop
BGP Speaker在向EBGP对等体发布某条路由时，会把该路由信息的下一跳属性设置为本地与对端建立BGP邻居关系的接口地址
BGP Speaker将本地始发路由发布给IBGP对等体时，会把该路由信息的下一跳属性设置为本地与对端建立BGP邻居关系的接口地址。
BGP Speaker在向IBGP对等体发布从EBGP对等体学来的路由时，并不改变该路由信息的下一跳属性。
下一跳指的是下一个AS
origin
IGP
具有最高的优先级。IBGP设备通过network命令注入到BGP路由表的路由，本AS内路由
EGP
优先级次之。通过EGP得到的路由信息
Incomplete
优先级最低。比如BGP通过import-route命令引入的路由
公认任意
公认任意（Well-known discretionary）：所有BGP设备都可以识别此类属性，但不要求必须存在于Update报文中，即就算缺少这类属性，路由信息也不会出错。
local_Pref
判断流离开AS的最佳路由；作用于一个AS内部；当BGP的设备通过不同的IBGP对等体得到目的地址相同但下一跳不同的多条路由时，将优先选择Local_Pref属性值较高的路由大值优先，缺省值100
automatic-aggregate
可选过渡
可选过渡（Optional transitive）：BGP设备可以不识别此类属性，如果BGP设备不识别此类属性，但它仍然会接收这类属性，并通告给其他对等体。
团体属性
是一组有相同特征的目的地址的集合。团体属性用一组以4字节为单位的列表来表示，NE40E中团体属性的格式是aa:nn或团体号。 aa:nn：aa和nn的取值范围都是0～65535，管理员可根据实际情况设置具体数值。通常aa表示自治系统AS编号，nn是管理员定义的团体属性标识。例如，来自AS100的一条路由，管理员定义的团体属性标识是1，则该路由的团体属性格式是100:1。 团体号：团体号是0～4294967295的整数。标准协议中定义，0（0x00000000）～65535（0x0000FFFF）和4294901760（0xFFFF0000）～4294967295（0xFFFFFFFF）是预留的。 团体属性用来简化路由策略的应用和降低维护管理的难度，利用团体可以使多个AS中的一组BGP设备共享相同的策略。团体是一个路由属性，在BGP对等体之间传播，且不受AS的限制。BGP设备在将带有团体属性的路由发布给其它对等体之前，可以先改变此路由原有的团体属性。对等体组可以使一组对等体共享相同的策略，而团体可以使一组路由共享相同的策略。除了使用公认的团体属性外，用户还可以使用团体属性过滤器过滤自定义扩展团体属性，以便更为灵活的控制路由策略。
公认团体属性
Internet
设备在收到具有此属性的路由后，可以将任何BGP对等体发送该路由。
No_Advertise
设备收到具有此属性的路由后，将不向任何BGP对等体发送该路由。
No_Export
设备收到具有此属性的路由后，将不向AS外发送该路由。
No_Export_Subconfed
设备收到具有此属性的路由后，将不向AS外发送该路由，也不向AS内其他子AS发布此路由。
自定义团体属性
可选非过渡
可选非过渡（Optional non-transitive）：BGP设备可以不识别此类属性，如果BGP设备不识别此类属性，则会被忽略该属性，且不会通告给其他对等体
MED
判定流量进入AS的最佳路由BGP的设备通过不同的EBGP对等体得到目的地址相同但下一跳不同的多条路由时，在其它条件相同的情况下，将优先选择MED值较小者作为最佳路由。MED属性仅在相邻两个AS之间传递，收到此属性的AS一方不会再将其通告给任何其他第三方ASMED小值优先，缺省值0
Originator_ID
Originator ID由RR产生
使用的Router ID的值标识路由的始发者
用于防止集群内产生路由环路
当设备接收到这条路由的时候，将比较收到的Originator ID和本地的Router ID，如果两个ID相同，则不接收此路由。
当一条路由第一次被RR反射的时候，RR将Originator_ID属性加入这条路由，标识这条路由的发起设备。如果一条路由中已经存在了Originator_ID属性，则RR将不会创建新的Originator_ID属性。
Cluster_List
路由反射器和它的客户机组成一个集群（Cluster）
使用AS内唯一的Cluster ID作为标识
为了防止集群间产生路由环路
当一条路由第一次被RR反射的时候，RR会把本地Cluster ID添加到Cluster List的前面。如果没有Cluster_List属性，RR就创建一个。
当RR接收到一条更新路由时，RR会检查Cluster List。如果Cluster List中已经有本地Cluster ID，丢弃该路由；如果没有本地Cluster ID，将其加入Cluster List，然后反射该更新路由。
路由反射器使用Cluster_List属性，记录路由经过的所有集群的Cluster ID。
累加IGP度量值AIGP
是一种新的BGP路由属性，用于传递并累加IGP Metric值
属性类型码是26
路由传递的过程
bgp邻居关系建立
邻居关系类型
IBGP
同一AS内部
一般用环回地址，跨跳建立邻居
环回路由器IGP可达
指定更新源
EBGP
不同AS之间
一般使用直连物理口地址建立邻居
冗余链路使用loopback地址建立邻居
环回地址路由可达
指定更新源
设置egbp邻居多跳
状态机
idle
初始状态
任何状态中收到Notification报文 或TCP拆链通知等Error事件后，BGP都会转至Idle状态
停留idle状态可能原因：
指peer的地址路由表中没有路由，无法发起TCP连接
没有开启该地址族
双方都没明细路由，用的默认路由，tcp建立不了连接
ebgp邻居使用loopback口建立，没有配置EBGP多跳
启动条件：
start事件（peer动作）
查到邻居路由
发送TCP请求连接（主动）
有路由，发出TCP SYN（被动），进行TCP连接（同时连接，只保留端口ip大的tcp连接）
connect
BGP启动连接重传定时器（Connect Retry），等待TCP完成连接
TCP连接成功，向对等体发送Open报文，并转至OpenSent状态
TCP连接失败，转至Active状态
连接重传定时器超时，停留在Connect状态
停留connect状态原因：
tcp被过滤，收不到tcp确认
单通故障
单方面配置认证
active
Active状态下，BGP总是在试图建立TCP连接
TCP连接成功，对等体发送Open报文，关闭连接重传定时器，并转至OpenSent状态
TCP连接失败，停留在Active状态
连接重传定时器超时，转至Connect状态
停留active状态原因：
邻居没有配置更新源
邻居peer指的地址错误
邻居没有指peer
（每32s来回切换connect和active状态）
opensent
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
收到的Open报文正确，发送Keepalive报文，并转至OpenConfirm状态
收到的Open报文有错误，发送Notification报文给对等体，并转至Idle状态。
openconfim
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，如果收到Notification报文，则转至Idle状态。
established
BGP可以和对等体交换Update、Keepalive、Route-refresh报文和Notification报文
收到正确的Update或Keepalive报文,保持BGP连接
收到错误的Update或Keepalive报文,转至Idle状态
Route-refresh报文不会改变BGP状态
收到Notification报文,TCP拆链通知，转至Idle状态。
影响邻居关系建立的参数
版本 默认V4
route-id唯一
标识一台BGP路由器
控制选路
RR场景防环
AS号
建立邻居时，检查open报文中AS是否与配置邻居的AS号一致
能力属性：单播、组播、IPV4\IPV6\VPNV4、路由器是否支持路由刷新和4字节AS号
认证：指定peer时配置认证，认证密钥一致
BGP对路由的处理过程
1.收到路由的方式
bgp注入路由方式
import
network
从邻居收到bgp路由
2.过滤（可选）：import经过引入策略/学到的bgp路由经过入口策略
3.路由聚合
自动聚合
summary automatic
手动聚合
aggregate 【net 】【mask】
为了避免路由聚合可能引起的路由环路，BGP设计了AS_Sst属性
AS_Sst属性是一种无序的AS_Path属性，标明聚合路由所经过的AS号。当聚合路由重新进入AS_Sst属性中列出的任何一个AS时，BGP将会检测到自己的AS号在聚合路由的AS_Sst属性中，于是会丢弃该聚合路由，从而避免了路由环路的形成。
4.bgp选路
最优路由选择
P1.协议首选值prefval最大的路由
协议首选值是华为设备的特有属性，该属性仅在本地有效。peer 3.3.3.3 preferred-value 200
P2.优选本地优先级Local-Pref最高的路由
如果路由没有本地优先级，BGP选路时将该路由按缺省的本地优先级100来处理。通过执行default local-preference命令可以修改BGP路由的缺省本地优先级。
N3.优选手动聚合、自动聚合、network引入、import-route引入的路由、从邻居学来的路由
P4.优选AS-Path最短的路由
AS_Path的长度不包括AS_CONFED_SEQUENCE和AS_CONFED_SET。AS_SET的长度为1，无论AS_SET中包括多少AS号。执行bestroute as-path-ignore命令后，BGP选路时，忽略AS_Path的比较。配置load-balancing as-path-ignore命令后，As_Path不同的路由也可以进行负载分担。
O5.依次优选Origin类型为IGP、EGP、Incomplete的路由。
incomplete引入的其它路由协议的路由信息
M6.来自同一AS的路由，优选MED（Multi Exit Discriminator）值最低的路由
如果配置了bestroute med-plus-igp命令，将优选MED值与IGP Metric分别乘对应系数相加的结果较小的路由。 BGP只比较来自同一个AS（不包括联盟的子AS）的路由的MED值。即，只有两条路由的AS_SEQUENCE（不包括AS_CONFED_SEQUENCE）属性的第一个AS号相同时，BGP才会比较二者的MED值。如果路由没有MED属性，BGP选路时将该路由的MED值按缺省值0来处理；执行bestroute med-none-as-maximum命令后，BGP选路时将该路由的MED值按最大值4294967295来处理。执行compare-different-as-med命令后，BGP将强制比较来自不同自治系统中的邻居的路由的MED值。除非能够确认不同的自治系统采用了同样的IGP和路由选择方式，否则不要使用compare-different-as-med命令（可能产生环路）。执行deterministic-med命令后，将消除路由接收顺序对选路结果的影响。
E7. 依次优选本地vpn路由、LocalCross路由、RemoteCross路由、EBGP路由、IBGP路由
LocalCross路由指本地VPN交叉路由或公私网互引路由。PE上某个VPN实例的VPNv4路由的ERT匹配其他VPN实例的IRT后复制到该VPN实例，称为LocalCross；从远端PE学习到的VPNv4路由的ERT匹配某个VPN实例的IRT后复制到该VPN实例，称为RemoteCross。
I8. 优选到BGP下一跳IGP度量值（metric）最小的路由。
执行bestroute igp-metric-ignore命令后，BGP选路时，忽略IGP Metric的比较
C9. 优选Cluster_List最短的路由。
缺省情况下，BGP在选择最优路由时Cluster-List优先于Router ID。配置bestroute routerid-prior-clusterlist命令后，BGP在选择最优路由时Router ID优先于Cluster-List。
R10. 优选Router ID最小的设备发布的
执行bestroute router-id-ignore命令后，BGP选路时，忽略Router ID的比较。如果路由携带Originator_ID属性，选路过程中将比较Originator_ID的大小（不再比较Router ID），并优选Originator_ID最小的路由。
A11. 优选从具有最小IP Address的对等体学来的路由。
优选路由下发ip路由表
5.通过出口策略对路由进行过滤
6.将通过策略的路由发给邻居
通告原则
1.bgp只通告在本地BGP路由器最优且有效的的路由
本地始发的路由都是最优且有效的路由，通告所有IBGP和EBGP邻居
2.从EBGP对等体学到的路由，发给所有除发送者之外的IBGP和EBGP邻居，通告给IBGP对等体默认不修改下一跳属性
3.从IBGP邻居学到的路由，BGP设备只发布给它的EBGP对等体
BGP Speaker从IBGP获得的路由是否通告给它的EBGP对等体要依IGP和BGP同步的情况来决定： 从IBGP获得的路由仅发布给它的EBGP对等体： 关闭BGP同步的情况下，IBGP路由被直接发布 开启BGP同步的情况下，该IBGP路由只有在IGP也发布了这条路由时才会被发布给EBGP对等体 默认情况下同步未开启
4.路由更新时，BGP设备只发送更新的BGP路由
5.所有对等体发送的路由，BGP设备都会接收。
负载分担
当到达同一目的地址存在多条等价路由时，可以通过BGP等价负载分担实现均衡流量的目的。形成BGP等价负载分担的条件是“BGP选择路由的策略”的1至8条规则中需要比较的属性完全相同。
应用
路由反射器
作用
在IBGP对等体间使用路由反射器解决IBGP全互联问题
Cluster_List属性和Originator_ID属性防止路由环路
路由器角色
路由反射器RR（Route Reflector）
允许把从IBGP对等体学到的路由反射到其他IBGP对等体的BGP设备，类似OSPF网络中的DR。
客户机（Client）
与RR形成反射邻居关系的IBGP设备。在AS内部客户机只需要与RR直连。
非客户机（Non-Client）
既不是RR也不是客户机的IBGP设备。在AS内部非客户机与RR之间，以及所有的非客户机之间仍然必须建立全连接关系。
始发者（Originator）
在AS内部始发路由的设备。Originator_ID属性用于防止集群内产生路由环路。
集群（Cluster）
路由反射器及其客户机的集合。Cluster_List属性用于防止集群间产生路由环路。
备份路由反射器
路由反射器RR1和RR2在同一个集群内，配置了相同的Cluster ID。 当客户机Client1从EBGP对等体接收到一条更新路由，它将通过IBGP向RR1和RR2通告这条路由。 RR1和RR2在接收到该更新路由后，将本地Cluster ID添加到Cluster List前面，然后向其他的客户机（Client2、Client3）反射，同时相互反射。 RR1和RR2在接收到该反射路由后，检查Cluster List，发现自己的Cluster ID已经包含在Cluster List中。于是RR1和RR2丢弃该更新路由，从而避免了路由环路。
所有RR必须使用相同的Cluster ID，
多集群路由反射器
一个AS中可以存在多个集群，各个集群的RR之间建立IBGP对等体。当RR所处的网络层不同时，可以将较低网络层次的RR配成客户机，形成分级RR。当RR所处的网络层相同时，可以将不同集群的RR全连接，形成同级RR。
分级路由反射器
同级路由反射器
RR向IBGP邻居发布路由规则
从非客户机学到的路由，发布给所有客户机。
从客户机学到的路由，发布给所有非客户机和客户机（发起此路由的客户机除外）
从EBGP对等体学到的路由，发布给所有的非客户机和客户机
BGP联盟
原理
联盟将一个AS划分为若干个子AS。每个子AS内部建立IBGP全连接关系，子AS之间建立联盟EBGP连接关系，但联盟外部AS仍认为联盟是一个AS。配置联盟后，原AS号将作为每个路由器的联盟ID。这样有两个好处： 一是可以保留原有的IBGP属性，包括Local Preference属性、MED属性和NEXT_HOP属性等； 二是联盟相关的属性在传出联盟时会自动被删除，即管理员无需在联盟的出口处配置过滤子AS号等信息的操作。
与反射器对比
反射器
不需要更改现有的网络拓扑，兼容性好。配置方便，只需要对作为反射器的设备进行配置，客户机并不需要知道自己是客户机。集群与集群之间仍然需要全连接。适用于中、大规模网络。
联盟
需要改变逻辑拓扑。所有设备需要重新进行配置。联盟的子AS之间是特殊的EBGP连接，不需要全连接。适用于大规模网络。
路由衰减
路由不稳定的主要表现形式是路由振荡（Route Flapping），即路由表中的某条路由反复消失和重现 BGP衰减使用惩罚值（Penalty Value）来衡量一条路由的稳定性，惩罚值越高则说明路由越不稳定。路由每发生一次振荡，BGP便会给此路由增加一定的惩罚值（路由从激活状态变为未激活状态，惩罚值增加1000，路由在激活状态，收到新的路由更新，惩罚值加500）。当惩罚值超过抑制阈值（Suppress Value）时，此路由被抑制，不加入到路由表中，也不再向其他BGP对等体发布更新报文。被抑制的路由每经过一段时间，惩罚值便会减少一半，这个时间称为半衰期（Half-life）。当惩罚值降到再使用阈值（Reuse Value）时，此路由变为可用并被加入到路由表中，同时向其他BGP对等体发布更新报文。上文提到的惩罚值、抑制阈值和半衰期都可以手动配置。
默认不开启。需要手工配置，只能针对EBGP路由进行设置
BGP与BFD联动
扩展
BGP防环
AS内防环
IBGP邻居之间通过IBGP水平分割防环
路由反射器通过cluster_list防环，客户端通过orginator_ID防环
在联盟confederation内，成员AS号防环
AS间防环
EBGP邻居通过AS-PATH防环
接收路由时，发现AS-PATH列表有本AS号，则不接受此路由
路由策略
路由策略的实现
定义规则
定义将要实施路由策略的路由信息的特征，即定义一组匹配规则。可以用路由信息中的不同属性作为匹配依据进行设置，如目的地址、发布路由信息的路由器地址等。
过滤器
访问控制列表（ACL）
地址前缀列表（IP-Prefix List）
AS路径过滤器（AS-Path-Filter）
团体属性过滤器（Community-Filter）
RD属性过滤器（Route Distinguisher-Filter）
Route-Policy
Route-Policy由节点号、匹配模式、if-match子句、apply子句和goto next-node子句组成。
节点号
匹配模式：permit和deny。
if-match子句
apply子句
goto next-node子句
应用规则
将匹配规则应用于路由的发布、接收和引入等过程的路由策略中
BGP EVPN
BGP4+
BGP4+是一种用于自治系统AS（Autonomous System）之间的动态路由协议，它是对BGP的扩展。传统的BGP4只能管理IPv4的路由信息，对于使用其它网络层协议（如IPv6等）的应用，在跨自治系统传播路由信息时就受到一定限制。为了实现对IPv6协议的支持，BGP4需要将IPv6协议的信息反映到NLRI（Network Layer Reachable Information）属性及Next_Hop属性中。BGP4+中引入的两个NLRI属性分别是： MP_REACH_NLRI：Multiprotocol Reachable NLRI，多协议可达NLRI。用于发布可达路由及下一跳信息。 MP_UNREACH_NLRI：Multiprotocol Unreachable NLRI，多协议不可达NLRI。用于撤销不可达路由。BGP4+中的Next_Hop属性用IPv6地址来表示，可以是IPv6全球单播地址或者下一跳的链路本地地址。BGP4+是利用BGP的多协议扩展属性，来达到在IPv6网络中应用的目的，BGP协议原有的消息机制和路由机制并没有改变。