暑期项目特训学习

Posted 2021-08-13 qq_51102350

学习

• 一，何为BGP
• • 1，特性
  • 2，常用术语
  • 3，BGP消息种类
  • 4，BGP协议状态机的状态
  • 5，BGP路由属性
  • • ①分类
    • ②AS-PASH属性
    • ③NEXT_HOP属性
    • ④ORIGIN属性
    • ⑤LOCAL_PREF属性
    • ⑥MED属性
    • ⑦BGP协议对路由的处理流程
    • ⑧BGP的路由优选
• 二，何为AS
• 三，何为路由
• 四，网络拓扑
• • 1，什么是拓扑
  • 2，常见网络拓扑结构
  • • ①总线型
    • ②星型
    • ③环型
    • ④网状

一，何为BGP

边界网关协议BGP（Border Gateway Protocol）是一种实现自治系统AS（Autonomous System）之间的路由协议。

1，特性

• 类型：BGP协议是一种外部网关协议。

• 路由算法：路径-矢量，避免了环路的发生
  其路由信息携带了所经过的所有AS路径列表，接收路由信息的BGP路由器可以知道该信息是否源于自己的AS，若源于，则抛弃此条路由，这样就解决了环路问题。

• 传递协议：TCP（目的端口号179）

• 支持CIDR和路由聚合
  可以将一些连续的子网聚成较大的子网，从而控制路由表增长，降低路由查找复杂度

• 只发送增量路由更新
  与邻居建立关系时，BGP路由器会将自己的全部路由信息告诉邻居，此后若路由表发生变化，则只将增量部分告诉邻居

• 路径选择：较好，非最佳

• 交换节点：和本结点相邻的路由器

2，常用术语

• BGP发言者（BGP Speaker）：接收、产生、发送BGP消息的路由器

• RID（Router ID）：32位比特无符号整数，用于在一个AS中唯一标识一台路由器。RID可以是手动配置或路由协议自动选择。

• BGP对等体（BGP Peer）：相互交换信息的BGP发言者。亦称BGP邻居。可分为IBGP对等体和EBGP对等体。

• EBGP对等体
  处于不同AS的BGP对等体称为EBGP对等体，通常情况EBGP对等体是物理上直连
  BGP Speaker从EBGP Peer获得的路由会向其除了原EBGP Peer以外的BGP Peer发布（以防止环路）

• IBGP对等体
  处于同一个AS下的BGP Peer，其间物理直连或TCP可达。
  BGP Speaker从其IBGP Peer获得的路由不会想起IBGP Peer转发（以防止环路)
  为防止路由黑洞，从IBGP Peer获得的路由是否发送给其EBGP Peer与BGP是否同步有关

• IBGP全连接
  直接没看懂

TCP的可靠传输机制和滑动窗口机制可以确保承载与TCP之上的BGP可以可靠传递大量路由。但是TCP链接是点到点的单播方式来进行报文传输的，因此BGP链接只能是基于点到点的链接。同时BGP是一种距离矢量路由协议，为了防止产生路由环路，协议规定BGP发言者从IBGP对等体获得的路由不能向其他的IBGP对等体发布。这样，在运行了BGP协议的AS内，为了确保所有BGP路由器的路由信息向，则需要使所有的IBGP路由器保持全连接。

3，BGP消息种类

• Open消息：TCP连接后的首条消息，用于建立BGP Peer之间的链接关系。
• Keepalive消息：周期性的向BGP Peer发出消息，以保持链接有效性。或用于对收到的Open消息作出回应。
• Update消息：BGP Peer间交换的关于路由增删的消息
• Notification消息：用于错误通知，发送之后会关闭链接回到idie状态
• Route-refresh消息：是要求对等体重新发送指定地址族的路有消息

4，BGP协议状态机的状态

状态间的转换描述的是BGP对等体关系的建立过程

• Idle状态（空闲状态）：初始状态，不接受任何BGP连接，等待Start事件发生。若有Start事件发生则系统开启ConnectRetry定时器，向邻居发起TCP连接，状态转换为Connect
• Connect状态（连接状态）：系统在该状态会等待TCP连接建立完成
  TCP状态为Established，则拆除ConnectRetry定时器，并发送OPEN消息，将状态变为Opensent状态
  TCP连接失败则重置ConnectRetry定时器，并发送OPEN消息，将状态变为Active
  ConnectRetry timer expired（重传定时器）超时，则重新连接，扔处于Connect状态
• Active状态（活跃状态）：在Active状态系统会响应ConnectRetry timer expired事件，重新进行TCP连接，同时重置ConnectRetry定时器，变为Connect状态；
• Opensent状态（OPEN消息已发送）：此状态表明系统已经发出Open消息，在等待BGP邻居发给自己的OPEN消息
  如果收到BGP邻居发来的OPEN消息，并且没有错误的话，则转向Openconfirm状态，同时将HoldTime定时器的值置为协商值，发送Keepalive消息并置Keepalive定时器
  如果有错误则发送Notification消息并断开链接
• Openconfirm状态（OPEN消息确认）：状态表明系统已经发出Keepalive消息，并等待BGP邻居的Keepalive消息。
  如果收到邻居的Keepalive消息则转向Established状态并重置HoldTime定时器；
  如果KeepAlive定时器超时则重置并发送KeepAlive消息；
  如果收到Notification消息，则断开链接。
• Established状态（链接建立）该状态下可以发送Update消息交换路由信息
  如果KeepAlive定时器超时则重置KeepAlive定时器并发送KeepAlive消息
  如果收到KeepAlive消息则重置HoldTime定时器：
  如果检测到错误或者收到Notification消息则断开链接。

5，BGP路由属性

①分类

• 公认必遵属性：ORIGIN、AS-PATH、NEXT_HOP
• 公认可选属性：LOCAL_PREF、ATOMIC_AGGREGATE
• 可选传递属性：COMMUNITY、AGGREGATOR
• 可选费传递属性：MED、CLUSTER_LIST、ORIGINATOR_ID

②AS-PASH属性

用于选择路由
AS-PASH属性用于标识路由经过的AS路径
当一个路由器收到两条相同目的地的路由，它将选择AS路径最短的路由。
该属性用于防环，当一台路由器收到一条BGP路由，会查看路由的AS-path属性，如果发现有自己的AS号码，就会丢弃这条路由。

③NEXT_HOP属性

标识去往目的路由下一跳AS的路由器的IP地址
分四种情况：

• BGP发言者把自己产生的路由发给所有邻居时，将把该路由信息的下一跳属性设置为自己与对端链接的接口地址
• BGP发言者把从EGP邻居得到的路由发给IBGP邻居时，不改变该路由信息的下一跳属性
• BGP 发言者把接收到的路由发送给 EBGP 对等体时，将把该路由信息的下一跳属性设置为自己与对端连接的接口地址
• 对于可以多路访问的网络（如以太网或帧中继），如果通告路由器和源路由器的接口处于同一网段，则BGP会向邻居路由通告路由的实际的来源

④ORIGIN属性

用于选择路由

符号	意义
i	通过network生成的路由
？	通过import-route生成的BGP路由
e	从EGP协议中引入到BGP协议中的路由

优先级：BGP发言者选用路由的顺序
优先级：i>e>?

⑤LOCAL_PREF属性

用于选择路由
用于在一个AS内有多个出口的情况下，IBGP邻居选择离开本AS时的最佳路由，它表明BGP路由器的优先级。
LOCAL_PREF 属性仅在IBGP 对等体之间交换，不通告给其他AS。
OCAL_PREF 的属性值仅仅会影响离开该AS的流量，不会影响进入该AS的流量。
当BGP的路由器通过不同的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。

⑥MED属性

MED也称为多出口鉴别器，它是一个4字节的整数，取值范围为0~4294967295.缺省情况下，MED的值为0，但通过命令 default med value 可对其进行修改。
值越小越优先。
MED只会影响相邻两个AS，收到MED属性的AS不会把此属性再继续传递给别的AS。

⑦BGP协议对路由的处理流程

BGP发言者从对等接收到BGP路由后，其基本的操作过程为：
接收路由过滤与属性设置——>路由聚合——>路由优选——>路由安装——>发布策略——>发布路由属性与属性设置

• 路由聚合：若需要，BGP Peer将对路由表进行聚合，一次减少路由表规模
• BGP将对接收到的路由进行优选，只选择最佳路由给自己使用，并将其安装到路由表
• 发布路由属性与属性设置之后，路由被发布给BGP对等体

⑧BGP的路由优选

一般来说，BGP计算路由优先级的规则如下：
丢弃下一跳不可达的路由。
优选Preference_Value值最高的路由（私有属性，仅本地有效）。
优选本地优先级（Local_Preference）最高的路由。
优选手动聚合>自动聚合>network>import>从对等体学到的。
优选AS_Path短的路由。
起源类型IGP>EGP>Incomplete。
对于来自同一AS的路由，优选MED值小的。
优选从EBGP学来的路由（EBGP>IBGP）。
优选AS内部IGP的Metric最小的路由。
优选Cluster_List最短的路由。
优选Orginator_ID最小的路由。
优选Router_ID最小的路由器发布的路由。
优选具有较小IP地址的邻居学来的路由。

二，何为AS

用于选择路由
自洽系统AS(autonomous system)
1，一组共享相似路由策略并在单一管理域（如一个组织机构）内运行的路由器的集合。
2，每个自洽系统有唯一的AS编号，由IANA分配
3，自治系统的编号范围是1-65535,1-65411是注册的Internet编号，65412-65535是专用网络编号
4，各自分配的IP地址被标清楚属于哪个AS号码，在全球互联网上，假如一封email从一个a IP地址发往另外一个b IP地址，这封email必须要知道a IP地址属于的AS号码A到b IP地址属于的AS号码 B如何走，然后就沿着这条路到达目的IP地址。

．这个编号是由因特网授权的管理机构IANA分配的。它的基本思想就是希望通过不同的编号来区分不同的自治系统。这样．当网络管理员不希望自己的通信数据通过某个自治系统时，这种编号方式就十分有用了。例如．该网络管理员的网络完全可以访问某个自治系统．但由于它可能是由竞争对手在管理，或是缺乏足够的安全机制，因此．可能要回避它。
通过采用路由协议和自治系统编号，路由器就可以确定彼此问的路径和路由信息的交换方法。

IANA：互联网数字分配机构

三，何为路由

• 路由：路由器从一个接口上接收数据包，并转发到另一个地址的过程。
  包括决定最佳路径和数据交换（通过网络传输信息）两个过程。
  路由发生在OSI网络参考模型的第三层即网络层。

• 路由方式：数据交换方式。即让数据包根据一定路径传输的方式。路由根据路由表——存储到各个目的地的最佳路径的表，来找到路径传输方式。

• 路由器：路由器用于将网络进行互联，是网络传输的交通枢纽，具备路由和转发功能。
  在TCP/IP协议中称路由器位网关。
  路由器通过转发数据包来实现网络互联。
  通常插两张网卡
  网卡一，连接广域网的WAN口，IP地址由上一级网络分配
  另一张网卡LAN，连接局域网，IP地址可以自己配置

• 转发：在内部进行输入端的数据包转送到合适的输出端

• 路由协议：
  路由协议
  按照工作区域，将路由协议分为IGP（内部网关协议）和EGP（外部网关协议），EGP的一个应用实例是BGP

• 路由前缀

四，网络拓扑

1，什么是拓扑

把实体抽象位点，连接实体的路抽象位线，从而以图的方式来表示点和线之间的关系
在计算机网络中，把计算机，终端、通信处理机等抽象为点，连接这些舌部的通信线路抽象为线，将这些点线构成的拓扑称为网络拓扑

2，常见网络拓扑结构

①总线型

特点：结构简单灵活，非常便于扩充;可靠性高，网络响应速度快;设备量少、价格低、安装使用方便;共享资源能力强，极便于广播式工作即一个结点发送所有结点都可接收。

②星型

星型拓扑常应用于局域网中。
特点：:网络结构简单,便于管理、集中控制, 组网容易;网络延迟时间短，误码率低，网络共享能力较差，通信线路利用率不高，中央节点负担过重，可同时连双绞线、同轴电缆及光纤等多种媒介。

扩展星型拓扑：

③环型

特点：信息在网络中沿固定方向流动，两个结点间仅有唯一的通路，大大简化了路径选择的控制;某个结点发生故障时，可以自动旁路，可靠性较高;由于信息是串行穿过多个结点环路接口，当结点过多时，影响传输效率，使网络响应时间变长。但当网络确定时，其延时固定，实时性强;由于环路封闭故扩充不方便。

④网状

节点之间的连接是任意的，每个节点都有多条线路与其他节点相连，这样使得节点之间存在多条路径可选
网状拓扑可以充分、合理的使用网络资源，并且具有可靠性高的优点。这个优点是以高投资和高复杂的管理为代价