BGP 所有的知识点全在这

Posted 2021-09-13 小茗，你好

目录

一、BGP介绍

二、BGP特点

三、BGP数据包   

四、BGP的工作过程

五、名词解释

六、BGP的路由黑洞问题

七、BGP的防环机制---水平分割

八、实验配置

1、解析

2、配置

九、宣告路由

1、解析

2、配置

3、逻辑悖论

---

BGP：边界网关路由协议

一、BGP介绍

无类别路径矢量EGP协议；工作于AS之间；

AS—自治系统：标准AS编号  16位二进制   0-65535

                         扩展AS编号  32位二进制

路径矢量（一个AS为一跳）--- 距离矢量（一个路由器为一跳）

https://www.cidr-report.org

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，且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;

IGP协议追求：1、无环（选路佳） 2、收敛快   3、占用资源少

EGP协议的追求：1、可控性强（管理员可以方便进行策略干涉选路）

                            2、可靠性（BGP协议设备间需要交互大量的路由条目，但又不能选择周期更新来占用链路资源，故只能进行触发更新；且BGP协议工作环境中为节约成本，必然出现非直连需要建立邻居关系—单播邻居）--- 基于TCP工作 -三次握手四次断开 4种可靠传输机制 --  TCP只能基于单播工作

单播—需要IP可达—依赖IGP    BGP承载于IGP之上  

                             3、AS-BY-AS  以一个AS为一跳；

二、BGP特点

1. 无类别路径矢量 -----距离矢量的升级版---AS--BY--AS
2. 使用单播更新来发送所有信息；基于TCP 179端口工作
3. 增量更新--仅触发无周期
4. 具有丰富的属性来取代IGP中度量进行选路----多个参数控制协议
5. 可以在进项和出项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）

三、BGP数据包   

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会话建立后，基于TCP的会话来进行传输及可靠性的保障；

首先通过TCP的三次握手来寻找到邻居；

Open       仅负责邻居关系的建立，正常进收发一次即可；携带route-id；

Keeplive    保活    周期1min查询邻居关系是否存在；实际保活TCP会话；hold time 默认3min

Update     携带路由条目     目标网络号+各种属性

Notification   出现错误数据时收发；

四、BGP的工作过程

1、配置完成后，邻居间单播TCP三次握手，目标端口179，建立TCP的会话；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）

2、邻居关系建立后，管理员选择性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updata数据包进行邻居间路由共享；之后生成BGP表；--- 装载本地发出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，不一定为最佳路径；BGP默认不支持负载均衡）

3、收敛完成，仅keeplive周期保活即可；

4、若出现错误信息，邻居间将使用Notification报文进行报错操作

5、结构突变

1）新增  --- 本地使用updata向本地所有邻居告知，前提该路由不被已经发出的聚合路由包含

2）断开  --- 本地使用updata向本地所有邻居告知，前提该路由不被已经发出的聚合路由包含

             只有到聚合条目中包含的所有明细路由均在本地失效，才告知邻居删除聚合条目

3）无法沟通 --- hold time为3min，连续3次未收到邻居的keeplive；断开邻居关系、TCP会话，删除从该邻居处学习到的所有路由；

五、名词解释

邻居---直连  因为BGP协议中存在非直连邻居的需求，故BGP邻居称为毗邻关系；

EBGP邻居关系 ----  外部BGP邻居关系，建邻的两台设备处于不同的AS中

IBGP邻居关系  ---- 内部BGP邻居关系，建邻的两台设备处于相同的AS中

六、BGP的路由黑洞问题

非直连建邻使得控制层面路由条目可传递，递归计算路由可达；

而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

1. 物理、逻辑拓扑全连 --  物理链路直连、或者vpn
2. 邻居关系全连 – 网络中所有设备运行BGP
3. BGP重发布到IGP（LAB）
4. MPLS 多协议标签交换--- 推荐做法

七、BGP的防环机制---水平分割

1、EBGP水平分割—解决EBGP环路；

依赖了BGP路由条目中的一种属性来进行防环；AS-PASH路径属性；

BGP协议在传递路由条目的过程中，将记录所有经过的AS的编号；

EBGP水平分割—接收到的路由条目中，若存在本地的AS号将拒绝该条目进入；

2、IBGP水平分割—解决IBGP环路由中的一种机制

  本地从一个IBGP邻居处学习到的路由条目，不得传递给本地的其他IBGP邻居；

AS-BY-AS在一个AS内部条目传递的过程中，默认不会修改任何的属性；

由于BGP可以非直连建立邻居关系，故在一个AS内部，可以通过与多台运行BGP协议的路由器建立BGP邻居关系，来稳定关系网络；因此在一个AS内部运行BGP协议的设备，正常均存在EBGP邻居（均同时连接其他AS）

在IBGP水平分割的限制下，虽然避免了IBGP的环路产生，但同时也使得AS内部为了能够传递路由条目，必须两两间建立IBGP邻居关系，邻居关系成指数上升，配置量巨大；

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

八、实验配置

1、解析

建立BGP邻居关系

[r1]bgp 1   启动时需要定义AS号，没有多进程概念；一台设备只能在一个AS中工作

[r1-bgp]router-id 1.1.1.1  建议配置RID；RID的生成规则同OSPF；

（1）单链路的EBGP邻居关系

[r1-bgp]peer 12.1.1.2 as-number 2

           对端接口ip地址    对端所在的AS号

（2）建立IBGP邻居关系；--由于一个AS的内部大多拓扑冗余比较丰富，若使用物理接口来作为源、目IP地址建立BGP邻居,将浪费冗余资源;建议使用环回接口作为源/目ip地址;

稳定/且可以同时使用多条链路资源

切记：在使用环回地址作为源、目ip地址时；及要定义目标为对端的环回，还需要修改本端的源为环回，否则将自动使用本地的物理出口作为源；

[r2-bgp]peer  3.3.3.3 connect-interface LoopBack 0

（3）多链路的EBGP邻居关系

建议使用环回作为源、目标接口

a. IP可达问题—一般使用静态

[r4]ip route-static  5.5.5.0 24 45.1.1.2

[r4]ip route-static 5.5.5.0 24 54.1.1.2

b. 建立EBGP邻居关系

[r4]bgp 2

[r4-bgp]peer  5.5.5.5 as-number 3

[r4-bgp]peer  5.5.5.5 connect-interface LoopBack 0

c. TTL问题

默认IBGP邻居间的数据包TTL值为255，EBGP邻居间TTL值为1；

  因此若使用环回来建立EBGP邻居关系，TTL不够;故，必须修改

[r4-bgp]peer 5.5.5.5 ebgp-max-hop 2

两端配置完成后，邻居间先进行TCP的三次握手，建立TCP的会话；

[r1]display  tcp status

当TCP会话建立后，邻居间收发一次open包（携带RID），建立BGP的邻居关系；生成邻居表：

[r1]display  bgp peer

 BGP local router ID : 1.1.1.1

 Local AS number : 1

 Total number of peers : 1                Peers in established state : 1

 Peer        V        AS  MsgRcvd  MsgSent  OutQ  Up/Down       State PrefRcv

12.1.1.2        4           2        5        6     0 00:03:22 Established       0

表格尾部的数字0，代表从该邻居处学习到的路由条目数量

2、配置

配置实验拓扑如上图所示。 

1、在配置BGP之前，先配置IGP协议，将R2、R3、R4之间使用OSPF协议跑通

2、直连的单链路EBGP邻居关系建邻

R1和R2之间建立EBGP邻关系：

建邻配置完成后，邻居间进行TCP的 3次握手，之后建立TCP会话

查看BGP邻居：

3、当R4和R5之间EBGP邻居关系使用环回建邻

IBGP邻居间 TTL=255，EBGP邻居间 TTL=1。故一旦EBGP邻居间使用环回作为源、目建邻，必须修改TTL值，否则邻居关系无法建立。

首先要保证R4和R5之间环回能够通信 

建立EBGP邻居关系

4、建立IBGP邻居关系：

IBGP邻居关系处于同一个AS内部，在一个AS内拓扑结构趋于网状，使用环回接口IP地址作为源和目标IP，可以利用上邻居所有的物理可达链路。

切记：一旦使用环回接口IP地址作为邻居建立的地址，既要定目标为对端环回，还需定源为本地环回。

R2和R3之间建立IBGP邻居关系：

R3和R4之间建立IBGP邻居关系的思路和上边完全一致。

九、宣告路由

1、解析

BGP协议所宣告路由为本地路由表中任何来源产生的路由信息；

（1）宣告时，可逐条选择本地路由表中的路由信息宣告：

[r1]bgp 1

[r1-bgp]network 1.1.1.0 24

切记：宣告时，所宣告的网络号必须和本地路由表中的记录完全一致；

（2）当宣告配置完成后，本地生成BGP表；装载本地发出及接收到所有BGP路由

[r1]display  bgp routing-table

 Total Number of Routes: 1

      Network            NextHop        MED        LocPrf    PrefVal Path/Ogn

 *>   1.1.1.0/24            0.0.0.0         0                     0      i

状态   目标网络号                        属性

* 可用

> 优秀 

说明：只有某条路由可用和优秀，才有加表的能力和传递的资格

使用 "i" 标识该条目通过本地的IBGP邻居学习

一条条目可用且优秀才能传输给本地的其他邻居；才能加载到本地的路由表中；

（3）条目优秀的条件:

a. 同步问题—目前的设备同步规则默认关闭，该问题在当下已经不需要关注了

同步问题—本地必须先通告IGP学习到该路由，在通过BGP学习

b. 下一跳不可达问题—因为AS-BY-AS规则  使得下一跳地址在一个AS内部传递时，默认不修改；故通过本地的IBGP邻居学习到的路由，大多下一跳不可达

[r2]bgp 2

[r2-bgp]peer  3.3.3.3 next-hop-local   R2将路由传输给3.3.3.3时，修改下一跳地址为R2

2、配置

BGP协议的作用在于共享路由，故运行BGP协议的路由器，可以将本地的任意路由（不关注来源）均可逐条宣告到BGP协议中。

宣告时，宣告的条目必须和路由表中的长度完全一致；

宣告后，生成BGP表---装载本地发出及接收到的所有路由。

（1）将 192.168.1.0/24的网段在BGP协议中进行宣告

（2）查看BGP表：

R1：

R2：

R3：查看R3的BGP表没有可用和优秀的标识符

当该条路由不可用不优，就不会被加表，也不会继续往下传递 

原因：因为BGP的AS-BY-AS规则，R3从IBGP的R2学习到的路由，其属性不变，它的下一跳路由并没有宣告到OSPF中，所以找不到下一跳路由。

解决办法：将R2传递该路由的下一跳修改为本地即可

查看R3的BGP表：

这时，去R4的路由器上查看BGP表发现并没有将路由传递过来。

分析：因为IBGP的水平分割机制，R3从IBGP邻居上学到的路由，并不会传递给其他邻居。

解决办法： 可以将R2和R4之间建立邻居，这样，R2就可以直接将路由传递给R4

                   当然，将路由传给R4时不要忘记修改下一跳为本地

邻居建立完成后查看其BGP表：

R5：

然后用同样的逻辑宣告网段 192.168.2.0/24，就能实现两个用户的通信

测试：

3、逻辑悖论

因为R4和R5使用环回建邻的，而且两个路由器均手写了静态来实现环回之间的通信

当在R5上将环回宣告到BGP协议中，然后去R4上查看BGP表：

发现该环回路由不优不可用，意味着该路由不能加表，也没有向下继续传递的资格

分析：

表中我们可以看到宣告该路由的掩码长度是24位的，而之前手写的静态掩码长度也是24位的，说明宣告的路由和手写静态的路由是完全一致的，当静态路由和你宣告的路由完全一致，在向下传递时路由器默认将该路由直接丢弃，剥夺该路由加表和传递的权限。

解释：

当手写静态的路由和宣告的路由完全一致，即写静态的目的是为了传递宣告的路由，而传递该路由的目的是为了建邻，这就是HUAWEI在BGP协议中著名的逻辑悖论。

解决办法：

将静态路由和宣告传递的路由不一致，即将R4到R5手写静态的掩码长度改为32位

然后去查看BGP表：