一个拓扑，搞定BGP13条路径选择算法 - 案例分析

Posted 2020-10-02

1.1.BGP协议最佳路径选择算法

BGP是一个路径矢量路由协议，也就是说，它的工作就是在自主系统间交换路由信息，以便发现访问互联网某处数据的最有效路径。每个 BGP路由器通过邻居声名与周边的一个或多个路由器连接。一旦建立了邻居关系，这些BGP路由器之间就会相互交换路由信息。据我最近一次统计，整个互联网上有大约12.5万个路由信息，因此要配备一个强大的路由器才能将所有BGP路由信息接收下来。

1.1.1.BGP 最佳路径选择算法概述

由于整个互联网的BGP路由表有超过30万个路由，同时一个BGP路由器可能从多个来源收到多份的路由表，因此肯定会有一种方法可以比较不同的 BGP路由表，并从中选择最佳的路由方案。这种方法就是BGP 最佳路径选择算法。

可能你会注意到，Cisco BGP路由器会将应用权重(weight)作为路由表的第一标准，而其它品牌的路由器则不是这样。Cisco的官方BGP最佳路径选择算法文档中详细列明了所参考的各项标准。接下来我会列出每种标准并给出解释和范例。

默认情况下，BGP最佳路径都是基于最短自治系统(AS)的原理得出的。不过很多时候，诸如weight，localpreference以及MED这样的标准都是网络管理员自行设定的。

接下来我们就按照BGP选择最佳路径的参考顺序将这几项标准介绍一下：

n #1 Weight —权重是Cisco为本地路由器设定的自定义参数，并不随路由器更新而变化。如果指向某一IP地址的路径有多条(这很常见)，那么BGP会寻找权重最高的路径。设定权重的参考因素很多，包括邻居命令， as-path 访问列表，或者路由镜像等。

n #2 Local Preference—本地出口优先级参数会告知 AS 哪条路径具有本地优先，数值越高优先级越高。默认为100。比如：

n bgp defaultlocal-preference 150

n #3 Network orAggregate —这个参数会选择本地发起的网络或聚合作为路径。将特定的路径加入路由中，会让路由更有效率，同时也节省了网络空间。更多有关聚合的信息，可以参考Cisco的文章“UnderstandingRoute Aggregation in BGP.”

n #4 Shortest AS_PATH— BGP 只有在weight, local preference和locally originated相当接近的时候才使用这个参数。

n #5 Lowest origintype —这个参数处理InteriorGateway Protocol (IGP) 协议的优先级低于 Exterior GatewayProtocol (EGP)协议。

n #6 Lowestmulti-exit discriminator (MED) —较低的 MED 值要优于较高的MED值。

n #7 eBGP over iBGP —类似于#5,BGP AS Path 更倾向 eBGP 而不是 iBGP。

n #8 Lowest IGPmetric —这个参数倾向于采用最低IGP作为BGP下一跳。

n #9 Multiple paths —这个参数决定是否要在路由表中装入多个路径。可以参考 BGP Multipath 获取更多信息。

n #10 External paths —当所有路径都为外部路径时，选择首先接收到的路径(较老的路径)。

n #11 Lowest routerID —选择来自具有最低路由器ID的BGP路由器的路径。

n #12 Minimum clusterlist —如果多个路径的originator或路由器 ID相同，选择cluster列表长度最短的路径。

n #13 Lowest neighboraddress —这是指最低邻居地址传来的路径。

1.1.2.案例分析

1.1.2.1.  拓扑图

上图为BGP协议最佳路径选择算法的验证拓扑。

1.1.2.2.  验证方法：

l 跟踪1.1.1.0/24验证第7条

l 跟踪3.3.3.0/24验证第10,11,13条

l 路由过滤跟踪3.3.3.0/24验证第6条(影响邻居最佳路由选择)

l 跟踪33.33.33.0/24验证第5条,并在此基础上验证第3条

l 跟踪33.33.33.0/24验证第4条

l 跟踪1.1.1.0/24验证第1,2条

若要完成此实验需满足两个重要条件：1.已经同步或者同步已经关闭，2.下一跳可达。

1.1.3.验证第十三条，最低的邻居IP地址：

在R1，R6间建立两个邻接关系，然后在R1上观察网络3.3.3.0/24使用那一条路径作为下一跳。

实验输出

R1#show ip bgp BGP table version is 2, local router ID is 1.1.1.1 Status codes: s suppressed, d damped, h history, *  valid, > best, i - internal,               r RIB-failure, S Stale, m multipath,  b backup-path, f RT-Filter,                x best-external, a additional-path, c RIB-compressed, Origin codes: i - IGP, e - EGP, ? - incomplete RPKI validation codes: V valid, I invalid, N Not  found        Network          Next Hop            Metric LocPrf Weight Path  *>  3.3.3.3/24       16.16.16.6                             0 65236 i  *                    61.61.61.6                             0 65236 i

1.1.4.验证第十一条，比较较小的邻居的RouterID

在R3上观察1.1.1.0/24的路由，优选从R2过来的那条路径

实验输出

R3#show ip bgp BGP table version is 2, local router ID is 3.3.3.3 Status codes: s suppressed, d damped, h history, *  valid, > best, i - internal,                r RIB-failure, S Stale, m multipath, b backup-path, f RT-Filter,                x best-external, a additional-path, c RIB-compressed, Origin codes: i - IGP, e - EGP, ? - incomplete RPKI validation codes: V valid, I invalid, N Not  found         Network          Next Hop            Metric LocPrf Weight Path  * i  1.1.1.0/24       36.36.36.6               0    100       0 65101 i  *>i                  23.23.23.2               0    100       0 65101 i

1.1.5.验证第十条，EBGP优选the oldestone

通过在R2上输入命令cle ip bgp * ，重置R1，R2的邻接关系，然后在R1的路由表中观察到关于网络3.3.3.0/24的下一跳的变化情况

实施策略前输出

R1#show ip route bgp Codes: L - local, C - connected, S - static, R -  RIP, M - mobile, B - BGP        D -  EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area        N1 -  OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2        E1 -  OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2        i -  IS-IS, su - IS-IS summary, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2        ia -  IS-IS inter area, * - candidate default, U - per-user static route        o -  ODR, P - periodic downloaded static route, H - NHRP, l - LISP        a -  application route        + -  replicated route, % - next hop override   Gateway of last resort is not set          3.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets B         3.3.3.0 [20/0] via 12.12.12.2, 00:00:46

实施策略后输出

R1#show ip route bgp Codes: L - local, C - connected, S - static, R -  RIP, M - mobile, B - BGP        D -  EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area        N1 -  OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2        E1 -  OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2        i -  IS-IS, su - IS-IS summary, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2        ia -  IS-IS inter area, * - candidate default, U - per-user static route        o -  ODR, P - periodic downloaded static route, H - NHRP, l - LISP        a -  application route        + -  replicated route, % - next hop override   Gateway of last resort is not set          3.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets B        3.3.3.0 [20/0] via 16.16.16.6, 00:00:05

1.1.6.验证第九条，maximum-paths负载分担

在R1开启命令maximum-paths 2，应该在R1的路由表中看到关于网络3.3.3.0/24有两个下一跳，实现了负载分担。

配置如下

router bgp 1   bgp  router-id 1.1.1.1    maximum-paths 2

实验输出

R1#show ip route bgp Codes: L - local, C - connected, S - static, R -  RIP, M - mobile, B - BGP        D -  EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area        N1 -  OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2        E1 -  OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2        i -  IS-IS, su - IS-IS summary, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2        ia -  IS-IS inter area, * - candidate default, U - per-user static route        o -  ODR, P - periodic downloaded static route, H - NHRP, l - LISP        a -  application route        + -  replicated route, % - next hop override   Gateway of last resort is not set          3.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnets B         3.3.3.0 [20/0] via 16.16.16.6, 00:00:05                   [20/0] via 12.12.12.2, 00:00:05

1.1.7.验证第八条，lowestIGP metric

在R3观察1.1.1.0/24的路由，通过在R2上修改R2,R3间链路的带宽，从而影响EIGRP的metric。

配置如下

int s0/1 bandwidth 100

实验输出

R3#show ip bgp 1.1.1.0 255.255.255.0 BGP routing table entry for 1.1.1.0/24, version 5 Paths: (2 available, no best path)   Not  advertised to any peer   Refresh  Epoch 2   65101     12.12.12.1  (inaccessible) from 23.23.23.2 (2.2.2.2)       Origin  IGP, metric 0, localpref 100, valid, internal       rx  pathid: 0, tx pathid: 0   Refresh  Epoch 2   65101      16.16.16.1 (inaccessible) from 36.36.36.6 (6.6.6.6) best       Origin  IGP, metric 0, localpref 100, valid, internal       rx  pathid: 0, tx pathid: 0

1.1.8.验证第七条，EBGP VsIBGP

在R2，R6间建立IBGP邻接关系，然后在R6上观察网络1.1.1.0/24的两个来源：

从R1来的是EBGP，从R2来的是IBGP

实验输出

R6#show ip bgp BGP table version is 3, local router ID is 6.6.6.6 Status codes: s suppressed, d damped, h history, *  valid, > best, i - internal,                r RIB-failure, S Stale, m multipath, b backup-path, f RT-Filter,                x best-external, a additional-path, c RIB-compressed, Origin codes: i - IGP, e - EGP, ? - incomplete RPKI validation codes: V valid, I invalid, N Not  found         Network          Next Hop            Metric LocPrf Weight Path  * i  1.1.1.0/24       12.12.12.1               0    100       0 65101 i  *>                   16.16.16.1               0             0 65101 i

1.1.9.验证第六条，MED

在R2，R6上分别修改关于网络3.3.3.0/24的med值，然后在R1上观察。

试验配置

R2 router bgp 236 bgp router-id 2.2.2.2 neighbor 12.12.12.1 route-map Net3 out ! route-map Net3 permit 10  match ip  address 3  set metric  20 route-map Net3 permit 20 ! access-list 3 permit 3.3.3.0 0.0.0.255

R6 router bgp 236 bgp router-id 6.6.6.6 neighbor 16.16.16.1 route-map Net3 out ! route-map Net3 permit 10  match ip  address 3  set metric  60 route-map Net3 permit 20 ! access-list 3 permit 3.3.3.0 0.0.0.255

实验输出

R1#show ip bgp BGP table version is 6, local router ID is 1.1.1.1 Status codes: s suppressed, d damped, h history, *  valid, > best, i - internal,                r RIB-failure, S Stale, m multipath, b backup-path, f RT-Filter,                x best-external, a additional-path, c RIB-compressed, Origin codes: i - IGP, e - EGP, ? - incomplete RPKI validation codes: V valid, I invalid, N Not  found         Network          Next Hop            Metric LocPrf Weight Path  *>  3.3.3.0/24       12.12.12.2              20             0 65236 i  *                    16.16.16.6              60             0 65236 i

1.1.10.        验证第五条，locally originated

在R3上观察26.26.26.0/24的网络

网络26.26.26.0/24在R6被重分发直连进入BGP表；在R2上被network进入BGP表

试验配置

R6 router bgp 236  bgp  router-id 6.6.6.6  redistribute connected route-map S02 ! route-map S02 permit 10  match  interface Serial0/2

R2 router bgp 236 bgp router-id 2.2.2.2 network 26.26.26.0 mask 255.255.255.0

实验输出

R3#show ip bgp BGP table version is 15, local router ID is  3.3.3.3 Status codes: s suppressed, d damped, h history, *  valid, > best, i - internal,                r RIB-failure, S Stale, m multipath, b backup-path, f RT-Filter,                x best-external, a additional-path, c RIB-compressed, Origin codes: i - IGP, e - EGP, ? - incomplete RPKI validation codes: V valid, I invalid, N Not  found         Network          Next Hop            Metric LocPrf Weight Path  *>i  26.26.26.0/24    23.23.23.2               0    100       0 i  * i                  36.36.36.6               0    100       0 ?

1.1.11.        验证第四条，Prefer shortest AS path.

在R3观察1.1.1.0/24的路由，R3应该可以收到分别从R2，R6的两条路由。

在R2上加route-map,利用as-pathprepend修改从R1过来的路由1.1.1.0/24的AS-path的长度

实验配置

R2 router bgp 236   neighbor  12.12.12.1 route-map Net1 in ! route-map Net1 permit 10  match ip  address 1  set as-path  prepend 1  set as-path  prepend last-as 2 ! route-map Net1 permit 20 ! access-list 1 permit 1.1.1.0 0.0.0.255

实验输出

R3#show ip bgp BGP table version is 7, local router ID is 3.3.3.3 Status codes: s suppressed, d damped, h history, *  valid, > best, i - internal,                r RIB-failure, S Stale, m multipath, b backup-path, f RT-Filter,                x best-external, a additional-path, c RIB-compressed, Origin codes: i - IGP, e - EGP, ? - incomplete RPKI validation codes: V valid, I invalid, N Not  found         Network          Next Hop            Metric LocPrf Weight Path  *> i  1.1.1.0/24       23.23.23.2               0    100       0 1 65101 65101 65101 i

1.1.12.        验证第三条，是否起源于local router

在路由器R3观察网络1.1.1.0/24的两个来源：一个从IBGP学到，一个是本地network进来的

在R3上面多加一个环回接口1.1.1.3/24,或者在R2和R1运行EIGRP，R3通过EIGRP从R2学到R1在EIGRP中宣告的1.1.1./0的路由。

实验输出

R3#show ip bgp BGP table version is 6, local router ID is 3.3.3.3 Status codes: s suppressed, d damped, h history, *  valid, > best, i - internal,                r RIB-failure, S Stale, m multipath, b backup-path, f RT-Filter,                x best-external, a additional-path, c RIB-compressed, Origin codes: i - IGP, e - EGP, ? - incomplete RPKI validation codes: V valid, I invalid, N Not  found         Network          Next Hop            Metric LocPrf Weight Path  *>  1.1.1.0/24       0.0.0.0                  0         32768 i

1.1.13.        验证第二条，本地优先级

配置之前后showip bgp(tracerout 1.1.1.1)观察1.1.1.0/24路由

通过在R2上修改1.1.1.0/24的路由的本地优先级，从而影响R3的路由选择，将R3到网络1.1.1.0/24的下一跳由原来的36.36.36.6 修改为23.23.23.2

实验配置

R2 router bgp 236 bgp router-id 6.6.6.6 neighbor 23.23.23.3 route-map Net1 out access-list 1 permit 1.1.1.0 0.0.0.255 ! route-map Net1 permit 10  match ip  address 1  set  local-preference 200 ! route-map Net1 permit 20

实验输出

R3#show ip bgp BGP table version is 7, local router ID is 3.3.3.3 Status codes: s suppressed, d damped, h history, *  valid, > best, i - internal,                r RIB-failure, S Stale, m multipath, b backup-path, f RT-Filter,                x best-external, a additional-path, c RIB-compressed, Origin codes: i - IGP, e - EGP, ? - incomplete RPKI validation codes: V valid, I invalid, N Not  found         Network          Next Hop            Metric LocPrf Weight Path  *>i  1.1.1.0/24       23.23.23.2               0    200       0 1 65101 65101 65101 i

1.1.14.        验证第一条，weight

配置前后观察R3上1.1.1.0/24的路由

实验配置

R3 router bgp 236    neighbor  36.36.36.6 route-map Net1 in route-map Net1 permit 10  match ip  address 1  set weight  5 ! route-map Net1 permit 20 ! access-list 1 permit 1.1.1.0 0.0.0.255

实验输出

R3#show ip bgp BGP table version is 7, local router ID is 3.3.3.3 Status codes: s suppressed, d damped, h history, *  valid, > best, i - internal,                r RIB-failure, S Stale, m multipath, b backup-path, f RT-Filter,                x best-external, a additional-path, c RIB-compressed, Origin codes: i - IGP, e - EGP, ? - incomplete RPKI validation codes: V valid, I invalid, N Not  found         Network          Next Hop            Metric LocPrf Weight Path  *>i  1.1.1.0/24       23.23.23.2               0    200       5 1 65101 65101 65101 i

 

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