BGP学习笔记

时间  2021-01-02 标签 BGP 路由交换 数通 路由基础 动态路由协议

BGP的特征：

  • BGP是外部路由协议，用来在AS之间传递路由信息。
  • 是一种增强的距离矢量路由协议（AS_PATH）。
    1. 可靠的路由更新机制（TCP）（目的端口为179，源端口随机生成）
    2. 丰富的Metric度量方法（12条选路原则）。
    3. 从设计上避免了环路的发生
  • 为路由附带属性信息。
  • 支持CIDR（无类别域间选路）。
  • 丰富的路由过滤和路由策略（router-policy）。
  • 无需周期性的更新，只存在触发更新，并且值更新部分路由。
  • 周期性（60s）的发送KeepAlive报文检测TCP的连通性。

BGP报文种类：

  1. Open：负责和对等体建立邻接关系。
  2. KeepAlive：该消息在对等体之间周期性地发送，用以维护TCP的连接。（60s）
  3. Update：该消息被用来在BGP对等体之间传递路由信息。（通告和撤销路由）
  4. Notification：当BGP Speacker检测到错误的时候，就发送给消息给对等体。
  5. Router-refresh：用来通知对等体自己支持路由刷新能力。

BGP邻居：

BGP的邻居关系：

  • BGP邻居关系建立在TCP连接的基础之上。
  • 可以通过IGP或静态路由来提供TCP连接的可达性。

注：BGP的邻居是通过单播的方式建立的，所以首先需要在BGP进程下手动配置邻接地址。BGP没有自动发现邻居的机制，只能手动建立。

BGP中影响邻居建立的条件：

  1. 停留在Idle状态。
    1. 没有到达Peer的路由条目。
    2. EBGP多跳。（不去发送TCP的建立连接报文）
  2. 停留在Connect或者Active状态。
    1. 源地址错误。（查看对端的IP地址是否是本地指定的邻居地址）
    2. TCP的认证。（TCP MD5）
    3. 有到达peer的路由，但是路由错误。
    4. 过滤了TCP的报文。

注：在华为中如果是通过默认路由的方式到达邻居，那么该邻居通告的所有路由都为无效路由。

关于BGP AS Number：

默认使用连个字节的AS number，可以扩展到四个字节。AS Number需要进行申请。

  1. 1- 64511//公有的AS Number范围。
  2. 64512~65535 //私有的AS Number范围。

BGP状态机：

这里写图片描述

图：BGP状态机

  • Idle：BGP连接的第一个状态。在空闲状态，BGP在等待一个启动事件。启动事件出现以后，BGP初始化资源，复位连接重试计时器（Connect-Reitry）,发起第一条TCP连接，同时转入Connect（连接）状态。

  • Connet：在此状态，BGP发起第一个TCP连接，如果连接失败，则进入到active状态。如果TCP连接成功，就转入OpenSent状态，如果TCP连接失败，就转入Active状态。

  • Active：在此状态，BGP总是在试图建立TCP连接，如果连接重试计时器（Connect-Retry）超时，就退回到Connect状态，如果TCP连接成功，就转入OpenSent状态，如果TCP连接失败，就继续保持在Active状态，并继续发起TCP连接。

  • OpenSent：在此状态，TCP连接已经建立，BGP也已经发送了第一个Open报文，剩下的工作，BGP就在等待其对等体发送Open报文，并对收到的Open报文进行正确性检测，如果有错误，系统就会发送一个条出错的通知消息并回退到Idle状态。如果没有错误，BGP就开始放KeepAlive报文，并复位KeepAlive计时器，开始计时。同时转入OpenConfirm状态。

  • OpenConfirm：在此状态，BGP等待一个KeepAlive报文，同时复位保持计时器，如果收到一个KeepAlive报文，就转入Established阶段，BGP邻居的关系就建立起来了。

  • Established：在此状态，BGP邻居关系已经建立，这时，BGP将和它的邻居们交换Update报文，同时复位保持计时器。

    另外，在除Idle状态以外的其他五个状态出现任何ERROR的时候，BGP状态机就会回退到Idle状态。在BGP对等体建立的过程中，通常可见的三个状态是：Idle，Active，Established。

    Idle状态下，BGP拒绝任何进入的连接请求，是BGP的初始状态。

BGP路由通告原则：

  1. 连接建立时，BGP Speaker只把本身用的最优路由通告给对等体。

  2. 多条路径时，BGP Speraker只选择最优的路由放入路由表。

  3. BGP Speraker从EBGP获得路由会向它所有的BGP对等体通告（包括EBGP和IBGP）。

    通告给EBGP时，下一跳为自己。（注：如果通告路由的EBGP邻居需要接收的的EBGP邻居在同一网段，则通告时不修改下一跳。）

    通告给IBGP时，不更改下一跳。防止次优路径。

  4. BGP Speraker从IBGP获得的路由不会通告给其他的IBGP邻居。

    IBGP的水平分割原理：从一个IBGP邻居收到的路由条目不会再通告给其他IBGP邻居。

    如果想让所有的IBGP邻居都能收到路由，有三种解决方案：

    1. 全互联（每两台设备之间都建立IBGP邻居）。
    2. RP（路由反射器）。
    3. 联盟

  5. BGP与IGP同步。BGP不将从IBGP对等体获得的路由通告给它的EBGP对等体，除非该路由信息也能通过IBGP过得。

    所有厂商同步功能默认关闭。华为不支持开启，思科可以开启。

BGP路由信息处理：

这里写图片描述

图：BGP路由信息处理

BGP路由信息处理：

  • 当从对等体接收到更新数据包时，路由器会把这些更新数据包存储到路由选择信息库(Routing Information Base, RIB)中，并指明是来自哪个对等体的(Adj-RIB-In)。这些更新数据包被输入策略引擎过滤后，路由器将会执行路径选择算法，来为每一条前缀确定最佳路径。
  • 得出的最佳路径被存储到本地BGP RIB (Loc-RIB)中，然后被提交给本地IP路由选择表(IP-RIB)，以用作安装考虑。
  • 除了从对等体接收来的最佳路径外，Loc-RIB也会包含当前路由器注入的(被称为本地发起的路由)，并被选择为最佳路径的BGP前缀。Loc-RIB中的内容在被通告给其他对等体之前，必须通过输出策略引擎。只有那些成功通过输出策略引擎的路由，才会被安装到输出RIB (Adj-RIB-Out)中。

BGP路径属性（12条）：

BGP作为一个策略工具，主要作用是实现AS间的路由信息传递。BGP就是结合丰富的路径属性，很好的控制路由信息的传递，从而实现路径的选择。

BGP属性分类（四类）：

  • 公认必遵（Well-known mandatory）公认强制

    所有BGP路由器都可以识别，且必须存在于Update消息中。如果缺少这种属性，路由信息就会出错。

    1. origin
    2. as_path
    3. next hop

  • 公认任意（Well-known discretionary）公认非强制

    所有BGP路由器都可以识别，但不要求必须存在于Update消息中，可以根据具体情况来决定是否添加到Update消息中。

    1. Local-Preference
    2. Atomic-Aggregate（as-set)原子聚合//标识汇总路由
    3. MP Reach NLRI

  • 可选过渡（Optional transitive）

    BGP的路由器可以选择是否在Update消息中携带这种路由属性。接收的路由器如果不识别这种属性，可以转发个邻居路由器，邻居路由器可能会识别并使用到这种属性。

    1. Aggreagator//聚合者，标识聚合路由的来源AS和聚合者。通告汇总设备的Router-ID。
    2. Community
    3. Extended-Communities

  • 可选非过渡（Optional non-transitive）

    BGP路由器可以选择是否在Update消息中携带这种属性。在整个路由发布的路径上，如果部分路由器不能识别该属性，可能会导致该属性无法发挥效用。因此接收的路由器如果不识别这种属性，将丢弃这种属性，不必在转发给邻居路由器。

    1. MED（cost）
    2. Originator-ID//标识路由的来源设备
    3. Cluster-List//防止路由的反射回路

Oeigin

Origin属性用来定义路径信息的来源，标记一条路由是怎么成为BGP路由的。它有以下3种类型：

  • IGP：具有最高的优先级。通过路由始发AS的IGP得到的路由信息，比如通过network命令注入到BGP路由表的路由，其Origin属性为IGP。
  • EGP：优先级次之。通过EGP得到的路由信息，其Origin属性为EGP。
  • Incomplete：优先级最低。通过其他方式学习到的路由信息。比如BGP通过import-route命令引入的路由，其Origin属性为Incomplete。

AS_Path

AS_Path属性按矢量顺序记录了某条路由从本地到目的地址所要经过的所有AS编号。当BGP路由器从EBGP对等体接收路由时，如果发现AS_Path列表中有本AS号，则不接收该路由，从而避免了AS间的路由环路。

  • 当BGP Speaker本地通告一条路由时：
    1. 当BGP Speaker将这条路由通告到其他AS时，便会将本地AS号添加在AS_Path列表中，并通过Update消息通告给邻居路由器。
    2. 当BGP Speaker将这条路由通告到本地AS时，便会在Update消息中创建一个空的AS_Path列表。
  • 当BGP Speaker传播从其他BGP Speaker的Update消息中学习到的路由时：
    1. 当BGP Speaker将这条路由通告到其他AS时，便会把本地AS编号添加在AS_Path列表的最前面（最左面）。收到此路由的BGP路由器根据AS_Path属性就可以知道去目的地址所要经过的AS。离本地AS最近的相邻AS号排在前面，其他AS号按顺序依次排列。
    2. 当BGP Speaker将这条路由通告到本地AS时，不会改变这条路由相关的AS_Path属性。

AS-path属性的类型：

  1. AS-Set ：由一系列AS号无序的组成，包含在Update消息中。
  2. AS-sequence：由一系列AS号顺序的组成，包含在update消息中。
  3. AS-confed-sequence:在本地联盟内由一系列ad号按顺序地组成，包含在Update消息中，只能在本地联盟内传递。
  4. AS-confed-set：在本地联盟中由一系列AS号无序的组成，包含在Update消息中。只能在本地联盟内传递。

Next_Hop

Next_Hop属性记录了路由的下一跳信息。BGP的下一跳属性和IGP的有所不同，不一定就是邻居设备的IP地址。通常情况下，Next_Hop属性遵循下面的规则：

  • 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。

Local_Pref

  • 该属性仅在IBGP对等体之间有效，不通告给其他AS。它表明路由器的BGP优先级。
  • 该属性用于判断流量离开AS时的最佳路由。当BGP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。

MED

MED属性用于判断流量进入AS时的最佳路由，当一个运行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AS。MED属性可以手动配置，如果路由没有配置MED属性，BGP选路时将该路由的MED值按缺省值0来处理。

团体属性

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，设备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。RFC1997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。

公认团体属性

  • Internet：缺省情况下，所有的路由都属于Internet团体。具有此属性的路由可以被通告给所有的BGP对等体。
  • No_Advertise：具有此属性的路由在收到后，不能被通告给任何其他的BGP对等体。
  • No_Export：具有此属性的路由在收到后，不能被发布到本地AS之外。如果使用了联盟，则不能被发布到联盟之外，但可以发布给联盟中的其他子AS。
  • No_Export_Subconfed：具有此属性的路由在收到后，不能被发布到本地AS之外，也不能发布到联盟中的其他子AS。

BGP选路规则：

当到达同一目的地存在多条路由时，BGP依照如下策略顺序进行路由选择：

  1. 如果此路由的下一跳不可达，忽略此路由。
  2. 优选协议首选值（PrefVal）最高的路由。
  3. 优选本地优先级（Local_Pref）最高的路由。
  4. 优选本地生成的路由。
  5. 优选AS路径最短的路由。
  6. 比较Origin属性，依稀选Origin类型为IGP、EGP、Incomplete的路由。
  7. 优选MED值最小的路由。
  8. 优选从EBGP邻居学来的路由（EBGP路由优先级高于IBGP路由）
  9. 优选到下一跳IGP Metric较小的路由。
  10. 优选Cluster_List最短的路由。
  11. 优选Router ID最小的路由器发布的路由。
  12. 比较对等体的IP address，优选从具有较小IP地址的对等体学来的路由。

BGP路由汇总：

自动汇总：

开启BGP自动汇总后，只能针对重分发的进BGP的外部路由做自动汇总，并且只汇总成主类路由。

手动汇总：

手动汇总优先于自动汇总。

  • detail-suppressed //抑制明细路由。

  • suppress-policy //指定抑制哪些明细路由。

  • origin-policy //配置起源策略，针对哪些类型的路由做汇总，可以匹配属性。

  • as-set //用于汇总路由基础明细路由的AS-Path属性，防止环路问题。

    注：如果汇总的明细路由来自不同AS，则汇总路由继承的明细路由AS—path属性标识为无序。

    如果明细路由来自同一个as，则汇总继承的明细路由AS-Path为有序。

  • attribute-poliy //为汇总路由配置属性。

BGP路由表中的”s”标记表示该路由条目被抑制，并且此路由不能通告给邻居。

汇总路由的属性继承：

在华为中如果手工汇总并且不携带“detail-suppressed”参数，汇总路由会继承明细路由的community和origin属性。

  • community属性：将明细路由中所有community属性汇总，作为汇总路由的community属性。
  • origin属性：继承明细路由中起源最低的属性。

在华为中如果手工汇总并且携带“detail-suppressed”参数，抑制明细路由的同时会追加Atomic-aggregate属性，该属性标识汇总路由属性丢失。如果Atomic-aggregate属性被设置，则不会继承明细路由的community 属性。

BGP路由过滤：

  1. 理由前缀列表实现路由过滤。

    peer 13.1.1.1 ip-prefix bgp import

  2. 利用filter-policy实现路由过滤

    peer 13.1.1.1 filter-policy 2000 import

  3. as-path-filter过滤路由

    ip as-path-filter as deny 1000

    ip as-path-filter as permit .*

    peer 13.1.1.1 as-path-filter import

正则表达式：

  • 正则表达式知识BGP过滤的一种方法。
  • 正则表达式是按照一定的规则来匹配字符串的公式。基于这些字符串对BGP的as-path属性做出判断（接收或拒绝）。实际上可以认为他是一个as-path的acl。
  • 正则表达式可以定义为多个permit或deny语句。语句与语句之间的关系是或 的关系。

正则表达式字符：

符号 说明
^ 匹配一个字符串的开始。如^200表是只匹配as-path的第一个值为200.
| 匹 配 一 个 子 符 串 的 结 束 。 如 200 表示只匹配as-path的最后一个值为200.
. 匹配任何单个字符，包括空格。
匹配前面的一个字符或者一个序列，可以一次或者多次出现。
_ 匹配一个符号。如逗号，括号，空格符号等。
* 匹配前面的一个字符或者一个序列，可以零次或多次出现。
匹配变化的AS或者一个独立的匹配，通常和“ | ”一起使用
| 逻辑或
[ ] 匹配一个范围内得as，通常和“ - ” 一起使用。
- 连接符。

BGP反射器：

路由反射器的反射原则（非非不传）：

  1. 从EBGP邻居收到的EBGP路由可以反射给客户端、非客户端和其他的EBGP邻居。
  2. 从IBGP非客户端邻居收到的IBGP路由可以反射给客户端和其他的EBGP邻居，不能反射给非客户端。
  3. 从IBGP客户端邻居收到的IBGP路由可以反射给客户单、非客户端和其他EBGP邻居。

对等体之间的关系：

  1. Client只需维护与RR之间的IBGP会话。
  2. RR与RR之间需建立IBGP的全互联。
  3. Non-Client和Non-Client之间需建立IBGP全互联。
  4. RR与Non-Client之间需建立IBGP全互联。

Cluster List：

只有经过RR反射的路由才会携带Cluster_list和起源ID属性。

cluster-list属性的目的是为了防止在RR之间反射的路由环路，如果RR收到的路由条目中携带cluster-list属性，并且在列表中包含自己的cluster-id，则丢弃路由。如果不包含则接收并继续反射路由，同时追加自己的cluster-id。

Originator ID：

  • Originator id属性用于防止在反射器和客户端/非客户端之间产生环路。
  • Originator-id属性长4字节，可选非过渡属性，属性类型为9，是又路由反射器RR产生的，携带了本地AS内部路由发起者的Router ID。
  • 当一条路由第一次被RR反射的时候，RR讲Originator-ID属性加入到这条路由，标识这条路由的始发路由器。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。
  • 当其他BGP speaker接收到这条路由时，将比较收到的Originator-id和本地的router-id，如果两个id相同，bgp speaker会忽略掉这条路由，不做处理。

BGP联盟：

  1. 在联盟AS间传递联盟EBGP路由时不改变下一跳。
  2. 如果在联盟AS之间通过loopback口建立联盟EBGP邻居，同样需要指定EBGP多跳，默认TTL为1.

():表示联盟内有序的AS。

[]:表示联盟内无序的AS。 //华为才会有，思科是大括号

{}:表示联盟外无序的AS。

正则表达式中下划线可以配置小括号，大括号，不能匹配中括号。

BGP中如何下发默认路由：

  1. 针对peer通告默认。

  2. 本地创建默认路由后network进BGP。

  3. 本地创建默认路由后import进BGP。

    default-route imported //配置引入默认路由

BGP命令行：

配置BGP只通告活动路由：active-route-advertise

配置IP RIB中过滤BGP路由：bgp-rib-only

这两条命令互斥。

as-path limit 1 //配置允许as-path的数量。默认255. 可配置1-2000.

4字节的AS号：

  • 定义了一种新的Open能力码用于进行BGP连接的能力协商。
  • 2中新的可选过渡属性，AS4-path和AS4-aggregator属性。
  • 定义了AS-Trans（保留值为23456）用于衔接2字节的AS和4字节的AS。
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