网工-BGP协议全面学习笔记(待更新和完善...)

server/2025/1/15 21:44:56/

作者：BSXY_19计科_陈永跃
BSXY_信息学院
注：未经允许禁止转发任何内容

网工-BGP协议全面学习笔记

    • 1、OSPF基础
    • 2、BGP报文
    • 3、BGP案例
    • 4、BGP属性
    • 待更新和完善...

1、OSPF基础

在EGP协议中，引入了AS(Autonomous System，自治系统)的概念。AS是指由同一个技术管理机构管理，使用统一选路策略的一些路由器的集合。
AS的内部使用IGP来计算和发现路由，同一个AS内部的路由器之间是相互信任的因此IGP的路由计算和信息泛洪完全处于开放状态，人工干预很少。
不同AS之间的连接需求推动了外部网关协议的发展，BGP作为一种外部网关协议用于在AS之间进行路由控制和优选。

首先大类上的路由协议分为蓝色字体IGP（内部网关协议）和EGP（外部网关协议）。

  • 在外部网关协议里面才真正有AS（Autonomous System）的概念，也就是说只有EGP的路由协议才和AS真正打交道。IGP不牵扯到AS的概念，因为他们都是在一个AS内，所以不用关系到底在那个AS内
  • AS是属于一个管理机构（运营商，互联网公司）下的，使用统一的选路策略的一些路由器的集合
  • AS的内部使用IGP来计算和发现路由，同一个AS内部的路由器之间是互相信任的，因为你要想，一个AS 内，我们运行OSPF或IS-IS都是一个企业内部或者园区网。因此IGP的路由计算和信息泛洪完全处于放状 态，人工干预很少（通是主要目的，大部分企业的内部网络路由选路也不会很复杂）
  • BGP是一个AS下可以进行跨地域的，并且不同AS之间如何传递路由，例如三大运营商，他们的路由必须是 互通的，不然电信的网只能访问电信的服务，这不是扯吗，因此呢，牵扯到一个大规模的非常巨型的网络。这是需要非常复杂的选路策略和路由特性才能满足这些需求
    在这里插入图片描述

BGP的基本作用

  • AS内部使用IGP来计算和发现路由，如OSPF，ISIS，RIP
  • AS之间使用BGP来传递和控制路由(一个AS内是有大量的路由，因此，必须在AS之间运行一个能够支 撑大量路由，并且控制选路的技术)
    在这里插入图片描述
  • 不同的AS内有企业，运营商。只不过在一个AS内，有很多企业。可能也很复杂，但一个AS是要把AS内所有公网路由汇总传递出去给其他AS
    在这里插入图片描述

AS自治系统

  • 在internet中，AS是指在一个实体管辖下的拥有相同选路策略的IP网络
  • AS号范围：
AS号的类别2字节AS号4字节AS号
公用AS号1-645111-64511，65536-4294967295
私有AS号64512-655344200000000–4294967294
  • 为什么有私有AS，这是为了联盟技术。专门给联盟使用
  • 国内较有名的AS号：中国电信163（4134），中国电信CN2（4809），中国网通（9929）
  • AS号同时在BGP中还有关键性的作用：最佳路由选举，避免环路，路由过滤
    在这里插入图片描述

BGP版本

  • 早期发布的三个版本分别为BGP-1（RFC1105），BGP-2（RFC1163）和BGP-3（RFC1267）。在1994 年开始使用BGP-4（RFC1771），2006年后单播IPv4网络使用的版本是BGP-4（RFC4271），其他网络，如IPv6，组播等使用的版本是MP-BGP（RFC4760）
  • MP-BGP是对BGP-4进行了扩展，来达到在不同网络中应用的目的，BGP-4原有的消息机制和路由机制并 没有改变
  • MP-BGP在IPv6单播网络上应用称之为BGP4+，在IPv4组播网络上应用称为MBGP（Multicast BGP）

BGP特点

  • 采用认证和GTSM的方式，保证了网络的安全性
  • 提供了丰富的路由属性，能够进行灵活的路由选路
  • 提供了路由聚合（自动&手动）和路由衰减功能用于防止路由震荡（惩罚机制），有效提高网络的稳定性
  • 使用TCP端口号=179（TCP原生就是可靠的），并支持与BFD联动，BGPTraking，BGP GR和NSR，提高网络的可靠性
  • 在邻居数目多，路由量大且大部分邻居具有相同出口策略的场景下，使用按组打包技术极大的提高了打包发包性能（批量功能）
  • 仅增量式（增加或减少），触发式（有变化发）更新。BGP承载的路由太多了，所以没有周期性更新
  • BGP的下一跳永远只有一个。（多个下一跳中比较，永远默认只选一个，13条选路规则死活会比出一个。 可以手动改）

使用与不使用BGP的原因
使用BGP的理由：

  • 大量的路由需要承载，IGP只能容纳千条，而BGP可以容纳上万甚至几十万
  • 支持MPLS/VPN的应用（ISP主流VPN技术）。传递客户VPN路由
  • 策略能力强，可以很好的实现路由决策与数据控制。（BGP有很多路由属性，所以可以用很多策略来 进行调整）

什么情况下尽量不要使用BGP:

  • 设备不够强
  • 中小型企业没有必要
  • 管理员本身能力不足时，特别是对路由策略理解不透彻
    在这里插入图片描述
命令备注
Peer ip connect-interface int配置指定更新源
Peer ip ebgp-max-hop n配置eBGP的TTL，缺省=1
  • PS：建立eBGP邻居关系时，推荐使用直连接口IP地址
  • PS：建立iBGP邻居关系时，推荐使用环回口IP地址
    在这里插入图片描述

BGP身份验证

  • 启用验证后，会在所有数据报文内启用
  • 加密后，具体是在TCP的Options字段实现加密
命令备注
peer ip psaaword cipher n配置身份验证，采用加密方式

2、BGP报文

BGP报文结构和类型

  • BGP所有报文都封装在TCP后面，以单播形式发送的。（单播才可靠）（保证身份正确）
  • BGP有5种数据包类型，和OSPF差不多，BGP数据包也分头部（header）和数据包类型（packet）
BGP头部备注
Marker固定的值，32个大B的F
LengthBGP数据包长度
TypeBGP数据包类型
BGP数据包类型备注
Open类似Hello包，包含关键参数（RID，AS，版本，超时时间，支持的功能）用于建立 邻居关系。三次握手后发送，只发一次
Update路由更新，包含丰富的路由属性
Notification当检测到错误，发送后关闭BGP连接（说白了就是配置出错，BGP发起关闭三次握手）
Keepalive类似Hello包，用于维护邻居关系会话，默认发送周期60s。保持时间180s，最少三倍 的时间间隔
Route-refresh当路由策略发送变化时，触发请求邻居重新通告路由（主动行为）。
可以通过手动请求操作，让邻居把路由更新重新发送，分为im/export方向。
import：向邻居请求路由刷新。
export：给邻居发送路由更新。

BGP状态

类型备注
Idle初始，路由器查找路由表，是否有到达邻居的路由。《重置，问题错误时，也会回到idle状态。》
Connect发起TCP连接，等待TCP连接完成。《成功则发送Open数据包》
ActiveTCP连接失败，继续尝试TCP连接
Open SentTCP连接成功，以发送Open数据包
Open Confirm以收到邻居正确的Open数据包。《这个时候就叫Open confirm》如果没有收到，会进入active。收到错误进入idle
Established收到Keeplive后，邻居建立完成，开始传递路由

BGP正常会话建立流程图：

  • 初始状态都是idle，当我们查找到路由后，b第一次TCP握手发送出去后，会进入connect，a收到TCP报文后回复确认时，同样进入connect，这个状态是转瞬即逝，正常情况下三次握手成功后进入open sent状态。如果失败就进入active
  • b向a出第一个open包，这证明了两件事，第一个就是三次握手成功。第二个就是B进入了open sent状态。同样a三次握手完成后，同样给b发送了open包，然后进入open sent状态。同时a收到b的open包， 进入open confirm状态，b收到a的open包，也同样进入open confirm状态。（前提是open包参数是没有问题的）
  • a和b同时进入open confirm状态后，互相发送keeplive包，互相收到后，进入established。成功建立BGP会话，邻居正式建立，可以开始传递路由
  • 正常BGP邻居建立完成后，周期性发送keeplive用于保证BGP会话正常。剩下的有update，route-refresh 就正常发送。如果有错误会发送notification，然后终止BGP会话连接
    在这里插入图片描述
    BGP状态交互图：

正常情况：

  • Idle-connect（三次握手）-open sent（发送open包）-open confirm（发送keeplive包）-established（邻居建立）

错误情况：

  • connect三次握手连接成功，那么进入opensent，失败则进入active。active有重连计时器，connect也有。connect发送握手开始后，重连计时器会开始倒计时，在超时时间前还是没有成功连接，那么会进入active，active 如果也失败了，那么他会不断进行重试（所有的TCP连接失败都会进入active）。但active自己也他重连计时器，在 连续的几次重试连接都失败后，重连计时器时间到了以后，就会回到connect状态
  • connect和active会不断尝试，只要成功就会进入open sent
  • 这边可以理解为三种情况，一种是成功，一种是失败，一种是超时（计时器时间到了）
  • Open confirm也有计时器，计时器用于收到对方keeplive包，如果在超时前没有收到邻居的keeplive包，一样不会进入establis
  • established的计时器用于持续发送keeplive包，如果对端在计时器超时后没有回复，则断开BGP连接
  • Open sent，open confirm，established状态中，发生任何的错误都会回到idle状态
    在这里插入图片描述
    状态图解：
    在这里插入图片描述
    BGP中active故障可能存在的情况：
    在这里插入图片描述
    BGP数据库：
类型备注
BGP邻居表BGP邻居数据库
BGP路由表
（转发数据库）列出从BGP邻居那里获取到的路由及属性
IP路由表列出最佳路由
Adj-RIB-in
（邻居路由信息表-入）		BGP邻居宣告给本地的未处理的路由信息库
Adj-RIB-out
（邻居路由信息表-出）		本地宣告给指定邻居的路由信息库

BGP路由信息处理过程

  • 一台路由器收到BGP路由发来的更新后，先放在adj-rip-in信息表中（相当于缓存的存储模块）
  • 为什么要放在这里，因为往往BGP会有入方向的路由策略。那么这个时候，我们要把adj-rib-in中的路由经过路由策略的处理后，再经过路径选择，放到本地数据库(BGP路由表)，BGP路由表经过选路才会把最优路由放置到IP路由表
  • 当要把更新发布给邻居时，会从BGP路由表提取出最优路由。当然会有出方向的策略。经过出方向策略处理，处理完的路由放置到adj-rip-out信息表，最后在发布给邻居
    在这里插入图片描述

3、BGP案例

BGP路由宣告原则

  • BGP协议本身不发现路由(BGP没有发现路由的机制，也没有计算路由的算法。他只是把其他路由协议 引入到自己的路由表)
  • 只有明确宣告的路由才会发布给邻居。（单独的命令去宣告路由，BGP邻居建立和宣告是互相独立的）
  • 宣告的路由必须能精确地在路由表中找到。（在IP路由中能找到精确的路由，掩码要一模一样的路由才能宣告)
  • 多条路径时，只选取最优的给自己使用和发布给邻居。（只有在BGP路由表中的路由，才会发布给邻居和 自己使用，前提此路由是最优的）
  • 从iBGP学到的路由会发布给eBGP。（内部会发送给外部）
  • 从eBGP学到的路由会发布给所eBGP和iBGP。（外部会发送到内部）
  • 从iBGP学到的路由不会发布给iBGP。（内部不会发送给内部）（防环机制）

路由宣布/引入
宣告方式：

方式备注
Network逐条将IP路由表中已存在的路由引入到BGP路由表中
Import将直连，静态，OSPF，IS-IS，RIP等协议通过import引入到BGP路由中
PS在相同路由宣告情况下，路由表项会存在。但Network优先级大于import。i>?
PSBGP本身没有发现路由机制，都是靠以上两种方法引入

引入配置命令：

命令备注
network IP mask宣告路由，需精确匹配并在路由表中存在
import route-protocol Route-Policy引入其他路由，通常结合路由策略使用
default-route imported允许引入缺省路由，默认不允许
Peer IP default-route-advertise向邻居宣告一条缺省路由，不论本地是否存在
dis BGP routing-table查看BGP路由表

引入案例
Network方式：
在这里插入图片描述
Import方式：
在这里插入图片描述

BGP路由表
在这里插入图片描述

  • 除了Network，剩下的都可以称为属性
  • 在BGP路由表中，标志各种属性说明
  • *：有效的。//没有代表无效的路由
  • “>”：最佳路由。//没有代表不是最佳路由
  • 左i：表示iBGP，没写表示eBGP
  • Network：目标地址
  • Nexthop：下一跳，全0表示自己
  • MED：外部路由保留开销
  • Local-Preference：本地优先级
  • PrefVal：优先值
  • Path/Ogn：路径=经过的AS / 标志：i=network宣告，e=EGP ，？=引入。i>e＞?/dz

BGP下一跳

  • BGP在给邻居传递路由时的下一跳=更新源
  • 在eBGP之间传递路由时，会修改下一跳为自己的更新源。（外部路由传递）
  • 在iBGP之间传递路由时，不会修改下一跳为自己的更新源。保留原更新源。（iBGP传递路由时，下一跳本 来是多少就是多少，不会改变，除了是全0，0就是自己，所以写自己为更新源。）
  • iBGP下一跳命令：
命令备注
Peer IP next-hop-local修改下一跳更新源为自己。
PS在iBGP间最好启用，加了不会有问题，不加可能会有问题。百利而无一

BGP下一跳案例

  • eBGP：R5把5/32传递给R6时，5/32的下一跳为R5。R6把5/32再传递到R7，这时候因为是eBGP，所以会把5/32的下一跳修改为R6。R7就能正常访问5/32。

  • iBGP：R7把7/32传递给R6时，7/32的下一跳为R7，R6再把7/32传递给R5，但是由于是iBGP，R6传递给R5时，并不会把下一跳修改成R6自己，而是继续保留R7为下一跳。所以7/32这条路由在R5是不可达，不生效的。
    在这里插入图片描述

  • 为什么要这样子区分？主要目的还是为了防环。但这样的设计往往会导致我们学习到的路由不可用。
    在这里插入图片描述
    特殊现象：

  • 如下图所示，当BGP互联时属于MA网络环境时。b，c，d同处于同个网段。c和d之间是iBGP。b和c是eBGP。

  • 如果c宣告3/32，R2学到的地址为b发布的。但是如果是d发布的4/32呢？这里的情况有点类似OSPF中fa地址。

解决方案：

  • 当c收到d宣告的4/32时，会将该更新发往b，但是c会检测到，目的地址和自己处于同个网段内，所以他会自己把地址修改成d的，然后发送给b。这样子b自己找d就行，所以R2学到的4/32是d的地址。
  • 路由的本质是转发，就是要从一个口收到的数据通过查找路由表，在从另外一个端口转发出去。下图所示情况，就是让d把数据交给c，c交给b。但b可以直接找到d，没必要多转发一下。所以这里BGP协议很聪明，他会自动纠正
    在这里插入图片描述

4、BGP属性

BGP防环机制

场景备注
AS内-iBGP水平分割
AS间-eBGPAS_Path
  • AS内-水平分割：从iBGP学到的路由不会在传递给iBGP邻居，即iBGP路由只传一跳（次）

如下图所示，AS12的路由传递到RTA，RTA传递给RTB和RTC，B和C都不会传递给RTD。这就是水平分割，因为如果传给D，那么两端都传递，是否会造成路由环路，要知道在ISP内，网络环境及其复杂
在这里插入图片描述
所以如果要解决RTD收不到AS12路由的问题，主要有以下几种解决方法：

  • iBGP邻居全互联：配置，维护开销会很大
    在这里插入图片描述
  • 路由反射器（Route-Feflector）
  • 联邦/联盟（Confederation）

AS间-AS_Path
BGP路由内的重要属性，代表该路由所经过的AS号，如果接收路由器发现所包含的AS号和本地AS号一致，则丢弃。此更新只在eBGP发送时才记录，iBGP内不记录

  • AS_Path每经过一个AS，都会将AS号记录下来，当路由器再收到这条路由时，发现和本地AS号重复，则认为该路由重复，进行丢弃。（该原则可以打破，需手动配置）
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

BGP路由聚合

  • BGP承载了大量的路由，则更需要汇总。汇总的必要性就是减少了路由器的路由表，这样子路由查找，资源的占用会减少，查找的速度也会更快。我们应该时时刻刻想到汇总技术。
  • 路由聚合解决了两类问题，一是减轻了设备传输和计算路由所需资源的负担。二是隐藏了具体的的路由信息，减少了路由震荡的影响
    在这里插入图片描述

BGP静态聚合
通过配置静态路由汇总明细路由，再用Network进行宣告
在这里插入图片描述

BGP自动聚合

  • 对引入和本地路由进行聚合
  • 手动聚合＞自动聚合
命令备注
Aggregate IP Mask
Detail-supperssed
AS-set		配置手动聚合，缺省情况聚合和明细一起发布。
抑制发布明细路由。
保留原有明细路由的AS_Path属性。

在这里插入图片描述

BGP聚合问题

  • 路由聚合后，明细路由的AS_Path属性会丢失，存在产生环路的风险。（AS_Path丢失会导致路由环路）
    在这里插入图片描述
  • 这里需要在聚合时使用AS-set参数，保留AS_Path属性，当BGP路由回传时，BGP路由器看到设备相同的AS_Path属性则会进行丢弃，有效防止路由环路
    在这里插入图片描述
  • PS：如果路由聚合后携带所有明细路由经过的AS信息，当明细路由发生频繁震荡时，聚合路由也可能受到影响频繁刷新。因此，聚合路由是否携带丢失的AS_Path信息，需要设计者综合考虑网络环境

BGP路由属性

待更新和完善…


http://www.ppmy.cn/server/3006.html

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