HCIP-BGP

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1.概述

边界网关协议(BGP)是运行于 TCP 上的一种自治系统的路由协议。 BGP 是唯一一个用来处理像因特网大小的网络的协议,也是唯一能够妥善处理好不相关路由域间的多路连接的协议。 BGP 构建在 EGP 的经验之上。 BGP 系统的主要功能是和其他的 BGP 系统交换网络可达信息。网络可达信息包括列出的自治系统(AS)的信息。这些信息有效地构造了 AS 互联的拓扑图并由此清除了路由环路,同时在 AS 级别上可实施策略决策。

自治系统AS(Autonomous System)

AS是指在一个实体管辖下的拥有相同选路策略的IP网络。BGP网络中的每个AS都被分配一个唯一的AS号,用于区分不同的AS。AS号分为2字节AS号和4字节AS号,其中2字节AS号的范围为1至65535,其中1-64511为公有AS号,64512-65534为私有AS号。4字节AS号的范围为1至4294967295。支持4字节AS号的设备能够与支持2字节AS号的设备兼容。这个编号由IANA分配。

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2.特点

BGP属于外部或域间路由协议。BGP的主要目标是为处于不同AS中的路由器之间进行路由信息通信提供保障。BGP既不是纯粹的矢量距离协议,也不是纯粹的链路状态协议,通常被称为通路向量路由协议。这是因为BGP在发布到一个目的网络的可达性的同时,包含了在IP分组到达目的网络过程中所必须经过的AS的列表。通路向量信息时十分有用的,因为只要简单地查找一下BGP路由更新的AS编号就能有效地避免环路的出现。BGP对网络拓扑结构没有限制,其特点包括:

(1)实现自治系统间通信,传播网络的可达信息。BGP 是一个外部网关协议,允许一个AS与另一个AS进行通信。BGP允许一个AS向其他AS通告其内部的网络的可达性信息,或者是通过该AS可达的其他网络的路由信息。同时,AS也能够从另一个AS中了解这些信息。与距离向量选路协议类似,BGP为每个目的网络提供的是下一跳(next-hop)结点的信息。

(2)多个BGP路由器之间的协调。如果在一个自治系统内部有多个路由器分别使用BGP与其他自治系统中对等路由器进行通信,BGP可以协调者一系列路由器,使这些路由器保持路由信息的一致性。

(3)BGP支持基于策略的选路(policy-base routing)。一般的距离向量选路协议确切通告本地选路中的路由。而BGP则可以实现由本地管理员选择的策略。BGP路由器可以为域内和域间的网络可达性配置不同的策略。

(4)可靠的传输。BGP路由信息的传输采用了可靠地TCP协议。BGP四层使用tcp 179号端口

(5)路径信息。在BGP通告目的网络的可达性信息时,处理指定目的网络的下一跳信息之外,通告中还包括了通路向量(path vector),即去往该目的网络时需要经过的AS的列表,使接受者能够了解去往目的网络的通路信息。

(6)增量更新。BGP不需要再所有路由更新报文中传送完整的路由数据库信息,只需要在启动时交换一次完整信息。后续的路由更新报文只通告网络的变化信息。这种网络变化的信息称为增量(delta)。

(7)BGP支持无类型编制(CIDR)及VLSM方式。通告的所有网络都以网络前缀加子网掩码的方式表示。

(8)路由聚集。BGP允许发送方把路由信息聚集在一起,用一个条目来表示多个相关的目的网络,以节约网络带宽。

(9)BGP还允许接收方对报文进行鉴别和认证,以验证发送方的身份。

(10)BGP主要用于大型网络、大型集团、运营商、银行、国家电网、国家与国家之间的路由。

(11)BGP可以跨路由器建立邻居(因为BGP发送的报文都是单播)

(12)一台路由器只能启用一个BGP进程

3.运行方式

如图1所示,BGP按照运行方式分为EBGP(External/Exterior BGP)和IBGP(Internal/Interior BGP)。

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  • EBGP:运行于不同AS之间的BGP称为EBGP。为了防止AS间产生环路,当BGP设备接收EBGP对等体发送的路由时,会将带有本地AS号的路由丢弃。
  • IBGP:运行于同一AS内部的BGP称为IBGP。为了防止AS内产生环路,BGP设备不将从IBGP对等体学到的路由通告给其他IBGP对等体,并与所有IBGP对等体建立全连接。为了解决IBGP对等体的连接数量太多的问题,BGP设计了路由反射器和BGP联盟。

说明:

如果在AS内一台BGP设备收到EBGP邻居发送的路由后,需要通过另一台BGP设备将该路由传输给其他AS,此时推荐使用IBGP。

BGP报文交互中的角色

BGP报文交互中分为Speaker和Peer两种角色。

Speaker:发送BGP报文的设备称为BGP发言者(Speaker),它接收或产生新的报文信息,并发布(Advertise)给其它BGP Speaker。

Peer:相互交换报文的Speaker之间互称对等体(Peer)。若干相关的对等体可以构成对等体组(Peer Group)。

BGP的路由器号(Router ID)

BGP的Router ID是一个用于标识BGP设备的32位值,通常是IPv4地址的形式,在BGP会话建立时发送的Open报文中携带。对等体之间建立BGP会话时,每个BGP设备都必须有唯一的Router ID,否则对等体之间不能建立BGP连接。

BGP的Router ID在BGP网络中必须是唯一的,可以采用手工配置,也可以让设备自动选取。缺省情况下,BGP选择设备上的Loopback接口的IPv4地址作为BGP的Router ID。如果设备上没有配置Loopback接口,系统会选择接口中最大的IPv4地址作为BGP的Router ID。一旦选出Router ID,除非发生接口地址删除等事件,否则即使配置了更大的地址,也保持原来的Router ID。

4.BGP报文

BGP对等体的建立、更新和删除等交互过程主要有5种报文、6种状态机和5个原则。

BGP对等体间通过以下5种报文进行交互,其中Keepalive报文为周期性发送,其余报文为触发式发送:

Open报文:用于建立BGP对等体连接。

Update报文:用于在对等体之间交换路由信息。可以发布也可以撤销路由信息。

Notification报文:用于中断BGP连接。

Keepalive报文:用于保持BGP连接。

Route-refresh报文:用于在改变路由策略后请求对等体重新发送路由信息。只有支持路由刷新(Route-refresh)能力的BGP设备会发送和响应此报文。

5.BGP状态机

BGP对等体的交互过程中存在6种状态机:空闲(Idle)、连接(Connect)、活跃(Active)、Open报文已发送(OpenSent)、Open报文已确认(OpenConfirm)和连接已建立(Established)。在BGP对等体建立的过程中,通常可见的3个状态是:Idle、Active和Established。

图2 BGP对等体交互过程

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  1. Idle状态是BGP初始状态。在Idle状态下,BGP拒绝邻居发送的连接请求。只有在收到本设备的Start事件后,BGP才开始尝试和其它BGP对等体进行TCP连接,并转至Connect状态。
  • Start事件是由一个操作者配置一个BGP过程,或者重置一个已经存在的过程或者路由器软件重置BGP过程引起的。
  • 任何状态中收到Notification报文或TCP拆链通知等Error事件后,BGP都会转至Idle状态。
  1. 在Connect状态下,BGP启动连接重传定时器(Connect Retry),等待TCP完成连接。
  • 如果TCP连接成功,那么BGP向对等体发送Open报文,并转至OpenSent状态。
  • 如果TCP连接失败,那么BGP转至Active状态。
  • 如果连接重传定时器超时,BGP仍没有收到BGP对等体的响应,那么BGP继续尝试和其它BGP对等体进行TCP连接,停留在Connect状态。
  1. 在Active状态下,BGP总是在试图建立TCP连接。
  • 如果TCP连接成功,那么BGP向对等体发送Open报文,关闭连接重传定时器,并转至OpenSent状态。
  • 如果TCP连接失败,那么BGP停留在Active状态。
  • 如果连接重传定时器超时,BGP仍没有收到BGP对等体的响应,那么BGP转至Connect状态。
  1. 在OpenSent状态下,BGP等待对等体的Open报文,并对收到的Open报文中的AS号、版本号、认证码等进行检查。
  • 如果收到的Open报文正确,那么BGP发送Keepalive报文,并转至OpenConfirm状态。
  • 如果发现收到的Open报文有错误,那么BGP发送Notification报文给对等体,并转至Idle状态。
  1. 在OpenConfirm状态下,BGP等待Keepalive或Notification报文。如果收到Keepalive报文,则转至Established状态,如果收到Notification报文,则转至Idle状态。
  2. 在Established状态下,BGP可以和对等体交换Update、Keepalive、Route-refresh报文和Notification报文。
  • 如果收到正确的Update或Keepalive报文,那么BGP就认为对端处于正常运行状态,将保持BGP连接。
  • 如果收到错误的Update或Keepalive报文,那么BGP发送Notification报文通知对端,并转至Idle状态。
  • Route-refresh报文不会改变BGP状态。
  • 如果收到Notification报文,那么BGP转至Idle状态。
  • 如果收到TCP拆链通知,那么BGP断开连接,转至Idle状态。

BGP对等体之间的交互原则

BGP设备将最优路由加入BGP路由表,形成BGP路由。BGP设备与对等体建立邻居关系后,采取以下交互原则:

  • 从IBGP对等体获得的BGP路由,BGP设备只发布给它的EBGP对等体。
  • 从EBGP对等体获得的BGP路由,BGP设备发布给它所有EBGP和IBGP对等体。
  • 当存在多条到达同一目的地址的有效路由时,BGP设备只将最优路由发布给对等体。
  • 路由更新时,BGP设备只发送更新的BGP路由。
  • 所有对等体发送的路由,BGP设备都会接收。
参数缺省值
BGP未使能
Keepalive消息发送间隔60秒

6.BGP与IGP交互

BGP与IGP在设备中使用不同的路由表,为了实现不同AS间相互通讯,BGP需要与IGP进行交互,即BGP路由表和IGP路由表相互引入。

BGP引入IGP路由

BGP协议本身不发现路由,因此需要将其他路由引入到BGP路由表,实现AS间的路由互通。当一个AS需要将路由发布给其他AS时,AS边缘路由器会在BGP路由表中引入IGP的路由。为了更好的规划网络,BGP在引入IGP的路由时,可以使用路由策略进行路由过滤和路由属性设置,也可以设置MED值指导EBGP对等体判断流量进入AS时选路。

BGP引入路由时支持Import和Network两种方式:

  • Import方式是按协议类型,将RIP、OSPF、ISIS等协议的路由引入到BGP路由表中。为了保证引入的IGP路由的有效性,Import方式还可以引入静态路由和直连路由。
  • Network方式是逐条将IP路由表中已经存在的路由引入到BGP路由表中,比Import方式更精确。

IGP引入BGP路由

当一个AS需要引入其他AS的路由时,AS边缘路由器会在IGP路由表中引入BGP的路由。为了避免大量BGP路由对AS内设备造成影响,当IGP引入BGP路由时,可以使用路由策略,进行路由过滤和路由属性设置。

IGP:路由发现和计算

BGP:路由的控制和优先

7.BGP路由的生成方式

1.network //只能network ip路由表里的路由,路由和掩码需要一致

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2.import

[R5-bgp]import-route ospf 1

[R3-bgp]import-route ospf 1

3.路由汇总

路由黑洞:能够学习到路由,但是无法访问。

8.BGP示例 1

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[R1]interface g0/0/0

[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip add 10.1.12.1 24

[R1]interface loopback 0

[R1-LoopBack0]ip add 1.1.1.1 24

[R1-LoopBack0]interface loopback 1

[R1-LoopBack1]ip add 1.1.2.1 24

[R1]router id 1.1.1.1

[R1]ospf 1

[R1-ospf-1]area 5

[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.1.12.0 0.0.0.255

[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.1 0.0.0.0

[R1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.2.1 0.0.0.0

[R1]bgp 100 //R1 AS号

[R1-bgp]peer 2.2.2.2 as-number 100 //Loopback接口属于逻辑接口,与物理接口相比,不受链路影响,减少BGP振荡。 邻居的AS号为100

[R1-bgp]peer 2.2.2.2 connect-interface loopback 0 //指定更新源 loopback0为R1环回接口地址1.1.1.1

[R2]interface g0/0/0

[R2-GigabitEthernet0/0/0]ip add 10.1.12.2 24

[R2-GigabitEthernet0/0/0]interface loopback 0

[R2-LoopBack0]ip add 2.2.2.2 24

[R2]interface g0/0/1

[R2-GigabitEthernet0/0/1]ip add 10.1.23.2 24

[R2-GigabitEthernet0/0/1]interface g0/0/2

[R2-GigabitEthernet0/0/2]ip add 10.1.25.2 24

[R2]router id 2.2.2.2

[R2]ospf 1

[R2-ospf-1]area 0

[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.1.23.0 0.0.0.255

[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.1.25.0 0.0.0.255

[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]area 5

[R2-ospf-1-area-0.0.0.5]network 10.1.12.0 0.0.0.255

[R2-ospf-1-area-0.0.0.5]network 2.2.2.2 0.0.0.0

[R2-ospf-1-area-0.0.0.5]q

[R2-ospf-1]silent-interface g0/0/1 //将g0/0/1和g0/0/2配置为静默接口

[R2-ospf-1]silent-interface g0/0/2

[R2]bgp 100

[R2-bgp]peer 1.1.1.1 as-number 100

[R2-bgp]peer 1.1.1.1 connect-interface loopback 0

[R2-bgp]peer 10.1.23.3 as-number 200

[R2-bgp]peer 10.1.25.5 as-number 200

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//reset bgp all 重置BGP邻居关系 生产环境不能使用

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[R3]interface g0/0/0

[R3-GigabitEthernet0/0/0]ip add 10.1.23.3 24

[R3-GigabitEthernet0/0/0]interface g0/0/1

[R3-GigabitEthernet0/0/1]ip add 10.1.34.3 24

[R3-GigabitEthernet0/0/1]interface loopback 0

[R3-LoopBack0]ip add 3.3.3.3 24

[R3-LoopBack0]q

[R3]router id 3.3.3.3

[R3]ospf 1

[R3-ospf-1]area 0

[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 3.3.3.3 0.0.0.0

[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.1.23.0 0.0.0.255

[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.1.34.0 0.0.0.255

[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]q

[R3-ospf-1]silent-interface g0/0/0

[R3]bgp 200

[R3-bgp]peer 5.5.5.5 as-number 200

[R3-bgp]peer 5.5.5.5 connect-interface LoopBack 0

[R3-bgp]peer 4.4.4.4 as-number 200

[R3-bgp]peer 4.4.4.4 connect-interface LoopBack 0

[R3-bgp]peer 10.1.23.2 as-number 100

[R4]interface g0/0/0

[R4-GigabitEthernet0/0/0]ip add 10.1.34.4 24

[R4-GigabitEthernet0/0/0]interface g0/0/1

[R4-GigabitEthernet0/0/1]ip add 10.1.45.4 24

[R4-GigabitEthernet0/0/1]interface loopback 0

[R4-LoopBack0]ip add 4.4.4.4 24

[R4-LoopBack0]interface loopback 1

[R4-LoopBack1]ip add 4.4.5.4 24

[R4-LoopBack1]q

[R4]router id 4.4.4.4

[R4]ospf 1

[R4-ospf-1]area 0

[R4-ospf-1-area-0.0.0.0]network 4.4.4.4 0.0.0.0

[R4-ospf-1-area-0.0.0.0]network 4.4.5.4 0.0.0.0

[R4-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.1.34.0 0.0.0.255

[R4-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.1.45.0 0.0.0.255

[R4]bgp 200

[R4-bgp]peer 3.3.3.3 as-number 200

[R4-bgp]peer 3.3.3.3 connect-interface LoopBack 0

[R4-bgp]peer 5.5.5.5 as-number 200

[R4-bgp]peer 5.5.5.5 connect-interface LoopBack 1

[R5]interface g0/0/0

[R5-GigabitEthernet0/0/0]ip add 10.1.25.5 24

[R5-GigabitEthernet0/0/0]interface g0/0/1

[R5-GigabitEthernet0/0/1]ip add 10.1.45.5 24

[R5-GigabitEthernet0/0/1]interface loopback 0

[R5-LoopBack0]ip add 5.5.5.5 24

[R5-LoopBack0]q

[R5]router id 5.5.5.5

[R5]ospf 1

[R5-ospf-1]area 0

[R5-ospf-1-area-0.0.0.0]network 5.5.5.5 0.0.0.0

[R5-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.1.25.0 0.0.0.255

[R5-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.1.45.0 0.0.0.255

[R5-ospf-1-area-0.0.0.0]q

[R5-ospf-1]silent-interface g0/0/0

[R5]bgp 200

[R5-bgp]peer 10.1.25.2 as-number 100

[R5-bgp]peer 3.3.3.3 as-number 200

[R5-bgp]peer 3.3.3.3 connect-interface LoopBack 0

[R5-bgp]peer 4.4.5.4 as-number 200

[R5-bgp]peer 4.4.5.4 connect-interface LoopBack 0

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