[网络协议]HCIP 作业 BGP总结

第一天内容

一、BGP:边界网关路由协议

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

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

非直连建邻到达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、BGP基础配置

【1】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
1）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

2）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

3)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：

 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；

九、宣告路由

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；
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；

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

 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
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；
条目优秀的条件:
1、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
2、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；

第二天内容

一、BGP的宣告问题：

若通过BGP协议传递的路由条目与本地通过其他协议学习到的条目目标一致，将出现：
1、该路由同时作为与其他BGP邻居建立邻居关系时的底层路由，那么这条BGP路由将不优，不能传递也不能加表
2、该路由不作为建立其他BGP邻居的路由，将在本地不加表，但可以传递，属于优的路由；
例：R2与R3运行了OSPF，之后R2学习到的R3的32位环回主机路由；
再R2与R3建立BGP的邻居关系；之后R3在BGP协议中宣告了32位的环回路由，那么该条目到达R2后，将不优； --BGP的建邻路由与BGP的传递路由相同；
但R2与R3建立邻居关系时，ospf将R3环回以32位传递，但BGP使用24位来传递该环回路由的话，那么等于BGP建邻为32位，bgp传递为24位，不是同一条路由，可以优，可以传递，也可以加表；
注：以上问题在华为设备将出现，但cisco中若bgp传递路由在本地路由表中已经通过其他IGP拥有，将被标记为r-RIB 不装载—本地不加表，但可以传递；

在BGP协议中进行宣告时，是宣告本地路由表中任意路由，不关注这些条目的产生方式；
默认将携带这些路由的cost值到BGP的路由条目中去；若本地将本地宣告的BGP路由传递给本地的EBGP邻居，将携带这些cost，便于本地的EBGP邻居所在AS内部设备选路，当然这路由在进入其他AS时不会修改度量；
若本地通过IBGP邻居学习到了BGP路由，优且存在cost值，在本地将这些路由传递给本地的EBGP邻居时，将cost值归0，因为这些度量不是本地产生的；
例：R2与R1为EBGP邻居，那么R2宣告本地通过OSPF协议学习到的路由4.4.4.4/32度量为2，那么这条路由在进入BGP表时携带度量值2，传递给R1，R1在路由表中显示该度量，同时传递给R1内部AS时度量不变；
该拓扑中R2与R4为IBGP邻居，这条BGP路由也会被R2传递给R4，但R4 再将该路由传递给R4的EBGP邻居关系R5时，将度量归0； 若R4也宣告4.4.4.4/32这条路由，那么传递给R5时将携带R4到达该网段的cost值，因为只有本地最优路由可以传递，本地宣告优于其他邻居传递过来的BGP路由；

总结：存在EBGP邻居关系（连接其他的AS）的所有BGP设备均建议宣告内部AS的路由；

二、重发布

BGP协议宣告的路由，基本是本地通过IGP学习到的本as路由；数量较大，若逐条宣告，配置量很大，但可控性强； 也可以在同时运行BGP和igp的设备，将IGP协议重发布到BGP协议中，来实现批量的路由宣告效果；
宣告相当于逐条的重发布，重发布相当于批量的宣告；两者产生的路由条目，起源属性不同，其他属性默认完全一致；
总结：存在EBGP邻居关系（连接其他的AS）的所有BGP设备均建议重发布IGP到BGP；

三、自动汇总

默认cisco和华为设备均关闭了自动汇总
自动汇总对于BGP正常通过network宣告产生的路由没有影响；
仅针对从IGP重发布到BGP的路由条目产生影响；— 路由条目以主类长度发送，不携带cost值；

[r1]bgp 1 
[r1-bgp]summary automatic  //开启自动汇总，建议维持默认关闭状态

四、手工汇总—聚合

1)利用了BGP的宣告的特点，本地路由表中任意路由，不关注来源均可以宣告的BGP中；
不用逐一宣告明细路由，先本地手工静态一条指向汇总网段的空接口防环路由，然后再将其宣告到BGP协议中来；从IGP表中宣告到BGP协议中的条目，仅携带目标网络号和度量值；

聚合的缺点是将多个网络号合成一个，导致访问整个聚合网段时，仅存在唯一的路径；
若在多路径建邻的前提下，将无法精确的选路；故在大型的多链路的网络中为了更好控制选路，必然在传递聚合条目的同时，再在最佳路径处传递部分的明细路由；

若需要在传递聚合条目的同时，传递部分明细路由，只需要在宣告的空接口路由后，逐一宣告需要的明细路由即可；
以上做法的缺点是不能携带原有明细路由的cost值，因为宣告的是本地路由表中人为添加那条静态空接口路由；

2）标准的BGP路由聚合—先逐一手工宣告明细，或批量重发布路由;
再进行聚合配置;默认在本地生成空接口防环路由；

[r2-bgp]aggregate 3.3.0.0 21     //聚合和所有明细路由均发送
[r2-bgp]aggregate 3.3.0.0 21 detail-suppressed  
//抑制所有的明细路由，仅发送聚合条目；

以上操作方法：若需要在发送聚合条目的同时携带部分的明细路由，需要使用策略
1、抑制列表

[r2]ip ip-prefix ss permit 3.3.4.1 32
[r2]route-policy ss permit node 10
[r2-route-policy]if-match ip-prefix ss
[r2]bgp 2 
[r2-bgp]aggregate 3.3.0.0 21 suppress-policy ss    
 //在传递聚合条目的同时，在抑制3.3.4.1/32这一条明细，其他明细正常转发；

2、使用路由策略在邻居间直接进行收发路由的管理

[r2]ip ip-prefix qq permit 3.3.3.3 32
[r2]route-policy qq deny  node 10
[r2-route-policy]if-match ip-prefix qq
[r2-route-policy]q
[r2]route-policy qq permit  node 20
[r2]bgp 2 
[r2-bgp]aggregate 3.3.0.0 21
[r2-bgp]peer 12.1.1.1 route-policy qq export 

3、直接使用前缀列表来实现方法的功能

[r2]ip ip-prefix ww deny 3.3.3.3 32
[r2]ip ip-prefix ww permit 0.0.0.0 0 le 32
[r2]bgp 2 
[r2-bgp]pe 12.1.1.1 ip-prefix ww export

五、有条件的打破IBGP水平分割；

IBGP水平分割，用于避免在一个AS内部由IBGP邻居间产生的环路；
规则：从一个iBGP邻居处学习到的BGP路由不能传递给下一个IBGP邻居；因为BGP的非直连建邻能力，因此可以在一个AS内部建立多个邻居来实现连接关系备份的作用；故正常一台设备只要运行bgp，那么应该处于AS的边界，存在ebgp邻居；
所有运行bgp协议的设备正常都会从其他AS学习到路由条目，然后共享到本地所在的AS，由于IBGP水平分割，导致本地需要和所有本AS内部的BGP设备建立IBGP邻居关系；
IBGP邻居关系的数量成指数上升；
所谓有条件的打破是指在打破IBGP水平分割的时候，不能产生环路；–AS-BY-AS

1、路由反射器 – RR（反射器）、客户端、非客户端；

客户端、非客户端必须分别为RR的IBGP邻居关系；三种角色构建为一个簇（组）；
一个簇内可以存在多台设备，但至少一个簇内存在一个RR和一个客户端；
规则：
1）RR从一台EBGP邻居处学习到的路由可以共享给本地的其他客户端、非客户端、EBGP邻居；
2）RR从一台客户端邻居处学习到的路由可以共享给本地的其他客户端、非客户端、EBGP邻居；
3）RR从一台非客户端邻居处学习到的路由可以共享给本地的其他客户端、EBGP；不能共享给其他的非客户端；
注：被反射路由，在反射过程中，其属性不发生任何变化；若RR接收的条目不优，不具备传递性，将不被反射；

[r3-bgp]peer 2.2.2.2 reflect-client    //ibgp邻居2.2.2.2成为本地的客户端，同时本地成为RR；

2、联邦

将一个大as逻辑为多个小as；小AS使用私有AS号，小AS间为联邦内的bepg邻居关系，可以像EBGP一样传递路由，但不能修改属性； 对于联邦外的AS，只能看到大AS号；
1）所有的启动，建邻、管理均基于小AS号进行
2)联邦内所有设备需要声明自己所在的大AS号
3)小AS间的ebgp邻居需要互指对端的小as号

[r3]bgp 64512
 [r3-bgp]router-id 3.3.3.3
 [r3-bgp]confederation id  2   //声明本地的大AS号
 [r3-bgp]confederation peer-as 64513   //对端小AS号
 [r3-bgp]pe 2.2.2.2 as-number 64512
 [r3-bgp]pe 2.2.2.2 connect-interface LoopBack 0
 [r3-bgp]pe 4.4.4.4 as-number 64513
 [r3-bgp]pe 4.4.4.4 connect-interface  LoopBack 0
 [r3-bgp]pe 4.4.4.4 ebgp-max-hop 2

注：在实际工程中，路由器反射器与联邦技术是结合，在一个拓扑中共同使用的；

第三天内容

一、BGP的选路：

比较前提，多条BGP路由目标相同，且均可优(下一跳可达、同步关闭)，具有相同的优先级（管理距离）

?优选Preference_Value值最高的路由（私有属性，仅本地有效）。
不传递 权限最高属性 可以干涉EBGP/IBGP选路

?优选本地优先级（Local_Preference）最高的路由。
IBGP邻居关系间传递 只能，最常干涉IBGP关系的选路

?优选手动聚合>自动聚合>network>import>从对等体学到的。

?优选AS_Path短的路由。
EBGP/IBGP关系均可被干涉，但只能在EBGP邻居间修改；

?起源类型IGP>EGP>Incomplete。
起源属性 i优于e优于？； 可在控制层面任意接口修改；

?对于来自同一AS的路由，优选MED值小的。
默认为0，宣告或重发布（关闭自动汇总）路由时携带本地到达目标的cost
最常用于干涉EBGP选路的属性

?优选从EBGP学来的路由（EBGP>IBGP）。

?优选AS内部IGP的Metric度量（cost）最小的路由。本地到的BGP下一跳地址的IGP的cost值最小；

?优选Cluster_List最短的路由。

?优选Orginator_ID最小的路由。

?优选Router_ID最小的路由器发布的路由。

?优选具有较小IP地址的邻居学来的路由。

二、属性：华为和cisco均存在6种基本属性 第一种均为私有属性

1、华为设备的私有属性 Preference_Value

       传播范围                 默认值              大优或小优   
       不传播                      0                    大

全局操作：
[r3-bgp]pe 2.2.2.2 preferred-value 1 本地从邻居2.2.2.2处学习到的所有路由优先值修改为1；

负载分担：访问不同的目标网段时，让流量进入不同链路来进行通讯；将所有链路利用起来，而不是仅只用唯一链路通讯；
使用前缀抓取需要修改属性的网段

[r3]ip ip-prefix w permit 1.1.1.0 24 //定制策略来进行修改，一定关注是否需要空表来允许其他路由通过
[r3]route-policy w permit node  10
[r3-route-policy]if-match ip-prefix w
[r3-route-policy]apply preferred-value 1
[r3-route-policy]q
[r3]route-policy w permit node 20
[r3-route-policy]q //再在协议中针对某个邻居调用
[r3]bgp 2 
[r3-bgp]peer 2.2.2.2 route-policy w import 
//因为该属性为私有不传递属性，故调用时，只能在控制层面的入向调用，来影响本地的BGP生成；

2、本地优先级

        传播范围             默认值              大或小优
     IBGP邻居关系间            100                  大

第一个公有属性
也是最常用于干涉IBGP选路，
最常使用的属性
全局修改；
[r4-bgp]default local-preference 101
本地所有传输到IBGP的路由条目，其中本地优先级修改为101；

使用本地优先级实现负载分担

[r2]ip ip-prefix p permit 1.1.1.0 24
[r2]route-policy p permit node  10
[r2-route-policy]if-match ip-prefix p
[r2-route-policy]apply  local-preference 101 
[r2-route-policy]q
[r2]route-policy p permit node 20
[r2-route-policy]q
[r2]bgp 2 
[r2-bgp]pe 3.3.3.3 route-policy p export 
//调用时在控制层面的出或入向均可，但必须为IBGP邻居关系；

3、as-path

·优选经过AS数量较少路径；该属性的自动添加是在EBGP邻居关系间进行；
[r4]ip ip-prefix as permit 1.1.1.0 24

[r4]route-policy as permit node 10
[r4-route-policy]if-match ip-prefix as
[r4-route-policy]apply as-path 3 4 5 additive
[r4-route-policy]q
[r4]route-policy as permit node 20
[r4-route-policy]q

[r4]bgp 2
[r4-bgp]pe 14.1.1.1 route-policy as import 注：可以在控制层面的入或出方向调用，但只能在ebgp邻居间操作；可干涉ebgp、ibgp关系选路；

出向调用 x 3 4 5 x为实际经过的AS号；最前端号码为最新经过的AS号；
入向调用 3 4 5 x

切记：as-path 属性又用于EBGP的水平分割，若人为添加的as号，在网络后端实际存在，将导致这些路由无法进入这些AS；解决方案：反复添加已经经过的AS编号；

4、起源属性

条目的产生方式
network 宣告本地路由表中的任意路由 i
import 将本地通过其他协议学习的路由重发布到BGP协议中 ？
egp 早期的ebg协议学习的路由重发布到BGP协议中 e
该属性的修改可以在整个控制层面流量经过的任意接口修改；

[r4]ip ip-prefix o permit 1.1.1.0 24
[r4]route-policy o permit node 10
[r4-route-policy]if-match ip-prefix o
[r4-route-policy]apply origin egp 2  //此处配置的AS为对端邻居的AS号
[r4]route-policy o permit node 20
[r4-route-policy]q
[r4]bgp 2  
[r4-bgp]pe 3.3.3.3 route-policy o export

5、MED 多出口的鉴别属性

BGP协议默认不存在cost；MED就是人为的利用路由器优选路径的规则—先比较管理距离（华为为优先级），若一直再比较度量值（华为为cost）
BGP协议在特定条件下携带本地到达目标的cost值；本地宣告（重发布）自己路由表中的路由后，将其传递给本地的ebgp邻居，将携带cost值；对于其他AS的设备学习到从同一个as传递过来的路由，优选MED最小的路径；
管理员可以在控制层面传递路由的过程中，手工修改MDE；
最常用于干涉ebgp选路；
常常用于AS1干涉AS2对AS1的选路；

[r1]ip ip-prefix med permit 1.1.1.0 24
[r1]route-policy med permit node 10
[r1-route-policy]if-match ip-prefix med
[r1-route-policy]apply cost 10
[r1-route-policy]q
r1]route-policy med permit node  20
[r1-route-policy]q
[r1]bgp 1 
[r1-bgp]pe 14.1.1.2 route-policy med export

/*由于实际工程中，管理员只能在一个AS中配置，故无法通过查看BGP表来判
断选路结果，可以通过扩展ping来解决*/
[r1]ping -r  -a 1.1.1.1 3.3.3.3

三、BGP的社团属性 –BGP的扩展属性

默认大多数厂商的产品在BGP协议中不携带社团属性
例：控制传播范围的社团属性

[r1]route-policy com permit node 10
[r1-route-policy]apply community no-advertise  //针对所有的流量修改属性
[r1]bgp 1 
[r1-bgp]peer 12.1.1.2 route-policy com export
//默认华为设备也不传递社团属性，故使用社团属性时，必须定义传递性  
[r1-bgp]peer 12.1.1.2 advertise-community   
//逐跳行为，每台设备均需开启传递性

no-advertise 接收到的条目中若存在该社团属性，将不再传递该路由
no-export 接收到的条目若存在该社团属性，将不传递给下一个AS
no-export-subconfed 接收到的条目若存在该社团属性，将不传递给下一个小AS
若网络没有小AS，仅存在大AS时no-export和no-export-subconfed作用一致