BGP基础

BGP基础

前言

为方便管理规模不断扩大的网络，网络被分成了不同的AS（Autonomous System，自治系统）。早期，EGP（Exterior Gateway Protocol，外部网关协议）被用于在AS之间动态交换路由信息。但EGP设计简单，存在诸多不足，很快无法满足网络管理的要求。BGP（Border Gateway Protocol，边界网关协议）是为取代EGP而设计的，能够进行路由优选、避免路由环路、更高效地传递路由和维护大量路由信息。

目标

  • 描述BGP基本概念
  • 描述BGP的对等体类型
  • 阐明BGP对等体建立过程
  • 阐明BGP状态机
  • 实现BGP基本配置

目录

  1. BGP概述
    • BGP的基本概念
    • BGP的基本配置

AS（自治系统）

  • AS指的是在同一个组织管理下，使用统一选路策略的设备集合。
  • AS号存在16bit、32bit两种表示方式，由IANA负责分发。
  • 私有AS号范围：16bit为64512-65534，32bit为4200000000-4294967294。

使用IGP传递路由的局限性

  • AS之间需要直连链路或通过VPN协议构造逻辑直连。
  • 使用IGP存在暴露AS内部网络信息的风险。
  • 路由数量增加导致路由表规模变大，路由收敛变慢，设备性能消耗加大。

使用BGP传递路由

  • BGP基于TCP，只要能够建立TCP连接即可建立BGP。
  • 只传递路由信息，不会暴露AS内的拓扑信息。
  • 采用触发式更新，而不是周期性更新。

BGP发展历史

  • 1980年左右提出AS概念，使用EGP。
  • 1989年发布第一个BGP RFC（RFC1105），即BGP-1。
  • 1990年发布的RFC1163提出了路径属性概念。
  • 1994年开始使用BGP-4（RFC1771）。
  • 2006年之后，单播IPv4网络使用的版本是BGP-4（RFC4271），其他网络（如IPv6）使用的版本是MP-BGP（RFC4760）。

BGP在企业中的应用

  • 大型企业分支间采用BGP进行路由传递。
  • 企业与运营商之间可使用BGP进行路由交互。

BGP概述

  • BGP是一种实现自治系统AS之间的路由可达，并选择最佳路由的矢量性协议。
  • 特点：使用TCP（端口号179），触发式路由更新，承载大批量的路由信息，提供丰富的路由策略，支撑MPLS/VPN应用，具备路由聚合和路由衰减功能。

BGP特征

  1. 使用TCP为传输层协议，端口号179。
  2. BGP路由器之间交换BGP路由表，只发送增量的BGP路由更新。
  3. BGP被称为路径矢量路由协议，每条BGP路由都携带多种路径属性。

BGP对等体关系

  • EBGP（External BGP）：位于不同自治系统的BGP路由器之间的BGP对等体关系。
  • IBGP（Internal BGP）：位于相同自治系统的BGP路由器之间的BGP邻接关系。

BGP对等体关系建立

  1. 先启动BGP的一端发起TCP连接。
  2. 三次握手建立TCP连接后，相互发送Open报文携带参数。
  3. 参数协商正常后双方相互发送Keepalive报文，对等体建立成功。

TCP连接源地址

  • 在部署IBGP对等体关系时，建议使用Loopback地址作为更新源地址。
  • 在部署EBGP对等体关系时，通常使用直连接口的IP地址作为源地址。

BGP报文类型

  • Open：建立BGP对等体连接关系。
  • Update：传递路由信息。
  • Notification：告知对等体错误原因并中断连接。
  • Keepalive：保持连接。
  • Route-refresh：要求对等体重新发送指定地址族的路由信息。

BGP报文格式

  • 报文头：包括Marker（16字节）、Length（2字节）、Type（1字节）。
  • Open报文：包括Version、My AS、Hold Time、BGP Identifier等字段。
  • Update报文：包括Withdrawn Routes、Path attributes、NLRI等字段。
  • Notification报文：包括Error Code、Error subcode、Data等字段。
  • Keepalive报文：只包含报文头。
  • Route-refresh报文：包括AFI、Res.、SAFI等字段。

BGP状态机

  • 状态转换：
    • Idle：未启动BGP或无法发起TCP连接。
    • Connect：尝试建立TCP连接。
    • Active：TCP连接长期无法建立。
    • Open Sent：发送Open报文。
    • Open Confirm：收到对端回应的Open报文并发送Keepalive报文。
    • Established：对等体关系建立成功。

BGP对等体表

  • 使用display bgp peer命令查看BGP对等体表，包括对等体地址、版本号、AS号、Up/Down时间、状态、收到的路由前缀数目等。

BGP路由表

  • 使用display bgp routing-table命令查看BGP路由表，包括目的网络地址、网络掩码、下一跳地址等。
  • 可通过display bgp routing-table ipv4-address { mask | mask-length}查看某条路由的详细信息。

BGP路由的生成

  • BGP不会自己发现、计算路由条目，其路由条目由IGP协议路由表中的路由发布得到。
  • 注入路由的方式有两种：Network和import-route。

Network注入路由

  • 使用network命令将IGP路由表中的路由注入到BGP路由表中。

import-route方式注入路由

  • 使用import-route命令将直连路由、静态路由、OSPF路由、IS-IS路由等注入到BGP路由表中。

BGP聚合路由

  • 使用aggregate命令执行BGP路由手工聚合，生成聚合路由。

BGP通告原则

  1. 只发布最优且有效的路由。
  2. 从EBGP对等体获取的路由，会发布给所有对等体。
  3. 从IBGP对等体获取的路由，不会发送给其他IBGP对等体（IBGP水平分割）。
  4. 当从IBGP对等体学习到一条BGP路由时，除非从IGP协议学习到该路由，否则不会通告给EBGP对等 体（BGP同步原则）。

配置介绍

  • 启动BGP进程：bgp { as-number-plain | as-number-dot }，router-id ipv4 -address。
  • 配置BGP对等体：peer {ipv4-address | ipv6-address } as-number { as-number-plain | as-number-dot }。
  • 配置建立对等体使用的源地址、EBGP对等体最大跳数：peer ipv4-address connect-interface interface- type interface-number [ ipv4-source-address ]，peer ipv4-address ebgp-max-hop [ hop-count ]。

配置案例

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# R1的配置
[R1] bgp 100
[R1-bgp] router-id 10.0.1.1
[R1-bgp] peer 10.0.3.3 as-number 100
[R1-bgp] peer 10.0.3.3 connect-interface LoopBack1

# R3的配置
[R3] bgp 100
[R3-bgp] router-id 10.0.3.3
 [R3-bgp] peer 10.0.1.1 as-number 100
[R3-bgp] peer 10.0.1.1 connect-interface LoopBack1
[R3-bgp] peer 10.0.34.4 as-number 200

# R4的配置
[R4] bgp 200
[R4-bgp] router-id 10.0.4.4
[R4-bgp] peer 10.0.34.3 as-number 100

思考题

BGP使用的TCP目的端口号是多少？
答案：179。
BGP对等体关系有哪几种？ 划分的依据是什么？
答案：有两种，EBGP和IBGP。 划分的依据是BGP路由器是否位于相同的自治系统。
BGP对等体关系建立、更新路由分别使用什么报文？

答案：建立对等体关系使用Open报文，更新路由使用Update报文。

本章总结

本章节介绍了BGP基础知识，包括BGP产生的背景、AS的概念、BGP的特征、对等体关系建立过程、BGP状态机、路由生成与 通告原则等。 BGP在路由传递中遵循四条原则，对路由传递进行了限制。