HCIP-14 BGP基础

目录

• BGP概述
  • AS
  • 使用IGP传递路由
  • 使用BGP传递路由
  • BGP发展历史
  • BGP在企业中的应用
• BGP的基本概念
  • BGP概述
  • BGP特征
  • BGP对等体关系
  • BGP对等体关系建立
  • TCP连接源地址
  • BGP报文类型
  • BGP对等体表
  • BGP路由表
  • BGP路由的生成
  • Network注入路由
  • import-route方式注入路由
  • BGP聚合路由
  • 通告原则
  • BGP路由通告原则一
  • BGP路由通告原则二
  • BGP路由通告原则三
  • BGP路由通告原则四
• BGP的基本配置
  • 配置介绍
  • 配置案例

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）被用于实现在AS之间动态交换路由信息。但是EGP设计得比较简单，只发布网络可达的路由信息，而不对路由信息进行优选，同时也没有考虑环路避免等问题，很快就无法满足网络管理的要求。
BGP是为取代最初的EGP而设计的另一种外部网关协议。不同于最初的EGP，BGP能够进行路由优选、避免路由环路、更高效率的传递路由和维护大量的路由信息。
本章节将介绍BGP的基本概念。

BGP概述

AS

OSPF、IS-IS等IGP路由协议在组织机构网络内部广泛应用，随着网络规模扩大，网络中路由数量不断增长，IGP已无法管理大规模网络，AS的概念由此诞生。
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。
不同AS通过AS号区分，AS号存在16bit、32bit两种表示方式。IANA负责AS号的分发。
当不同AS之间需要进行通信时，在AS之间应使用何种路由协议进行路由的传递？

使用IGP传递路由

AS之间需要直连链路，或通过VPN协议构造逻辑直连（例如GRE Tunnel）进行邻居建立。
AS之间可能是不同的机构、公司，相互之间无法完全信任，使用IGP可能存在暴露AS内部的网络信息的风险。
整个网络规模扩大，路由数量进一步增加，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

为此在AS之间专门使用BGP（Border GatewayProtocol，边界网关协议）协议进行路由传递，相较于传统的IGP协议：
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。
触发式更新，而不是进行周期性更新。

BGP发展历史

BGP在企业中的应用

BGP的基本概念

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。早期发布的三个版本分别是BGP-1（RFC1105）、BGP-2（RFC1163）和BGP-3（RFC1267），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等）使用的版本是MP-BGP（RFC4760）。
BGP的特点：
BGP使用TCP作为其传输层协议（端口号为179），使用触发式路由更新，而不是周期性路由更新。
BGP能够承载大批量的路由信息，能够支撑大规模网络。
BGP提供了丰富的路由策略，能够灵活的进行路由选路，并能指导对等体按策略发布路由。
BGP能够支撑MPLS/VPN的应用，传递客户VPN路由。
BGP提供了路由聚合和路由衰减功能用于防止路由振荡，通过这两项功能有效地提高了网络稳定性。

BGP特征

BGP使用TCP为传输层协议，TCP端口号179。路由器之间的BGP会话基于TCP连接而建立。
运行BGP的路由器被称为BGP发言者（BGP Speaker），或BGP路由器。
两个建立BGP会话的路由器互为对等体（Peer），BGP对等体之间交换BGP路由表。
BGP路由器只发送增量的BGP路由更新，或进行触发式更新（不会周期性更新）。
BGP能够承载大批量的路由前缀，可在大规模网络中应用。

BGP通常被称为路径矢量路由协议（Path-Vector Routing Protocol）。
每条BGP路由都携带多种路径属性（Path attribute），BGP可以通过这些路径属性控制路径选择，而不像IS-IS、OSPF只能通过Cost控制路径选择，因此在路径选择上，BGP具有丰富的可操作性，可以在不同场景下选择最合适的路径控制方式。

BGP对等体关系

与OSPF、IS-IS等协议不同，BGP的会话是基于TCP建立的。建立BGP对等体关系的两台路由器并不要求必须直连。
BGP存在两种对等体关系类型：EBGP及IBGP：
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。两台路由器之间要建立EBGP对等体关系，必须满足两个条件：
两个路由器所属AS不同（即AS号不同）。
在配置EBGP时，Peer命令所指定的对等体IP地址要求路由可达，并且TCP连接能够正确建立。
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

先启动BGP的一端先发起TCP连接，如左图所示，R1先启动BGP，R1使用随机端口号向R2的179端口发起TCP连接，完成TCP连接的建立。
三次握手建立完成之后，R1、R2之间相互发送Open报文，携带参数用于对等体建立，参数协商正常之后双方相互发送Keepalive报文，收到对端发送的Keepalive报文之后对等体建立成功，同时双方定期发送Keepalive报文用于保持连接。
其中Open报文中携带：
My Autonomous System：自身AS号
Hold Time：用于协商后续Keepalive报文发送时间
BGP Identifier：自身Router ID

BGP对等体关系建立之后，BGP路由器发送BGP Update（更新）报文通告路由到对等体。

TCP连接源地址

一般而言在AS内部，网络具备一定的冗余性。在R1与R3之间，如果采用直连接口建IBGP邻居关系，那么一旦接口或者直连链路发生故障，BGP会话也就断了，但是事实上，由于冗余链路的存在，R1与R3之间的IP连通性其实并没有DOWN（仍然可以通过R4到达彼此）。
缺省情况下，BGP使用报文出接口作为TCP连接的本地接口。
在部署IBGP对等体关系时，建议使用Loopback地址作为更新源地址。Loopback接口非常稳定，而且可以借助AS内的IGP和冗余拓扑来保证可靠性。
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，如若使用Loopback接口建立EBGP对等体关系，则应注意EBGP多跳问题。

BGP报文类型

BGP对等体表

<R1>display bgp peer
BGP local router ID : 10.0.1.1
Local AS number : 100
Total number of peers : 1 Peers in established state : 1Peer V AS MsgRcvd MsgSent OutQ Up/Down State PrefRcv
10.0.12.2 4 100 25719 25714 0 0428h32m Established 1

在设备上通过display bgp peer命令查看BGP对等体表，其中主要参数含义：
Peer：对等体地址
V：version，版本号
AS：对等体AS号
Up/Down：该对等体已经存在up或者down的时间
State：对等体状态，这里显示的为BGP状态机的状态
PrefRcv：prefix received，从该对等体收到的路由前缀数目

BGP路由表

<R1>display bgp routing-table
BGP Local router ID is 10.0.1.1
Status codes: * - valid, > - best, d - damped,
h - history, i - internal, s - suppressed, S - Stale
Origin : i - IGP, e - EGP, ? - incomplete
Total Number of Routes: 2
Network NextHop MED LocPrf PrefVal Path/Ogn
*>i 10.0.45.0/24 10.0.4.4 0 100 0 ?
* i 10.0.4.4 0 100 0 ?

在设备上通过display bgp routing-table查看BGP路由表：
Network：路由的目的网络地址以及网络掩码
NextHop：下一跳地址
如果想要查看某条路由更加详细的信息，可以通过display bgp routing-table ipv4-address { mask | mask-length} 查看，该命令会将匹配的BGP路由信息详细展示。

<R1>display bgp routing-table 10.0.45.0 24
BGP local router ID : 10.0.1.1
Local AS number : 100
Paths: 2 available, 1 best, 1 select
BGP routing table entry information of 10.0.45.0/24:
From: 10.0.2.2 (10.0.2.2) #标明路由来源
Route Duration: 06h19m44s
Relay IP Nexthop: 10.0.12.2
Relay IP Out-Interface: GigabitEthernet0/0/0
Original nexthop: 10.0.4.4 #路由下一跳地址
Qos information : 0x0
AS-path Nil, origin incomplete, MED 0, localpref 100, pref-val 0, valid,
internal, best, select, active, pre 255, IGP cost 2 #路径属性、是否被优选
Originator: 10.0.4.4
Cluster list: 10.0.2.2
Not advertised to any peer yet
BGP routing table entry information of 10.0.45.0/24:
From: 10.0.3.3 (10.0.3.3)
Route Duration: 05h17m56s
Relay IP Nexthop: 10.0.12.2
Relay IP Out-Interface: GigabitEthernet0/0/0
Original nexthop: 10.0.4.4
Qos information : 0x0
AS-path Nil, origin incomplete, MED 0, localpref 100, pref-val 0, valid,
internal, pre 255, IGP cost 2, not preferred for peer address
Originator: 10.0.4.4
Cluster list: 10.0.3.3
Not advertised to any peer yet

BGP路由的生成

不同于IGP路由协议，BGP自身并不会发现并计算产生路由，BGP将IGP路由表中的路由注入到BGP路由表中，并通过Update报文传递给BGP对等体。
BGP注入路由的方式有两种：
Network
import-route
与IGP协议相同，BGP支持根据已有的路由条目进行聚合，生成聚合路由。

Network注入路由

通过Network方式注入路由：

1. AS200内的BGP路由器已经通过IGP协议OSPF学习到了两条路由：10.1.0.0/24和10.2.0.0/24，在BGP进程内通过network命令注入这两条路由，这两条路由将会出现在本地的BGP路由表中。
   
2. AS200内的BGP路由器通过Update报文将路由传递给AS300内的BGP路由器。
3. AS300内的BGP路由器收到路由后，将这两条路由加入到本地的BGP路由表中。

import-route方式注入路由

Network方式注入路由虽然是精确注入，但是只能一条条配置逐条注入IP路由表中的路由，如果注入的路由条目很多配置命令将会非常复杂，为此可以使用import-route方式，将：

1. 直连路由
2. 静态路由
3. OSPF路由
4. IS-IS路由
   等协议的路由注入到BGP路由表中。

BGP聚合路由

与众多IGP协议相同，BGP同样支持路由的手工聚合，在BGP配置视图中使用aggregate命令可以执行BGP路由手工聚合，在BGP已经学习到相应的明细路由情况下，设备会向BGP注入指定的聚合路由。

通告原则

BGP通过network、import-route、aggregate聚合方式生成BGP路由后，通过Update报文将BGP路由传递给对等体。
BGP通告遵循以下原则：
只发布最优且有效路由。
从EBGP对等体获取的路由，会发布给所有对等体。
IBGP水平分割：从IBGP对等体获取的路由，不会发送给IBGP对等体。
BGP同步规则指的是：当一台路由器从自己的IBGP对等体学习到一条BGP路由时（这类路由被称为IBGP路由），它将不能使用该条路由或把这条路由通告给自己的EBGP对等体，除非它又从IGP协议（例如OSPF等，此处也包含静态路由）学习到这条路由，也就是要求IBGP路由与IGP路由同步。同步
规则主要用于规避BGP路由黑洞问题。

BGP路由通告原则一

第一条原则：只发布最优且有效（即下一跳地址可达）路由。
通过display bgp routing-table命令可以查看BGP路由表。

Total Number of Routes: 2Network NextHop MED LocPrf PrefVal Path/Ogn
*>i 10.1.0.0/24 11.1.0.1 0 100 0 ?
*i 11.1.0.2 0 100 0 ?

在BGP路由表中同时存在以下两个标志的路由为最优、有效：

• : 代表有效

: 代表最优

BGP路由通告原则二

第二条原则：从EBGP对等体获取的路由，会发布给所有对等体。
R2从EBGP对等体获取的BGP路由，会发布给所有EBGP、IBGP对等体。

BGP路由通告原则三

第三条原则：从IBGP对等体获取的BGP路由，不会再发送给其他IBGP对等体。
该条原则也被称为“IBGP水平分割”。
如图所示，如果IBGP对等体学习到的路由会继续传递给其他的IBGP对等体：
R2将一条路由传递给了IBGP对等体R3
R3收到路由之后传递给IBGP对等体R1
R1继续传递给IBGP对等体R2
路由环路形成。

第三条原则可能会带来新的问题，如左侧所示，当BGP路由器R2将路由传递给BGP路由器R1时，由于第三条原则限制，R1无法将BGP路由传递给R3，R3将无法学习到路由。
为解决该问题可以采用AS内IBGP全互联的方式，即：R2、R3之间建立非直连的IBGP对等体关系，以此让BGP路由器R2将路由传递给BGP路由器R3。

BGP路由通告原则四

第四条原则：当一台路由器从自己的IBGP对等体学习到一条BGP路由时（这类路由被称为IBGP路由），它将不能使用该条路由或把这条路由通告给自己的EBGP对等体，除非它又从IGP协议（例如OSPF等，此处也包含静态路由）学习到这条路由，该条规则也被称为BGP同步原则。
• 如图所示：

1. BGP路由器R4上存在一条路由10.0.4.0/24，R4将其传递给了R2。
2. R2将路由传递给非直连IBGP对等体R3。
3. R3将路由传递给R5。
4. 之后R5向10.0.4.4发起访问。

R5访问10.0.4.4：

1. R5查找路由表，将报文发送给R3。
2. R3收到报文后查找路由表，匹配到一条BGP路由，其下一跳为R2，但是R2为非直连下一跳，需要进行路由迭代，通过IGP学习到的路由迭代出下一跳为R1。R3将报文发送给R1。
3. R1收到报文后查找路由表，因为R1并非BGP路由器，未与R2建立IBGP对等体关系，因此R1上并无BGP路由10.0.4.0/24，路由查找失败，R1将报文丢弃。

BGP的基本配置

配置介绍

1. 启动BGP进程

[Huawei] bgp { as-number-plain | as-number-dot }
[Huawei-bgp] router-id ipv4-address

启动BGP,指定本地AS编号,并进入BGP视图。使用router-id命令配置BGP的Router ID,建议将BGP Router ID配
置为设备Loopback接口的地址。
2. 配置BGP对等体
[Huawei-bgp] peer { ipv4-address | ipv6-address } as-number { as-number-plain | as-number-dot }
创建BGP对等体,指定对等体地址以及AS号。
3. 配置建立对等体使用的源地址、EBGP对等体最大跳数

[Huawei-bgp] peer ipv4-address connect-interface interface-type interface-number [ ipv4-source-address ]
[Huawei-bgp] peer ipv4-address ebgp-max-hop [ hop-count ]

指定发送BGP报文的源接口,并可指定发起连接时使用的源地址。
指定建立EBGP连接允许的最大跳数。缺省情况下,EBGP连接允许的最大跳数为1,即只能在物理直连链路上建立EBGP连接。

配置案例

BGP对等体关系、AS号、设备互联地址如图所示。
所有设备的Loopback1接口地址为10.0.x.x/32，其中x为设备编号，
所有设备都使用Loopback1地址作为Router ID。
R1、R3之间使用Loopback1地址作为更新源地址建立IBGP对等体关系，R3、R4之间使用互联接口地址作为更新源地址建立EBGP对等体关系。
R1的配置如下：

[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的配置如下：

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

在R3上查看BGP对等体状态：

<R3> display bgp peer
BGP Local router ID : 10.0.3.3
local AS number : 100
Total number of peers : 2
Peers in established state : 2Peer V AS MsgRcvd MsgSent OutQ Up/Down State PrefRcv10.0.1.1 4 100 0 0 0 00:00:07 Established 010.0.34.4 4 200 32 35 0 00:17:49 Established 0