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al2359（1年前 (2023-02-06)）
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BGP-----边界网关协议
AS----自治系统
AS定义：由一个单一的机构或组织所管理的一系列IP网络及其设备所构成的集合。
AS划分的原因
- 整个网络规模较大，伴随的是路由表中的路由数量进一步增加，路由表规模变大，路由收敛速度变慢，设备性能消耗加大。-----范围太大。
- AS之间可能是由不同的机构、公司，相互之间无法完全信任，使用IGP协议可能存在暴露AS内部的网络信息的风险。
不同的AS通过AS号进行区分，AS号存在16bit、32bit两种。IANA----互联网数字分配机构。
- 16位AS号，取值范围1-65534（其中0和65535保留），其中64512-65534为私有的AS号，可以自行使用，公有的AS号为1-64511
- 保留AS号
- RFC4893标准，23456该AS号为保留AS号
- RFC5398标准
- 16位AS号：64496-64511-----16个
- 32位AS号：65536-65551-----16个
BGP基础
BGP-1------RFC1105
BGP-2------RFC1163
BGP-3------RFC1267
BGP-4------RFC1771----4271
BGP协议介绍
1、首先RIP是基于UDP进行数据传输的，而UDP是一个不可靠的协议，他在传输过程中可能会丢失某些数据。
2、缺省情况下，RIP协议的路由更新报文的发送间隔是30S，而如果两个AS内部的路由表非常大，30秒的时间可能还不够将所有的路由信息传递给对方AS，这样，整条链路完全就是为了RIP的通告报文服务，而不能转发数据流量。
解决方法：
- 将UDP协议更换为TCP协议。不用担心数据丢失，并且TCP会预先建立连接，也就让路由器有一个准备的时间而不是像RIP一样毫无准备的接收大量更新数据。
- 取消周期更新，改为触发更新。
- 在第一次路由数据同步完成后，如果有路由增加，就发送通告路由增加的报文。如果路由删除，就发送一个通告路由删除的报文。
- 如果路由信息发生改变，就先发送一个通告路由删除的报文，在发送一个通告路由增加的报文。
运行BGP协议之间的设备传递路由信息，原因在于若传递拓扑信息，会导致路由器负载过高，并且会让对端AS看到本端的拓扑信息，引发安全问题。
BGP需要传递所有的通过BGP学习到的路由信息，并且运行了BGP协议的路由器，所维护的路由表是包含了整个互联网的所有路由信息的。
BGP特点
- BGP基于TCP，只要能够建立TCP连接，就可以建立BGP连接
- 触发式更新，不再进行周期更新
- 只传递路由信息，而不会暴露AS内的拓扑信息
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- 不传递拓扑的原因
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- 拓扑信息资源占用量大
- 会暴露AS内部的拓扑连接情况
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- 无类别的路径矢量型协议
- 无类别-----传递时携带真实子网掩码
- 矢量-----方向性，谁传递的路由，谁为下一跳
- 距离矢量----将一个路由器看做一个单位计算距离
- 路径矢量----将一个AS看做一个整体，从而计算一跳。
IGP协议的主要任务是将AS内部的未知网段信息计算获取到，而BGP则主要是将IGP协议计算出来的路由信息进行搬运和传递，并不去计算路由。
BGP的特征
IGP协议特点
- 选路佳
- 收敛快
- 占用资源少
可控性
因为在重发布的过程中，由于会抹除原有度量值，会导致出现选路不佳的情况。而BGP为了弥补这个不足点，直接舍弃了开销值。取而代之的是设计了很多的路径属性。
可靠性
- BGP因为只有触发更新，而不存在周期更新。所以，需要确保其可靠性，使用TCP为传输层协议。
- 端口号179。-------BGP会话的建立是手工指定的（单播形式）。
- IGP协议不选择使用TCP的原因：
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- TCP传输效率低
- TCP传输占用资源大
- TCP协议只能实现单播，所以，无法通过组播或广播的形式发送数据，将导致IGP协议无法自动发现邻居关系，只能手工指定。
AS-BY-AS
BGP将一个AS看做是一个整体。
BGP协议不支持负载均衡。
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IGP协议追求
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收敛速度快
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选路佳（无环路）
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占用资源少
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EGP协议追求
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可控性
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可靠性
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AS-BY-AS
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BGP的对等关系
BGP因为传输层使用的是TCP协议，所以只要在TCP协议可以正常建立会话的基础上就可以完成BGP的建邻工作。
BGP支持非直连建邻（网络可达）-----BGP的非直连建邻是建立在IGP（静态）之上的。
BGP存在两种对等体关系类型：EBGP、IBGP。
- EBGP对等体关系
-
- 位于不同自治系统的BGP路由器之间的BGP对等体关系。
- EBGP对等体一般使用直连建立对等体关系。EBGP邻居之间的报文中TTL值被设置为1。
- 两台路由器之间要建立EBGP对等体关系，需要满足如下条件：
- 两个路由器属于不同AS
- 在配置时，peer命令所指定的对等体的IP地址必须路由可达，TCP连接必须正常建立。
- IBGP对等体关系
-
- 位于相同自治系统的BGP路由器之间的BGP对等体关系。
- IBGP对等体一般使用非直连建邻。IBGP邻居之间的报文中TTL值被设置为255。
- 在IBGP对等体中，常使用环回接口地址作为源目IP地址。
- 环回接口稳定
- 并且可以借助AS内部的IGP和冗余拓扑来保证可靠性。
BGP的特点总结：
1. 无类别路径矢量协议-----AS-BY-AS
2. 使用单播更新来发送消息；基于TCP 179号端口工作。
3. 增量更新机制----仅触发更新，无周期更新
4. 具有丰富的路径属性来取代IGP中的度量值进行选路，可以由多个属性共同控制协议
5. 可以在流量的进出口实行路由策略----可控性
6. 默认不被用于负载均衡-----会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
BGP的数据包
BGP报文头部
Route-refresh包-----路由刷新包
作用：用来要求对等体重新发送指定地址族的路由信息。
一般为本端修改了相关路由策略之后让对方重新发送更新报文，本端执行新的路由策略重新计算BGP路由。
双方均支持路由刷新功能。
OSPF中的hello报文------可以周期性的发现、建立和保活邻居关系。
Open包
是TCP连接建立之后发送的第一个报文，用于建立BGP对等体之间的连接关系。
- Hold Time-----保活时间
- BGP Identifier-----BGP的标识符（RID）
- 与OSPF中的RID用法相同
- 全网唯一
- 获取方式：手工配置>最大环回接口>最大物理接口
BGP需要协商的参数
- AS号
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- BGP的open报文会携带本地的AS号，通过比较两端的AS号可以判断对端是否和本端处于相同AS。
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- 不管这个AS号与本地的AS号是否相同，都不影响BGP对等体的建立。
-
-
- 另外，如果对方的AS号和本地指定对等体时写的AS号不同，则会导致邻居关系无法建立。
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- peer 12.0.0.2 as-number 100
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- RID
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- 通过对比open报文中的RID值，可以判断是否相同，若相同则会导致建邻失败。
- 认证字段
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- BGP也可以进行认证，认证口令不同，则也会导致建邻失败。
- 该字段永远以MD5值的方式保存在TCP的选项字段。
- 保活时间-----并不影响BGP对等体的建立。
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- BGP在建立对等体关系时，需要协商该参数。
- 如果在该时间内未收到对端发来的keepalive报文或者update报文，则认为BGP连接中断。----180S。
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- 报文更新时间----三分之一保活时间----60S。
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- 若双方保活时间不一致，则按照小的时间进行。
- 该参数可以设置为0，若设置为0，则代表不发送keepalive报文。
- 路由刷新功能
keepalive包
作用：用来进行周期保活。
除了保活机制外，keepalive报文还在open报文协商参数时，临时充当确认报文-----确认open报文中的参数是否认可。
update包---更新包
作用：用于在对等体之间传递路由信息，可以用于发布、撤销路由。-----携带需要传递的路由信息。
需要携带的参数主要就是目的网络号、子网掩码信息和路径属性。
Notification包
纯粹的告警机制。当BGP检测到错误状态时（对等体关系建立时、建立之后都可能发送该报文），就会向对等体发送该报文，告知对端错误原因。之后BGP连接会立即中断。
BGP的状态机
BGP的角色
- Speaker
-
- 发送BGP报文的设备被称为BGP Speaker（发言者）
- 它接收或产生新的报文信息，并发布给其他BGP Speaker。Speaker角色是针对具体报文发送过程而言的，网络中每台BGP路由器均可称为自己发送BGP报文的Speaker。
- Peer
-
- 相互交换报文的Speaker之间互相称为peer（对等体）
BGP的状态机仅描述的是对等体关系建立过程的状态变化。BGP可以将邻居建立过程和BGP路由收发过程分开。
- IDLE-----空闲状态
-
- 所有设备启动BGP进程后，首先进入该状态。
- 进入该状态后，等待手工指定邻居。
- 当手工指定邻居之后，将会进入到一个检查环节。需要检查手工指定的IP地址在本地全局路由表中是否可达，只有可达，才可以正常建立TCP的会话，如果不可达，则邻居关系建立失败，停留在IDLE状态。
- 若检查成功，则进入Connect状态。
- Connect-----连接状态
-
- 建立TCP会话连接
- 在该状态下，会开启一个连接重传定时器。----32秒。
- 如果成功建立TCP会话，会关闭连接重传定时器，并进入OpenSent状态。
- 如果建立失败，则进入Active状态。
- 如果重传定时器超时，BGP仍然没有收到对等体的响应，那么BGP会继续尝试与对等体建立TCP会话，并一直处于Connect状态。
- Active状态----尝试状态
-
- 该状态是因为第一次TCP会话建立失败进入的，在该状态会重新尝试建立TCP会话。
- 如果成功建立，则进入OpenSent状态，并会关闭连接重传定时器。
- 如果失败，则停留在Active状态。
- 与Connect状态共同使用同一个连接重传定时器。
- OpenSent-----发出本地的Open报文
-
- 也将收到对端发送的open报文，并会查看其中的参数，如果参数没有问题，则本地将发送keepalive报文进行确认，之后进入openconfirm状态。
- 如果发现收到的open报文中的参数不认可，那么BGP会发送notification报文给对等体，并进入idle状态。
-
- 对等体关系的指定是双向的，所以当双方都使用peer命令指定了对等体后，均会主动与对等体建立TCP连接。但是这样就会建立两条TCP的双向连接，所以BGP会选择第一个TCP链接断开。
- OpenConfirm----等待确认状态
-
- 在该状态机是，等待对方发送的keepalive报文。如果接收到对端发送的keepalive报文，则代表参数协商通过，会进入最终状态。
- 如果收到的是notification报文，则转至idle状态。
- Established------连接建立完成状态
-
- 对等体关系建立完成的标志。
- 在该状态下，BGP可以和对等体交互Update报文、keepalive报文、Route-refersh报文和Notification报文。
BGP的工作过程
1. 基于IGP协议或静态路由实现邻居IP可达
2. 启动BGP协议，并指定邻居关系
- 1. 邻居之间单播传输报文，通过三次握手机制，建立TCP会话通道。
- 2. 后续BGP所有的通讯都将基于TCP会话通道来传输。包括传输所需要的可靠性机制。
3. 使用open报文和keepalive报文进行对等体关系的建立。open报文用来携带建立对等体关系时所需要使用的参数，keepalive报文用于参数的确认。最终完成对等体关系的建立。生成邻居表。
4. 使用update报文来共享路由信息。信息中将携带目标网络号、掩码及路径属性；之后，设备会将所有的自己发送的以及接收的路由信息记录在一张表中-----BGP表。
5. 将BGP表中的最优路由信息（通过路径属性选择）加载到全局路由表中。
6. 此时路由收敛完成，将使用keepalive报文进行周期保活，默认保活时间为180S，周期发送时间默认为保活时间的1/3，即60S。
7. 如果出现错误信息，则将使用notification报文进行告警
8. 如果出现结构突变，则将使用update报文进行触发更新
BGP的防环机制
EBGP的水平分割
AS_Path属性-----记录AS路径的一个属性
当路由信息再一次传回本地AS时，路由器通过查看AS_Pathshux1，可以清楚的知晓该属性包含本地AS号，故拒绝学习该路由信息。
IBGP的水平分割
BGP规定，当路由器从一个IBGP对等体学习到某条BGP路由时，它将不能再把这条路由通告给任何IBGP对等体。-----IBGP水平分割机制。
解决方案
1. 构建全联的IBGP对等体关系
- 1. 当AS内部设备数量巨大时，IBGP邻居关系会呈指数型增长，而非直连建邻之间传递的数据还是要依靠物理链路，故全连接建邻会导致占据大量的链路资源，并且路由器维护大量的TCP和BGP会话连接，需要消耗大量的设备资源。
- 2. 网络的可扩展性差。
2. 打破IBGP水平分割
- 1. 联邦
- 2. 路由反射器
BGP的路由黑洞
由于BGP协议可以非直连建邻，所有导致BGP协议可能出现跨越未运行BGP协议的设备，导致BGP路由传递后，控制层面可达。但是数据层面，流量流经未运行BGP协议的设备时，无法通过，形成路由黑洞。
避免路由黑洞的方式-----BGP同步更新规则----当一台路由器从自己的IBGP对等体学习到一条BGP路由时，它将不能使用该条路由或把这条路由信息通告给自己的EBGP对等体，除非它又从IGP协议学习到这条路由，也就是要求IBGP路由与IGP路由同步。
在华为数通设备上，BGP同步更新规则缺省是被关闭的，并且华为也不允许开启BGP同步规则。
解决方案：
1. 让未运行BGP协议的设备运行BGP协议---建立全连接的IBGP环境。
2. 物理或逻辑拓扑全联
3. 在IGP协议中，重发布BGP协议的路由信息
4. MPLS----多标签标记交换。
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