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BGP原理

更新时间:2021年11月08日   作者:spoto   标签(Tag):

一、BGP概述

BGP简介

边界网关协议BGP(Border Gateway Protocol)是一种实现自治系统AS(Autonomous System)之间的路由可达,并选择最佳路由的距离矢量路由协议。
MP-BGP是对BGP-4进行了扩展,来达到在不同网络中应用的目的,BGP-4原有的消息机制和路由机制并没有改变。MP-BGP在IPv6单播网络上的应用称为BGP4+,在IPv4组播网络上的应用称为MBGP(Multicast BGP)。
 

目的:

为方便管理规模不断扩大的网络,网络被分成了不同的自治系统。1982年,外部网关协议EGP(Exterior Gateway Protocol)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。
虽然BGP用于在AS之间传递路由信息,但并不是所有AS之间传递路由信息都需要运行BGP。比如在数据中心上行的连入Internet的出口上,为了避免Internet海量路由对数据中心内部网络的影响,设备采用静态路由代替BGP与外部网络通信。
 

BGP的优点:

BGP从多方面保证了网络的安全性、灵活性、稳定性、可靠性和高效性。
BGP采用认证和GTSM的方式,保证了网络的安全性。
BGP提供了丰富的路由策略,能够灵活的进行路由选路,并且能指导邻居按策略发布路由。
BGP提供了路由聚合和路由衰减功能由于防止路由震荡,有效提高了网络的稳定性。
BGP使用TCP作为其传输层协议(目的端口号179),并支持与BGP与BFD联动、BGP Tracking和BGP GR和NSR,提高了网络的可靠性。
在邻居数目多、路由量大且大部分邻居具有相同出口的策略的场景下,BGP使用按组打包技术极大的提高了BGP打包发包性能。
 

二、BGP基本概念

自治系统ASAutonomous 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65535,4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。

BGP分类:

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

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。
 

三、BGP常见属性

Origin属性:

Origin属性用来定义路径信息的来源,标记一条路由是怎么成为BGP路由的。它有以下3种类型:
IGP:具有最高的优先级。通过network命令注入到BGP路由表的路由,其Origin属性为IGP。
EGP:优先级次之。通过EGP得到的路由信息,其Origin属性为EGP。
Incomplete:优先级最低。通过其他方式学习到的路由信息。比如BGP通过import-route命令引入的路由,其Origin属性为Incomplete。
 

AS_Path属性:

AS_Path属性按矢量顺序记录了某条路由从本地到目的地址所要经过的所有AS编号。在接收路由时,设备如果发现AS_Path列表中有本AS号,则不接收该路由,从而避免了AS间的路由环路。
当BGP Speaker传播自身引入的路由时:
当BGP Speaker将这条路由通告到EBGP对等体时,便会在Update报文中创建一个携带本地AS号的AS_Path列表。
当BGP Speaker将这条路由通告给IBGP对等体时,便会在Update报文中创建一个空的AS_Path列表。

当BGP Speaker传播从其他BGP Speaker的Update报文中学习到的路由时:
当BGP Speaker将这条路由通告给EBGP对等体时,便会把本地AS编号添加在AS_Path列表的最前面(最左面)。收到此路由的BGP设备根据AS_Path属性就可以知道去目的地址所要经过的AS。离本地AS最近的相邻AS号排在前面,其他AS号按顺序依次排列。
当BGP Speaker将这条路由通告给IBGP对等体时,不会改变这条路由相关的AS_Path属性。
 

Next_hop属性:

Next_Hop属性记录了路由的下一跳信息。BGP的下一跳属性和IGP的有所不同,不一定就是邻居设备的IP地址。通常情况下,Next_Hop属性遵循下面的规则:
BGP Speaker在向EBGP对等体发布某条路由时,会把该路由信息的下一跳属性设置为本地与对端建立BGP邻居关系的接口地址。
BGP Speaker将本地始发路由发布给IBGP对等体时,会把该路由信息的下一跳属性设置为本地与对端建立BGP邻居关系的接口地址。
BGP Speaker在向IBGP对等体发布从EBGP对等体学来的路由时,并不改变该路由信息的下一跳属性。
 

Local_pref属性:

Local_Pref属性表明路由器的BGP优先级,用于判断流量离开AS时的最佳路由。当BGP的设备通过不同的IBGP对等体得到目的地址相同但下一跳不同的多条路由时,将优先选择Local_Pref属性值较高的路由。Local_Pref属性仅在IBGP对等体之间有效,不通告给其他AS。Local_Pref属性可以手动配置,如果路由没有配置Local_Pref属性,BGP选路时将该路由的Local_Pref值按缺省值100来处理。
 

MED属性:

MED(Multi-Exit Discriminator)属性用于判断流量进入AS时的最佳路由,当一个运行BGP的设备通过不同的EBGP对等体得到目的地址相同但下一跳不同的多条路由时,在其它条件相同的情况下,将优先选择MED值较小者作为最佳路由。
MED属性仅在相邻两个AS之间传递,收到此属性的AS一方不会再将其通告给任何其他第三方AS。MED属性可以手动配置,如果路由没有配置MED属性,BGP选路时将该路由的MED值按缺省值0来处理。
 

团体属性:

团体属性(Community)用于标识具有相同特征的BGP路由,使路由策略的应用更加灵活,同时降低了维护管理的难度。
团体属性分为自定义团体属性和公认团体属性。公认团体属性如下所示:
公认团体属性

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