BGP基础

最新推荐文章于 2025-04-08 14:21:12 发布

wisdom_serein

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文章标签：智能路由器网络

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/wisdom_serein/article/details/138966285

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运行了BGP协议的路由器，其所维护的路由表，是包含了整个互联网的所有路由信息。

BGP特点

BGP是基于TCP协议进行数据传输，必须先建立TCP连接，再建立BGP会话连接。
仅具备触发更新，而不再进行周期更新。
BGP协议只传递路由信息，不会暴露AS内部的拓扑信息。
通常BGP被称为无类别的路径矢量协议。
- 无类别----传递时携带掩码信息
- 矢量----方向性：谁传递给我的路由信息，谁就是我的下一跳。
- 路径矢量----将一个AS看做一个整体，从而计算下一跳。

BGP与IGP协议有本质上的区别，IGP协议主要的任务是将AS内部的未知网段信息计算获取到路由信息，而BGP则主要是将通过IGP协议计算出的路由信息进行搬运，并不会计算路由信息。

BGP特征

可控性
- BGP使用大量的路径属性，取代了IGP协议中的Cost，来对路由信息进行管控。
可靠性
- 依靠TCP完成可靠性建设。TCP端口179。
- 两台运行BGP协议的设备，需要网络管理员手工配置邻居的IP地址，从而实现数据通讯。
AS-BY-AS
- 在BGP的视角当中，会将一个AS看做为一个整体。
- 因为BGP是将一个AS看做一个整体，但是在该整体内部数据传输时，并非相同，故BGP默认不支持负载均衡功能。

BGP的对等体关系

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会话的建立工作-------BGP支持非直连建邻。----前提网络可达。----->BGP协议的搭建是建立在IGP协议之上。

EBGP
- 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方式建立邻居关系，故而，TTL数值被设定为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
  - 两台路由器所属的AS不同--->判别方式：本地设备通过网络管理员的配置知晓对端的AS，从而判断是否处于相同AS。
  - 配置EBGP时，peer命令所指定的邻居IP地址必须为网络可达，保证TCP连接可以正常建立。
IBGP
- 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，故而TTL数值被设定为255。

缺省情况下，BGP协议使用报文出接口作为TCP连接的本地接口IP。但是在某些情况下，我们可以指定BGP对等体之间的会话IP地址；例如，在IBGP对等体关系中，常使用环回接口地址作为通讯的源地址。原因是因为loopback接口非常稳定，而且可以借助AS内的IGP协议实现冗余来保证可靠性。

总结：

无类别路径矢量协议
BGP使用单播更新来发送数据，基于TCP实现通讯。
增量更新
具有丰富的路径属性来取代IGP中的度量值参数，从而控制选路。
可以在控制层流量的出入口通过路由策略实现可控性
默认不被用于负载均衡-----会通过各种选路规则选择出一条最优路径信息。
BGP支持认证以及路由聚合。

BGP数据包

Route-refresh-----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update报文，本端执行新的路由策略重新计算BGP路由。----前提提交为双方均支持路由刷新功能。

open包

是TCP建立之后发送的第一个BGP报文，用于建立BGP对等体之间的连接关系。该过程无非就是进行参数协商的过程。

AS号
- 不管接收到的open报文中的AS号是否与本地AS号相同，都不会影响到BGP对等体关系的建立。
- 但是，如果open报文中的AS号，与本地建邻时由网络管理员编写的AS号不同，则邻居关系无法建立。
  - BGP对等体在建立邻居时，会配置对等体所在的AS号，如果对端发送的open报文中所包含的AS号与本地配置不同，才会导致建邻失败。
RID
- 如果两端RID相同，则对等体关系建立失败。
认证字段
- 如果认证方式或者认证数据不通，则导致建邻失败。
- 该字段永远以MD5形式，存储在TCP的选项字段中。
Hold Time----保活时间
- BGP在建立对等体关系时两端需要协商该参数，并保持一致。但是该参数并不会影响BGP对等体关系的建立。
- 如果两端的保活时间不同，则按照较小的一端数值来执行。
- 如果在该时间内未收到对端发送来的报文信息，则认为BGP连接断开。该时间默认为180S，报文的周期发送时间为保活时间的三分之一，即60S。
- 该参数可以设置为0，此时代表不发送keepalive报文周期保活。
- 因为BGP会话是基于TCP会话建立，只要TCP判断连接断开，则BGP会话断开，故保活机制对于BGP而言并不那么重要，而设定保活机制原因仅仅是因为TCP判断会话断开所需要的时间过长，为了加快收敛速度，添加保活机制。
路由刷新功能

keepalive包

作用：主要用来进行周期保活，临时充当确认报文。

keepalive报文发送时间默认为保活时间的三分之一。

keepalive报文的确认实际上是针对open报文中的参数信息进行确认。而非open报文本身。TCP协议进行确认的目的是为了保障数据传输的可靠性，而keepalive报文确认的目的是为了告知对端本地认可你的参数内容。

当收到的open报文中的参数通过验证，则回复keepalive报文；如果未通过验证，则回复notification报文。

Update包-----更新包

作用：用于在对等体之间传递路由信息，可以用于发布和撤销路由。

撤销路由字段长度
撤销路由列表
- length---->待撤销路由的掩码信息
- perfix---->传输的IP地址前缀信息。
路径属性字段长度
路径属性列表
NLRI---->网络层可达信息
- 内容与撤销路由列表相同

BGP的状态机

OSPF的状态机是在描述整个协议的完整工作过程，而BGP的状态机仅描述的是对等体关系建立过程中的状态变化。-----因为BGP将邻居建立过程以及BGP路由收发过程完全隔离。

IGP协议在启动后，需要通过network命令激活接口，从而使接口具备处理IGP协议报文的能力。且network命令另一重含义就是发布路由，所以IGP协议无法将邻居建立过程以及路由收发过程隔离。

但是BGP协议在启动后，每一个接口都具备处理BGP报文的能力，不需要其他任何操作，所以可以将邻居建立过程以及路由收发过程进行分割。

Idle----空闲状态
- 等待网络管理员手工指定邻居信息，IP地址以及AS号
- 当指定邻居信息后，会进入一个检查环节，需要检查手工指定的IP地址在本地路由表中是否可达，只有可达，才可以正常建立TCP会话，如果不可达，则邻居关系建立失败，停留在Idle状态。
Connect----连接状态
- 该状态会开启一个连接重传定时器---32秒。
  - 当该计时器时间超时，则本端重新发送一次TCP连接请求报文。在该时间段内没有收到任何一个回复报文。
- 如果此时本地判断TCP状态进入到establish状态，则认为TCP连接建立成功，进入到opensent状态。
- 如果此时本地收到的是拒绝报文，则认为TCP连接建立失败，进入到Active状态。
- 如果BGP在连接重传定时器时间内，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，并一直处于该状态。
Active----尝试状态
- 当第一次TCP会话建立失败，则进入该状态。
- 如果建立成功，则进入opensent状态；如果建立失败，则停留在active状态。
- 使用在connect状态开启的连接重传定时器来发送链接建立请求报文，当建立成功后，该计时器才会被关闭。
opensent状态
- 本地发送出open报文，同时也将收到对端发送的open报文，并予以回复。
- 如果收到的open报文中的参数本端认可，则回复keepalive报文；否则回复notification报文。
- 如果回复keepalive报文，则进入openconfirm状态；如果回复notification报文，则进入idle状态。
openconfirm状态
- 等待对等体对于本地发出的open报文参数的回复。
- 如果收到的是keepalive报文，则认为BGP会话建立成功，进入到establish状态。
- 如果收到的是notification报文，则认为BGP会话建立失败，断开TCP连接，回到idle状态。
Establish状态----建立状态
- BGP会话建立的标志。
- 在该状态可以发送除了open报文以外的所有BGP数据报文。

BGP的工作过程

基于IGP、静态、直连路由协议实现IP可达---->前置要求，不是BGP工作过程
启动BGP协议，并指定邻居关系。
1. 邻居之间使用单播进行数据传输，通过三次握手，建立TCP会话通道。
2. 之后所有的数据通讯均基于TCP会话通道来传输，并由TCP协议来提供传输的可靠性机制。
使用open报文和keepalive报文进行邻居之间参数的协商，以及对等体关系的建立。
1. open报文用来携带参数信息
2. keepalive报文用来进行参数确认
3. 最终生成BGP邻居表。
使用update报文来传输BGP路由信息。该信息中将携带前缀信息、前缀长度以及路径属性。
1. 设备会将自己发送的以及收到的所有BGP路由信息记录在BGP路由表中。
2. 设备会对比不同路由表单，将其中最优的路由信息加载到全局路由表中。
此时路由收敛完成，BGP对等体之间使用keepalive报文进行周期保活（可选）。默认为180S，可以设置为0关闭周期保活性质。
如果出现出错误，使用notification报文告警；如果出现结构突变，使用update报文进行增量更新。