八、BGP

目录

一、为何需要BGP？

二、BGP        

2.1、BGP邻居

2.2、BGP报文

2.3、BGP路由

2.4、BGP通告遵循原则

2.5、BGP实验

第一步：建立邻居

第二步：引入路由

BGP路由黑洞

路由黑洞解决方案

1、IBGP全互联

2、路由引入

3、MPLS 多协议标签交换

三、BGP路由反射器

        路由策略：让自己不计算路由或者让自己不产生LSA发送给邻居

        ospf：企业网

        isis：运营商

一、为何需要BGP？

        IGP：内部网关协议，ospf，isis等

        1、IGP无法承载和计算庞大的路由条目，IGP能够处理的路由条目有限，OSPF10000条

        2、同一批路由器运行了相同的协议，如OSPF，只有没有做策略，两两设备间都能相互通信，两个协议之间需要有限制的去传递路由信息

二、BGP        

        BGP基本原理：ASBR设备把想发布到其他AS的路由先引入到本设备运行的BGP中，再通过BGP报文发送到对等体中，最终实现跨AS的路由传递。

        BGP：边界网关协议

        AS：自治域系统

        BGP工作在AS的边界上，采用TCP作为传输层协议，端口号179，触发式更新，而不是周期性更新。

        BGP路由器（BGP发言者，BGPSpeaker）：运行BGP的路由器

        通过BGP的属性可以获悉路由传递过来经过的路径，这条路由从哪里产生，经过了哪些AS，经过了哪台设备的转发，开销是多少等，所以被称为路径矢量路由协议。

2.1、BGP邻居

        BGP建立邻居关系（单播起邻居，前提是能够通信）的路由器分为两种：

  1. 不同AS之间建立的邻居关系称为EBGP peer（一般用物理口直连路由起邻居）
  2. 同一AS之间建立的邻居关系称为IBGP peer（一般用环回口起邻居，因为物理口down就没有邻居关系了，但其他路由能够通信），先跑IGP协议确保能够通信，再建立IBGP邻居关系，并且可以跨路由器建立邻居。

        R1-R2-R3（R1的环回口1.1.1.1，R3环回口3.3.3.3）

        R1和R3已建立IBGP邻居关系，R1向R3发送BGP路由（BGP封装在TCP+IP上）时，R2会不会学到BGP路由？不会！  

        R1-R2

        先启动BGP的一端先发起TCP连接，如上所示，R1先后动BGP，R1使用随机端口号向R2的179端口发起TCP连持完成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（保活）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。

2.2、BGP报文

        open报文包含：

  1. My Autonomous System:自身AS号
  2. Hold Time:用于协商后续Keepalive报文发送时间
  3. BGP Identifier:自身Router ID

        Update报文：发送BGP路由更新

        Keepalive报文：标志对等体建立，维持BGP对等体关系，60s一次

        Notification报文：报告错误信息，中止对等体关系

        Route-refresh报文：用于在改变路由策略后请求对等体重新发送路由信息。只有支持路由刷新能力的BGP设备会发送和响应此报文

2.3、BGP路由

        BGP并不会发现并计算产生路由，只是路由的搬运工

        引入路由的前提以本设备的全局路由为准！

        引入路由方式：

  1. network 192.168.1.0 24（逐个引入）
  2. import-route ospf/isis/direct（批量引入）

        ASBR设备运行BGP引入所在AS的路由生成BGP路由后，将BGP路由通过update报文分享给对等体。         

2.4、BGP通告遵循原则

  1. 只发布最优且有效路由
  2. 从EBGP对等体获取的路由，会发布给所有对等体
  3. IBGP水平分割：从IBGP对等体获取的路由，不会发送给IBGP对等体。
  4. 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。

        四种情况：

  1. EBGP邻居—ASBR—EBGP邻居
  2. EBGP邻居—ASBR—IBGP邻居
  3. IBGP邻居—ASBR—EBGP邻居
  4. IBGP邻居—路由器—IBGP邻居（II不传）
  5. 前三种，左侧邻居把BGP路由引入到中间路由器，路由器会传递到右侧邻居；最后一种不可以。

思考：为什么第四种不可以？

        如上图，四个路由器都运行了IBGP，假设第四种情况可以传递路由，就会形成路由环路，如果R1和R4链路，按照IBGP邻居建立规则，R1仍然和R4仍然可以建立IBGP邻居，仍然存在环路。

        如上图，R1和R2是EBGP邻居，R2和R3、R4、R5为IBGP邻居，R2收到EBGP路由后会发送给R3和R4，因为I和I不能传，所以R5也是由R1直接传递EBGP路由，也就是说IBGP邻居的BGP路由全都来自于ASBR，即IBGP水平分割。

2.5、BGP实验

需求：1.1.1.1和5.5.5.5能够通信

第一步：建立邻居

R1和R2采用物理口直连路由起EBGP邻居

##R1
bgp 100
    router-id 1.1.1.1
    ##告知对等体的ip和as号
    peer 12.1.1.2 as-number 200
    ##无需手工自动生成的配置
    ipv4-family unicast##支持ipv4地址族单播路由
    undo synchronization##淘汰的功能，忽略
    peer 12.1.1.2 enable##自动在ipv4地址族下建立了指定的邻居


##R2
bgp 200
    router-id 2.2.2.2
    ##告知对等体的ip和as号
    peer 12.1.1.1 as-number 100

R4和R5采用环回口起EBGP邻居,前提确保路由互通

##R4
int lop10
    ip add 10.4.4.4 32
ip route-static 10.5.5.5 32 45.1.1.5

##AS号200
bgp 200
    router-id 4.4.4.4
    peer 10.5.5.5 as-number 300
    ##修改建立邻居的通信接口为环回口，默认情况采用直连物理口
    peer 10.5.5.5 connect-interface lop10
    ##默认情况下，EBGP只能有一跳（即直连起邻居），用环回口就多了一跳
    peer 10.5.5.5 ebgp-max-hop 2

##R5
int lop10
    ip add 10.4.4.4 32
ip route-static 10.4.4.4 32 45.1.1.4

bgp 300
    router-id 5.5.5.5
    peer 10.4.4.4 as-number 200
    ##修改建立邻居的通信接口为环回口，默认情况采用直连物理口
    peer 10.4.4.4 connect-interface lop10
    ##默认情况下，EBGP只能有一跳（即直连起邻居），用环回口就多了一跳
    peer 10.4.4.4 ebgp-max-hop 2

R2和R4采用环回口起IBGP邻居,前提确保路由互通

##用ospf路由保证互通，别忘了配置环回口和在ospf内激活环回路由，因为要用环回路由建立邻居
##R2
bgp 200
    router-id 2.2.2.2
    peer 4.4.4.4 as-number 200
    peer 4.4.4.4 connect-interface lop10
    ##IBGP默认路由跳数为255,所以不用修改

##R4
bgp 200
    router-id 4.4.4.4
    peer 2.2.2.2 as-number 200
    peer 2.2.2.2 connect-interface lop10
    ##IBGP默认路由跳数为255,所以不用修改

第二步：引入路由

        注：引入路由后对本设备全局路由表（dis ip routing-table）无影响，对bgp路由有影响(dis bgp routing-table)

##R1
bgp 100
    network 1.1.1.1 32

        dis bgp routing-table：带*为有效路由；下一跳0.0.0.0代表本地始发；bgp中认为下一跳是属性，所以在IBGP内传递的过程中不会被修改，但因为在R4上12.1.1.1不可达，所以变为无效路由，此时，R4不会把该BGP路由发给R5，如下图：

        综上，所以需要添加策略，当R2把BGP路由发送给R4的时候让它修改下一跳

##R2
bgp 200
    ##发路由时启用的策略，作用是发给4.4.4.4的所有路由下一跳属性改为本地（即peer 4.4.4.4 connect-interface lop10中的lop10）
    peer 4.4.4.4 next-hop-local

        此时再在R4上查看bgp路由发现下一跳为2.2.2.2

        disp fib：转发表，会把需要递归的路由简化

        到此为止时，1.1.1.1的路由发布到R5上了，但5.5.5.5的路由还没发布到R1上，所以不能互通.

##R5
bgp 300
    network 5.5.5.5 32

##R4
bgp 200
    peer 2.2.2.2 next-hop-local

        到此为止时，1.1.1.1和5.5.5.5仍然不能互通，因为在R3上没有二者的路由，该现象称之为BGP路由黑洞。

BGP路由黑洞

BGP路由黑洞产生原因

        路由从R1到R5和R5到R1时经过R3可以传送，但数据包却不能转发？

        路由从R2到R4时，sip为2.2，dip为4.4，R3上是有2.2.2.2和4.4.4.4的路由的。

        而R1pingR5时，sip为1.1，dip为5.5，R3上没有理由，所以丢弃。       

路由黑洞解决方案

1、IBGP全互联

        让AS内部所有路由器运行BGP，并且，全部建立IBGP邻居关系。

        缺点：如果AS内设备较多，就要建立很多很多IBGP邻居关系，配置很复杂；而且会要求内部所有设备都学习外部路由。

2、路由引入

        注：IBGP传入的路由不能引入IGP

        在ASBR上，把BGP引入到IGP中，使得AS内部路由通过IGP学习到外部路由。
        缺点：BGP路由条目很多，有可能IGP协议无法承载，内部路由器都要学习外部路由。

##R2
ospf 1
    import-route bgp

        如下图，R2的BGP路由有两个：1.1.1.1（EBGP传入）和5.5.5.5（IBGP传入），所以R3的路由表只学到1.1.1.1的路由。

        所以，R3想要学到5.5.5.5的路由，需要在R4引入

##R4
ospf 1
    import-route bgp
3、MPLS 多协议标签交换

        使用MPLS直接建立ASBR之间的隧道，使得内部路由器无需学习任何外部路由，即可完成转发。

        完美解决路由黑洞，将来使用BGP，几乎必然配合MPLS使用，解决其路由黑洞问题。

三、BGP路由反射器

        IBGP内ASBR数量多时，需要单个ASBR分别与其他的ASBR起邻居，导致建立邻居关系过多。

        作用：简化邻居关系

        打破II不传原则

        反射：不会改变路由内容；直接给邻居；

        传递：会对路径进行优选，并修改相关属性传递给邻居；

        R3收到R1反射的R2的路由，R3会认为是R2发给它的，在R1上配置反射器的时候告知R1客户端为R2，但是R2不知道自己是客户端，也不知道谁是反射器。

引入路由反射器之后存在两种角色：
        RR(Route Reflector)：路由反射器
        Client：RR客户端
        RR会将学习的路由反射出去，从而使得IBGP路由在AS内传递，无需建立IBGP全互联。
        将一台BGP路由器指定为RR的同时，还需要指定其Client。至于Client本身，无需做任何配置，它并不知晓网络中存在RR。

        反射规则：IBGP邻居之间反射

  1. client—RR—client
  2. client—RR—No client
  3. No client—RR—client
  4. No client—RR—No client
  5. 前三种可以反射，最后一种不可以（非非不传）

路由环路隐患

        RR的设定使得IBGP水平分割原则失效，这就可能导致环路的产生，为此RR会为BGP路由添加两个特殊的路径属性来避免出现环路:
        Originator_ID：发起者ID

        将R1的router-id写在R2发给R1的路由条目中，反射器R2收到后将router-id改写为OID属性：2.2.2.2，且反射给R3时OID仍为2.2.2.2，R3收到后与自己router-id比较，一致丢弃，不一致传递。当同一AS内有多个RR，OID由第一个RR为路由条目写上OID。        

        如图，R1、R3、R4都为反射器，OID防环失效。

        Cluster_List：簇ID列表，类似水印

    R2发送给R1的路由，经过R1反射给R3时除了添加Originator_ID之外还会添加Cluster_List:10.0.1.1。R3再次反射给R4时，Cluster_List值为:10.0.3.3 10.0.1.1，R4再次反射给R1时Cluster_List值:10.0.4.4 10.0.3.3 10.0.1.1。
        当R4将路由反射给R1时，R1发现Cluster_List包含了自身Cluster_ID，判断存在环路，从而忽略该路由更新。
        这两个属性不会传递给EBGP邻居，即都属于可选过渡类型。

        同级反射器：两个反射器配置相同的簇ID，避免路由在两个反射器之间互相反射，节约设备性能。

##R2、R3、R4ospf协议互通，确保环回口路由激活
##R2和R3、R3和R4建立IBGP邻居

第一种方法：在反射器上配置对方为客户端
##R3
bgp 200
    router-id 3.3.3.3
    peer 2.2.2.2 as-number 200
    peer 2.2.2.2 connect-interface LoopBack0
    peer 4.4.4.4 as-number 200
    peer 4.4.4.4 connect-interface LoopBack0
    ##配置2.2.2.2和4.4.4.4为反射器客户端
    peer 2.2.2.2 reflect-client
    peer 4.4.4.4 reflect-client  

第二种方法：
bgp 200
    ##ibgp 为名字，internal代表ibgp
    group ibgp internal
    peer ibgp as onnect-interface LoopBack0
    peer ibgp reflect-client  
    ##将邻居加入ibgp组
    peer 2.2.2.2 group ibgp
    peer 4.4.4.4 group ibgp

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