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1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedInternal 2023/1/26 BGP路由协议原理华为技术HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedl学习完此课程，您将会：理解BGP协议的基本概念和原理了解BGP协议的路由属性HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第第第1 1章章章章 BGPBGP协议概述协议概述协议概述协议概述第第2章章 BGP工作原理工作原理第第3章章 BGP路由属性路由属性HUAWEI TECHNOLOGIES
2、CO.,LTD.All rights reserved1、BGP概述(BGP是什么)lBGP是Border Gateway Protocol 边界网关路由协议，属于距离矢量路由协议。l作用：在AS自治系统之间传递路由信息。l4个版本：V1、V2、V4、V4（即MBGP）l被TCP承载，端口号179，由TCP来解决可靠性。l路由附带丰富的属性信息，可以通过控制属性来控制路由选择HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved2、为什么要使用BGPBGP价值传递使用BGP的三大理由l（1）大量路由需要承载承载，IGP只能容纳千条，而BGP可以容纳上万。
3、l（2）支撑MPLS/VPN的应用，传递客户VPN路由。l（3）策略能力强，可以很好的实现路由决策路由决策与数据控制。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved2、为什么要使用BGPBGP VS OSPFlOSPF VS BGP 话说当年武林挑选盟主，主办方IP组织让OSPF和BGP说各自的修行心得：lOSPF：身如路由器，心似转发表，报文何其多，日夜勤查找。lBGP：路由本非器，转发何需表？报文虽然多，自有他人找。l主办方IP组织宣布BGP获胜，OSPF不服：“老子日夜辛苦，修行的OSPF心法300多页，构思巧妙，算法复杂，堪称武林绝学。而
4、师弟BGP，终日游山玩水，草草写了一本70多页的心法就交差了。”主办方问：“那么你的心法能够管理多少设备多少路由呢？”。OSPF这时才自知不如，无话可说。主办方继续说：“OSPF只能管理设备百台，路由千条；而BGP能够管理整个internet百万台路由器，路由十万余条。原因是：BGP是无为而治，表面看是无所做为，其实他只是不想过份的拘泥于细节，OSPF虽然厉害，但是太拘泥于细节。l最终BGP胜出，但是BGP也知道，他少不了OSPF的这个帮手，他得靠OSPF培养人才（路由）。最终BGP联手OSPF，一统江湖，无人能敌。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights
5、reserved3、BGP协议基本概念l什么是自治系统（AS）？自治系统指由同一个技术管理机构管理、使用内部路由策略的一些路由器的集合。每个自治系统都有唯一的自治系统编号。自治系统的编号范围是1到65535，其中1到64511是注册的因特网编号,64512到65535是专用网络编号。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved没有BGP的日子里OSPFRIPISISEIGRPHUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved有了BGP之后链路层协议生成生成路由，IGP发现和计算路由，BGP控制路由控制
6、路由传播和选择传播和选择OSPFRIPISISEIGRPBGPBGPBGPHUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedBGP两种邻居IBGP和EBGPEBGPEBGPRTBRTCIBGPRTARTDRTEHUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第1章章 BGP协议概述协议概述第第第第2 2章章章章 BGPBGP工作原理工作原理工作原理工作原理第第3章章 BGP路由属性路由属性HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved1、BGP的协议包报文
7、名称报文名称作用是什么作用是什么什么时候发包什么时候发包OPEN协商BGP邻居的各项参数，建立邻居关系（相遇：你好！我们一起玩吧）通过TCP建立BGP连接，发送open报文NOTIFICATION报告错误，中止邻居关系（失败：有分歧！我们不合适）当在Open交互过程中、或者在后续运行中发现错误时，要发送NOTIFICATION报文通告BGP对端UPDATE进行路由信息的交换（相恋：把我所有的给献给你）连接建立后，有路由需要发送或路由变化时，发送UPDATE通告对端路由信息KEEPALIVE维持邻居关系（热恋：每天短信诉相思）定时发送KEEPALIVE报文以保持BGP邻居关系的有效性HUAWEI
8、 TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved2、BGP报文封装格式单播形式发送单播形式发送Link Layer HeaderIP 头TCP头BGP Protocol PacketFrameChecksumIP协议号为6TCP端口号为179BGP Protocol HeaderBGP PacketMarker(16 byte)Length(2 byte)Type(1 byte)标识标识BGP报文类型报文类型HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedOpen报文类型lOpen报文是由BGP报文头(报文头typ
9、e=1)加如下结构构成Hold TimeVersionMy Autonomous SystemBGP IdentifierOptional ParamentersOptional Paramenters Length扩展参数，如扩展参数，如MBGP、GR、route-refresh接收不到邻居的接收不到邻居的 Update或或Keepalive 所能等待的最所能等待的最长时间。此值默认为长时间。此值默认为180sHUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedUpdate报文类型lUpdate Message用于 BGP路由的更新 lUpdate报
10、文由BGP报文头（type=2）加如下结构构成Withdrawn RoutesUnfeasible Routes LengthPath Attribute LengthNetwork Layer Reachability InformationPath Attribute撤销的路由撤销的路由路由属性路由属性更新的路由更新的路由HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedKeepalive报文类型lKeepalive Message用于保持BGP邻居之间的会话缺省缺省60秒发一次给秒发一次给PeerlKeepalive（type=4）报文只有BG
11、P报文头Marker(16 byte)Length(2 byte)Type(1 byte)HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedNotification报文类型lNotification Message用于终止BGP邻居间的会话BGP进程遭遇错误或设备出现问题Open Message交互的过程中，如果设备发现Open Message中协商的某些参数不匹配，就会发送一个Notification Message并中断连接。lNotification报文由BGP报文头（type=3）加如下结构构成DataError Code Error Sub
12、codeHUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved3、BGP工作流程有限状态机FSMActiveOpen-sentOpen-confirmEstablishedIdleConnectConnect-Retrytimer expiryTCP connection failsConnect-Retrytimer expiryStartOthersTCP connection failsErrorErrorErrorKeepAlivetimer expiryKeepAlive packet received1.KeepAlive timer exp
13、iry2.Update received3.KeepAlive receivedCorrect OPENpacket receivedTCP connection setupTCP connection setupOthersHUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved3、BGP工作流程邻居状态机一览表PeerPeer状态名称状态名称发什么包发什么包在做什么在做什么Idle尝试建立TCP连接开始准备TCP的连接并监视远程peer启动TCP连接，启用BGP时，要准备足够的资源Connect发TCP包正在进行TCP连接，等待完成中，认证都是在TCP
14、建立期间完成的。如果TCP连接不上则进入Active状态，反复尝试连接。Active发TCP包反复尝试TCP连接，OpenSent发Open包TCP连接建立已经成功，开始发送Open包，Open包携带参数协商对等体的建立。OpenConfirm发Keepalive包参数、能力特性协商成功，自己开始发送Keepalive包，等待对方的Keepalive包。Established发Update包已经收到对方的Keepalive包，双方能力特性一致，开始使用Update通告路由信息。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved4、BGP工作机制l在B
15、GP对等体建立之前，对等体之间首先进行TCP连接。lBGP邻居间会通过Open消息协商相关参数，建立起BGP对等体关系。lBGP邻居刚建立时，发送整个BGP路由表交换路由信息，之后为了更新路由表只交换更新消息（update message）。l系统在运行过程中，通过接收和发送keep-alive消息来检测相互之间的连接是否正常的。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved成为BGP路由的途径之一：纯动态注入lOSPF发现路由把IGP(OSPF)发现的路由纯动态地注入到RTB的BGP路由表中18.0.0.1/8RTBAS200OSPFHUAWE
16、I TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved成为BGP路由的途径之二：半动态注入lOSPF发现路由把IGP(OSPF)发现的路由半动态地注入到RTB的BGP路由表中OSPFRTBAS200HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved成为BGP路由的途径之三：静态注入l人为配置静态路由把人为配置的静态路由注入到RTB的BGP路由表中18.0.0.1/8AS200RTBHUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedBGP路由通告原则l存在多条路径时，BGP Sp
17、eaker只选取最优的使用（非负载分担）lBGP Speaker只把自己使用的路由通告给相邻体lBGP Speaker从EBGP获得的路由会向它所有BGP相邻体通告（包括EBGP和IBGP）lBGP Speaker从IBGP获得的路由不向它的IBGP相邻体通告（如果存在RR呢）lBGP Speaker 从IBGP获得的路由是否通告给它的EBGP相邻体要依IGP和BGP同步的情况来决定l连接一建立，BGP Speaker按照以上原则，把自己所有BGP路由通告给新相邻体HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedBGP路由通告原则lBGP Spea
18、ker从IBGP获得的路由不向它的IBGP相邻体通告。AS 42AS 12AS 14R-14R-12RTARTBRTDRT-CX 12 EBGPIBGPX 12 X 12 HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedBGP路由表与系统路由表的关系l存在多条路径时，BGP Speaker只选取最优的使用（非负载分担时）lBGP Speaker只把自己使用的最优路由通告给相邻体lBGP Speaker只把自己使用的最优的路由加入到路由表中HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedBGP同步lBGP
19、 Speaker 从IBGP获得的路由是否通告给它的EBGP相邻体要依IGP和BGP同步情况决定（解决方法：RB上配置静态并发布让同步或者取消同步）l取消同步的条件：全连接（但是全连接也会产生一个问题：IBGP缺省不改变下一跳。）。EBGPEBGPRTBRTCIBGPRTARTDRTERTFS0:1.1.1.2/24E0:10.1.1.1/24S0:1.1.1.1/24S1:2.1.1.2/24AS100AS200AS300S0:2.1.1.1/24HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedIBGP全互联lIBGP全互联AS内部的所有路由器都
20、运行BGP,就可以关闭所有路由器的同步,而不影响路由的通告和连通性.l随之产生的问题:当as内部路由器数量很多时,需要建立N*(N-1)/2个ibgp会话,带来过度的系统开销,扩展性不好。即15个路由器的AS,需要建立15(15-1)/2=105个ibgp会话HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedIBGP全互联的解决方案1.路由反射器AS内部的所有路由器都运行bgp,在AS内部部署路由反射器,构建hub and spoke的ibgp(会话数为N-1),然后关闭所有bgp路由器的同步.l问题:此方案可以使bgp路由器传递ibgp路由到ebg
21、p,并保证bgp路由的连通性，但是对物理拓扑有很大的限制。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedBGP路由反射路由反射器路由反射器 (Route Reflector)(Route Reflector)AS 101AS 100AS 102IBGPEBGPRRClientClientClientHUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedclientclientnonclientAS100RRAS200路由反射器的规则RR 从clients和nonclients收路由更新后路由反射的规则按照B
22、GP的基本选路原则，选出最佳路由，只通告最佳路由从 client收到的更新，反射到 nonclients 和 clients从 nonclient收到的更新，反射到 clients从 EBGP邻居收到的更新，反射到 所有nonclients 和 clientsHUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved IBGP全互联的解决方案l2.bgp联盟 AS内部的所有路由器都运行bgp,把一个原始的AS基于网络拓扑划分为若干个sub-AS(又称联盟AS),联盟AS之间的bgp邻居叫做联盟ebgp,不需要full mesh bgp会话;在每个联盟AS内部
23、运full mesh ibgp或者hub and spoke反射器,然后就可以关闭所有路由器的bgp同步功能.l结论:bgp联盟结合路由反射器的方式,较好的解决了bgp的同步规则带来的需求,是最为有效的解决方案.HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedBGP联盟联盟联盟 (Confederation)(Confederation)AS 100IBGPEBGPAS 1001AS 1003AS 1002AS 101EBGP_ConfedHUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第1章章 BG
24、P协议概述协议概述第第2章章 BGP工作原理工作原理第第第第3 3章章章章 BGPBGP路由属性路由属性路由属性路由属性HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved BGP属性作用lBGP属性的作用：描述路由的一组参数，BGP根据路由的属性选择最佳路由，一条路由可能有多个属性，可以人为置值，以便执行路由策略。表达了路由的特征，同时便于扩展。lBGP为什么如此强大，如此受欢迎，就是因为拥有这么多丰富的独门功夫，操纵起路由的时候是易如反掌。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved BGP属性分类
25、l属性分类：公认属性（Well-known）：公认必遵（Well-known mandatory）如：Origin AS-Path Next hopBGP 都认识，且在路由属性中必须携带公认自决（Well-known discretionary）如：Local-PreferenceBGP都认识，但不一定必须携带可选属性（Optional）可选可传递（Optional transitive）如：Community可以不认识该属性，但该属性可以传递到其他BGP speaker可选不可传递（Optional non-transitive）如：MED可以不认识该属性，不可以传递给其他BGP speak
26、erHUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedBGP的路由属性l1、Originl2、AS-Pathl3、Next hopl4、MEDl5、Local-Preferencel6、Atomic-Aggregatel7、Aggregatorl8、Communityl9、Originator-IDl10、Cluster-Listl11、Destination Pref(MCI)l12、Advertiser(Baynet)l13、Rcid-Path(Baynet)l14、MP_Reach_NLRIl15、MP_Unreach_NLRIl16、Exte
27、nded_CommunitiesHUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved1、Origin 属性l作用：标识路由的来源 l起点属性是一个公认必遵属性，它指示路由更新的起源。BGP允许三种类型的起源。某条路由是直接而具体的注入到BGP路由表中的，则origin属性为IGP路由是通过EGP得到的，则origin属性为EGP其他情形下，Origin属性都为 IncompleteHUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved2、AS-Path属性l公认必遵属性l向EBGP peer通告路由时在AS属性的
28、最左边添加自己的AS号（最左边的是刚经过的AS，最右边的是起源AS）。l作用一：描述到达目标网络所要经过的AS号序列，EBGP使用AS-Path防止循环。l作用二：AS 路径属性也在影响路由选择。在其它因素相同的情况下，选择AS路径较短的路由。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedAS-Path 属性（防止环路、优选AS-Path短的路径）D(18.0.0.0/8)AS200AS300AS400AS100AS500RTARTB30.0.0.130.0.0.2D,dl 400 300 200D,d2 500 200 D,d1 400 300
29、 200D,d2 500 200HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved3、Next Hop 属性l公认必遵属性lBGP的下一跳属性和IGP的有所不同，不一定就是邻居路由器的IP地址。通常情况下，Next_Hop属性遵循下面的规则：lBGP 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连接的接口地址。lBGP Speaker将本地始发路由发布给IBGP对等体时，会把下一跳属性设置为发起该路由的路由器的接口地址。lBGP 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
30、路由信息的下一跳属性。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedNext Hop 属性AS100AS200EBGPEBGPIBGPAS300IBGPRTARTBRTCRTERTFHUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved4、Local preference属性的使用lLocal preference 本地优先级l公认可选属性，缺省local-pref为100l一般只在AS内部IBGP peer之间传递,不会传递给ebgp peerl可以修改设置local-pref的值，优选较高值的路由HUA
31、WEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedLocal-Preference 属性AS400AS100AS300AS200RTARTBRTCRTDRTERTFD(18.0.0.0/8)30.0.0.130.0.0.220.0.0.120.0.0.2D，local-pref1 100D，local-pref2 200 D，local-pref1 100 D，local-pref2 200RTA就会优先选择本地就会优先选择本地优先级高的优先级高的local-pref2l假如RTF上还有19的A类地址，如果想要RTA访问它的时候，数据通过路由器RTD走，可
32、以如何实现？（这样就实现了数据的负载均衡，并有备份）HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved5、MED属性的使用lMed multi-exit-disc 任选非传递属性l优选较低MED值的；l不跨AS传播l相对于local-pref，可以把路由策略传递给ebgp peerl除非配置了“always-compare-med”，其它时候永远只比较来自同一AS的路径；HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedMED（Multi-Exit-DISC）属性D(18.0.0.0/8)RTARTBRTC
33、30.0.0.130.0.0.220.0.0.120.0.0.2AS100AS200D,metric1 10 D,metric2 20D,metric1 10D,metric2 20RTA会选择metric值较小的metric1IBGPHUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved6、Community团体属性l作用：标识一些有相同性质的前缀，给路由打标记，以便统一处理，实现路由过滤和路由选择lCommunity不限于一个网络或一个自治系统，没有物理边界l一个路由可以有多个团体属性。l公认的Community NO_ADVERTISE：不通告给任
34、何的BGP对等体；NO_EXPORT：不通告给EBGP对等体；INTERNET：可以通告给所有的其他BGP对等体。LOCAL-AS：表示本路径不发布到本AS 外部，当配置联盟时，本路径不发布给其它的自治系统或子自治系统。l私有community HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedCommunity团体属性的使用l私有团体是对用户有意义的数字l四个字节，为增加可读性，可配置为aa：nn，一般aa建议为AS号，nn代表业务。l缺省在peer之间不传递community属性，必须针对特定peer使用命令修改，才能将community属性发送
35、出去。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedBGP路由选优过程l综合起来，本地BGP路由选优的过程为：首先丢弃下一跳（Next_Hop）不可达的路由；无条件优选带Label的IPv4路由；优选协议优先级最高，Preference值小的路由；优选本地优先级（Local_Pref）最高的路由；优选聚合路由（聚合路由优先级高于非聚合路由）；优选AS路径（AS_Path）最短的路由；比较Origin属性，IGPEGPIncomplete；优选MED值最低的路由；HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights rese
36、rvedBGP路由选优过程EBGPIBGP；到达路由下一跳IGP的cost值，低者优先；优选Cluster_List最短的路由；优选Originator_ID最小的路由；优选Router ID最小的路由器发布的路由；比较对等体的IP Address，优选从具有较小IP Address的对等体学来的路由。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reservedBGP循环避免机制回顾lBGP作为一种D-V距离矢量路由协议，防止循环的措施水平分割等都是有的，同时还采用ASPath属性来防止循环的发生l（1）水平分割l（2）ASpath。EBGP向对等体通告路由时
37、附加上自己的AS号存放在ASpath属性字段中，收到EBGP对等体Update报文时检查ASpath，如果发现自己的AS号则丢弃该路由。也就是说EBGP是依靠路由经过的AS路径来发现循环的。l（3）IBGP由于向对等体通告路由时不会加上自己的AS号（因为根据规则AS号相同就要丢弃该路由了），所以IBGP通过收到路由后不再向其他IBGP对等体通告来防止循环的发生，并且IBGP在路由通告时还不改变路由的下一跳进一步防止循环的发生。但IBGP中如果邻居太多，为了相互能通告学习路由，一种方法使用IBGP全连接，另一种方法是采用路由反射器来解决IBGP内部路由扩散的问题。HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved小结l在本课程中我们学习了BGP协议的基本原理和丰富的属性特征，和这些属性的应用。小结小结小结小结HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.All rights reserved第第1章章 BGP协议概述协议概述第第2章章 BGP工作原理工作原理第第2章章 BGP路由属性路由属性谢谢