BGP路由技術
一、BGP概述
1、自治系統（AS，autonomous system）
自治系統是由一個技術管理機構管理，使用統一選路策略的一組路由器集合。
自治系統編號范圍：1-65535，其中1-64511是互聯網上注冊公有AS號，類似公網IP地址。64512-65535是私有AS號，類似私網IP地址。
2、動態路由的分類
（1）自治系統分類
①IGP：自治系統內部路由協議，主要有：RIP 1/2、OSPF、IS-IS、EIGRP（思科私有協議）。
IGP是運行在AS內部的路由協議，主要解決AS內部的選路問題，發現、計算路由。
②EGP：自治系統外部路由協議，通常為BGP。
EGP是運行在AS與AS之間的路由協議，他解決AS之間選路問題。
（2）協議類型分類
①距離矢量路由協議：RIP 1/2、BGP、EIGRP
②鏈路狀態路由協議：OSPF、IS-IS
3、BGP的概念
BGP是一種運行在AS和AS之間的動態路由系誒，主要作用在AS之間自動交換無環路由信息以此來構建AS的拓撲圖，從而消除路由環路並實施用戶配置的路由策略。目前公網網絡條目眾多，IGP協議無法承載，而BGP可以輕松應對，通常BGP協議用於ISP和ISP之間或跨越地域總、分公司之間的路由信息交換。
4、BGP的特征
●傳輸協議：TCP，端口號為179
●BGP是外部路由協議，用來在AS之間傳遞路由信息
●是一種增強的路徑矢量路由協議
●擁有可靠的路由更新機制
●具備豐富的Metric度量方法
●無環路協議設計
●為路由條目附帶多種屬性信息
●支持CIDR（無類別域間選路）
●豐富的路由過濾和路由策略
●無需周期性更新
●路由更新時只發送增量路由
●周期性發送Keep Alive報文以保持TCP連通性
二、BGP工作原理
1、BGP鄰居關系
（1）BGP報文
①open報文
open報文是TCP建立后發送那個的第一個報文，用於建立BGPP對等體之間的連接關系。
主要包括BGP版本號、本地AS編號、Holdtime等信息。
②update報文
update報文使用在BGP之間更新路由信息，update報文可以通告多條屬性相同的可達路由信息，也可以撤銷多條路由不可達的路由信息。
③notification報文
報文的作用是當BGP檢測到錯誤狀態時，立即向對等體發送notification報文，之后BGP就會中斷，只要收到notification報文就會返回idle狀態。
④route-refresh報文
用來告知對等體所支持路由的刷新能力，BGP的入口策略路由發生變化，本地的BGP路由會向對等體發送route-refresh報文，收到信息后，對等體將其路由信息重新發送給本地BGP路由器。
⑤keep alive報文
該報文在對等體之間周期的發送報文，用以保持連接的有效性並維護其連接，keep alive報文發送周期為60s，保持時間180s，這個類似於ospf中的hello報文。
（2）BGP狀態機
idle狀態-空閑
connece狀態-連接
active狀態-活動
opensent狀態-開啟發送
openconfirm狀態-開啟確認
established狀態-建立
（3）BGP數據庫
①IP路由表（IP-RIB）
全局路由信息庫，包括最優的路由信息
②BGP路由表（Loc-RIB）
BGP路由信息庫，包括本地BGPspeak通告的路由信息，將其最優的添加到路由表中
③鄰居表
對等體鄰居清單表，包括對等體兩端的鄰居信息及鄰居列表
④Adi-RIB-In
對等體宣告給本地的speak的未處理的路由信息庫
⑤Adj-RIB-Out
本地speak宣告給指定的對等體路由信息庫
（4）BGP的鄰居關系類型
①IBGP
同一個AS內部BGP鄰居關系,IBGP鄰居是指運行BGP協議的對等體兩端在同一個AS域內，屬於BGP AS內部。
②EBGP
AS之間的BGP鄰居關系，EBGP通常指運行BGP協議的對等體兩端在不同AS內部
2、通告BGP路由的方法
（1）netwrok方式
[R1-bgp] network 1.1.1.1 32
[R1-bgp] network 2.2.2.2 32
（2）import方式
[R1-bgp] import-route ospf 110 ###注入ospf中的路由
[R1-bgp] import-route static ###注入靜態路由
[R1-bgp] import-route direct ###注入直連路由
三、BGP的配置
1、BGP配置思路
（1）啟用BGP，后面跟AS系統號
（2）宣告route-id，建立鄰居關系用
（3）宣告和誰建立鄰居關系
（4）通告BGP路由（network、import）
2、BGP對等體配置
如R1與R2建立鄰居對等，as系統號為100，R1 router-id為1.1.1.1，R2 router-id為2.2.2.2
R1:
[R1] router id 1.1.1.1
[R1] bgp 100
[R1-bgp] peer 2.2.2.2 as-number 100
[R1-bgp] peer 2.2.2.2 connect-interface LoopBack 0
R2:
[R2] router-id 2.2.2.2
[R2] bgp 100
[R2-bgp] peer 1.1.1.1 as-number 100
[R2-bgp] peer 1.1.1.1 connect-interface LoopBack 0
3、保證IBGP下一跳可達
在EBGP之間建立對等鄰居時，由於它們之間數據傳輸需經2跳，因此需做如下設置
[R2-bgp] peer 3.3.3.3 ebgp-max-hop 2
4、BGP屬性
路由器發送關於目標網絡的BGP更新消息，更新的度量值被稱為路徑屬性。屬性可以是公認的或可選的、強制的或自由決定的、傳遞的或非傳遞的。屬性也可以是部分的。並非組織的和有組合的都是合法的，路徑屬性分為4類：公認必遵、公認自決、可選過渡、可選非過渡。
公認屬性：
是公認所有BGP實現都必須識別的屬性，這些屬性被傳遞給BGP鄰居。
公認強制屬性必須出現在路由描述中，公認自由決定屬性可以不出現在路由描述中。
可選屬性：
非公認屬性被稱為可選的，可選屬性可以是傳遞的或非傳遞的。
可選屬性不要求所有的BGP實現都支持。
對於不支持的可選傳遞屬性，路由器將其原封不動的傳遞給其他BGP路由器，在這種情況下，屬性被標記為部分的。
對於可選非傳遞屬性，路由器必須將其刪除，而不將其傳遞給其他BGP路由器。
5、BGP選路原則
1、優選具有最大Weight值的路由
2、優選具有最大Local_Preference值的路由
3、優選起源於本地的路由（如本地network、aggregate或redistribute的）即下一跳是0.0.0.0（在BGP表中，本路由器通告的路由的下一跳為0.0.0.0）
4、優選AS-Path最短的路由
5、Origin（IGP>EGP>incomplete）
6、優選MED最小的路由，默認情況下僅有當所有備選路由來自同一AS才會比較MED
7、優選EBGP鄰居發來的路由（相對於IBGP鄰居學過來的），在聯邦EBGP和IBGP中首選聯邦EBGP路由
8、優選到BGP next_hop 最近的鄰居
9、執行等價負載均衡（如果有多條來自相同相鄰AS的路由並通過Maximum-paths 使多條路徑可用，則將所有開銷相同的路由放入本地路由表）
10、優選最老的EBGP路由，EBGP路由接收的順序（此條主要對EBGP路由起效，基本不用，不好確定）
11、BGP鄰居的RID越小越優先
12、優選cluster_list最短的路由
13、選擇鄰居IP地址（BGP的neighbor配置中的那個地址）最小的路由
什么是BGP？
BGP（ Border Gateway Protocol，邊界網關協議）是一個路徑矢量路由協議，和傳統的基於下一跳的IGP協議不同，它是基於AS（自治系統）的協議。BGP屬於外部網關路由協議，它解決的是AS之間的選路問題，如果把一個城市比作一個自治系統，那么像RIP、OSPF等協議就相當於該城市的公交車或地鐵，而BGP則是火車，運行在城市之間。
什么是自治系統？
自治系統（ Autonomous System，AS ）是由同一個技術管理機構管理、使用統一選路策略（ 運行同一動態路由協議 ）的一組路由器的集合，自治系統的編號取值范國為1~ 65535。其中1~64511是互聯網上注冊的公有AS號類，類似公有IP地址，是全球唯一的且不可重復使用，64512－65535是私有AS號，類似於私有地址，可以重復使用但是互聯網上不可以被使用。
認識IGP、EGP、IBGP、EBGP？
IGP：即自治系統內部的路由協議，主要包含RIPv1／v2、OSPF、ISIS、EIGRP（思科私有協議），IGP是運行在AS內部的路由協議，它解決AS內部的選路問題，其主要作用是發現、計算路由。
EGP：即自治系統之間的路由協議，通常指BGP。EGP是運行在AS與AS之間的路由協議，它解決的是AS之間的選路問題，BGP的主要作用是控制路由的傳播和選擇最優路由。
IBGP和EBGP所定義於BGP（EGP）里的鄰居關系
IBGP：同一個AS內部的BGP鄰居關系，IBGP鄰居通常是指運行BGP協議的對等體兩端均在同一個AS域內，屬於同一個 BGP AS內部。
EBGP：AS之間的BGP鄰居關系，EBGP鄰居通常是指運行BGP協議的對等體兩端分別在不同的AS內。
如下圖所示
總結動態路由分類
按自治系統分類可以分為：
IGP、EGP（BGP）
按協議類型分類可以分為距離矢量路由協議，鏈路狀態路由協議
距離矢量路由協議： RIPv1／v2、BGP（路徑矢量協議）、EIGRP（高級的距離矢量協議）
鏈路狀態路由協議： OSPF、ISIS
🆗，上面都了解以后，開始學習BGP
BGP的特性
傳輸協議：TCP，端口號179
BGP是外部路由協議，用來在AS之間傳遞路由信息
是一種增強的路徑矢量路由協議
擁有可靠的路由更新機制，無環路協議設計
具備豐富的 Metric度量方法
無須周期性更新
路由更新時只發送增量路由
周期性發送 Keepalive報文，以保持TCP連通性
BGP的工作原理
BGP是跨公網，跨自治系統的路由協議，可以在自治系統之間學習路由。BGP的動態學習路由也是基於鄰居，只有鄰居關系正常，BGP才可以正常工作。
BGP鄰居關系
運行BGP的路由器通常被稱為 BGPspeaker（發言者），相互之間傳遞報文的 Speaker之間互稱為對等體（ Peer ），BGP鄰居關系的建立、更新和刪除是通過對等體之間交互5種報文、6種狀態機和5個表等信息來完成的，最終形成BGP鄰居
BGP的鄰居關系是基於TCP的，也就是說只要 TCP／IP可達，無論是否直連，BGP對等體彼此之間就可以建立鄰居關系
BGP的5種報文
報文 |
作用 |
open |
建立BGP對等體之間的連接 |
update |
更新增量路由 |
notification |
檢測錯誤狀態，報錯 |
route-refresh |
告知對等體本地支持的路由刷新能力 |
keepalive |
周期性的發送，保持有效的連接 |
BGP的6種狀態機
狀態機 |
動作 |
idle |
初始狀態，拒絕任何連接 |
connect |
連接態，等待tcp連接的建立 |
active |
活躍態，嘗試tcp的連接 |
opensent |
檢查態，檢查收到的open報文，如果報文正確轉到下一連接狀態openconfirm；如果報文錯誤，轉到idle |
openconfirm |
等待態，等待對等體的keepalive或notification報文，如果是keepalive就進入到established；如果是notification就回到idle |
established |
建立態，對等體之間正常收發信息 |
通告BGP路由的方法
BGP路由是通過BGP命令通告而成的，而通告BGP路由的方法有兩種： Network和 Import
使用 Network命令可以將當前設備路由表中的路由（ 非BGP ）發布到BGP路由表中並通告給鄰居。需要特別注意的是， network的對象是路由條目
[r1]bgp 100
[r1-bgp]network 1.1.1.1 32
[r1-bgp]network 192.168.100.0 24
使用Import命令可以將所學習到的路由信息重分發到BGP路由表中，是BGP宣告路由的一種方式，可以引入BGP的路由包括直連路由、靜態路由及動態路由協議學習的路由。和 Network方式的區別是，Import的對象是某種動態路由協議，而不是路由條目
[R2]bgp 100
[R2-bgp]import-route ospf 110
保證IBGP下一跳可達
在AS邊緣的BGP設備，會接收到它的EBGP對等體鄰居傳遞過來的BGP路由信息,因為EBGP鄰居接收到的BGP路由信息中下一跳改變，而在同一個AS內通過IBGP鄰居接收過來的BGP路由信息中的下一跳不會改變
如下圖所示：
在不同AS里面，他們呢屬於EBGP鄰居，R2，R3的下一跳都正常；
在同一AS中，R3，R4是IBGP鄰居，下一跳都會指向R2，這樣R4就會有問題
解決辦法是在R3上宣稱下一跳為R3自己，那么R4看到的下一跳就變成34.1.1.3，而34.1.1.3可以通過IGP（ospf）學習到（圖中是直連），從而解決了路由無效的問題
[R3]bgp 300
[R3-bgp]router-id 3.3.3.3
[R3-bgp]peer 23.0.0.2 as-number 200
[R3-bgp]peer 34.1.1.4 as-number 300
[R3-bgp]peer 34.1.1.4 next-hop-local
BGP的屬性
BGP的常用屬性有 Origin、AS－PATH、Next－Hop、Local－Pref和MED等
屬性 |
作用 |
origin屬性 |
用來定義路徑信息的來源，標記一條路由是怎么成為BGP路由的 |
AS－PATH（AS路徑）屬性 |
記錄了某條路由從本地到目的地址所要經過的所有AS編號，且離本設備最近的AS號在最前面 |
Next－Hop（下一跳） |
IGP中的下一跳描述的是下一個路由器，而BGP中的下一跳描述的是下一個AS |
Local－Pref屬性 |
標識BGP路由的優先級，用於判斷流量離開AS時的最佳路由 |
med屬性 |
判斷流量進入鄰居AS時的最佳路由，其他條件相同的情況下，將優先選擇MED值較小者作為最佳路由 |
BGP選路的規則
Local－Preference優先級以數值高的路由優先
聚合路由優先級高於非聚合路由
本地通過 Network命令引入的路由的優先級高於本地通過 Import－route命令引入的路由
AS路徑長度最短（最少個數）的路徑優先級高
比較 Origin屬性，IGP優先級高於EGP，EGP優先級高於 Incomplete
選擇MED優先級較小的路由
EBGP路由優先級高於IBGP路由
下面，再看一個BGP的實驗
BGP實驗
使PC1可以ping通PC2
然后修改BGP屬性來改變路徑
r1配置端口並建立對等體
[r1]int g0/0/0
[r1-GigabitEthernet0/0/0]ip add 10.0.12.1 24
[r1-GigabitEthernet0/0/0]
[r1-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[r1-GigabitEthernet0/0/1]ip add 10.0.13.1 24
[r1]int g0/0/2
[r1-GigabitEthernet0/0/2]ip add 192.168.100.254 24
[r1-LoopBack0]ip add 1.1.1.1 32
[r1-LoopBack0]q
## 創建對等體
[r1]bgp 100
[r1-bgp] router-id 1.1.1.1
[r1-bgp] peer 10.0.12.2 as-number 200
[r1-bgp] peer 10.0.13.2 as-number 200
[r1-bgp]network 1.1.1.1 32
[r1-bgp]network 192.168.100.0 24
r2添加端口並創建對等體
[r2]int g0/0/0
[r2-GigabitEthernet0/0/0]ip add 10.0.12.2 24
[r2-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[r2-GigabitEthernet0/0/1]ip add 10.0.24.1 24
[r2]int LoopBack 0
[r2-LoopBack0]ip add 2.2.2.2 32
[r2]ospf 110
[r2-ospf-110]area 0
[r2-ospf-110-area-0.0.0.0]network 10.0.24.0 0.0.0.255
[r2-ospf-110-area-0.0.0.0]network 2.2.2.2 0.0.0.0
## 建立對等體
[r2]bgp 200
[r2-bgp]router-id 2.2.2.2
[r2-bgp]peer 10.0.12.1 as-number 100
[r2-bgp]peer 10.0.24.2 as-number 200
[r2-bgp]peer 10.0.24.2 next-hop-local
[r2-bgp]q
r3添加端口並創建對等體
[r3]int g0/0/0
[r3-GigabitEthernet0/0/0]ip add 10.0.13.2 24
[r3-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[r3-GigabitEthernet0/0/1]ip add 10.0.34.1 24
[r3]int LoopBack 0
[r3-LoopBack0]ip add 3.3.3.3 32
[r3]ospf 110
[r3-ospf-110]area 0
[r3-ospf-110-area-0.0.0.0]network 10.0.34.0 0.0.0.255
[r3-ospf-110-area-0.0.0.0]network 3.3.3.3 0.0.0.0
## 建立對等體
[r3]bgp 200
[r3-bgp]router-id 3.3.3.3
[r3-bgp]peer 10.0.13.1 as-number 100
[r3-bgp]peer 10.0.34.2 as-number 200
[r3-bgp]peer 10.0.34.2 next-hop-local
r4添加端口並創建對等體
[r4]int g0/0/0
[r4-GigabitEthernet0/0/0]ip add 10.0.24.2 24
[r4-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[r4-GigabitEthernet0/0/1]ip add 10.0.34.2 24
[r4]int g0/0/2
[r4-GigabitEthernet0/0/2]ip add 172.16.46.254 24
[r4]int LoopBack 0
[r4-LoopBack0]ip add 4.4.4.4 32
[r4]ospf 110
[r4-ospf-110]area 0
[r4-ospf-110-area-0.0.0.0]network 10.0.24.0 0.0.0.255
[r4-ospf-110-area-0.0.0.0]network 10.0.34.0 0.0.0.255
[r4-ospf-110-area-0.0.0.0]network 172.16.46.0 0.0.255.255
## 建立對等體
[r4]bgp 200
[r4-bgp]router-id 4.4.4.4
[r4-bgp]peer 10.0.24.1 as-number 200
[r4-bgp]peer 10.0.34.1 as-number 200
[r4-bgp]network 4.4.4.4 32
[r4-bgp]network 172.16.46.0 24
配置完成
在r1查看路由如下
＊代表有效的路由，＞代表最優的路由，只有最優的路由才會最終放入路由表中
ping通測試
修改優先級屬性來修改r1到r4的路徑
[r3]route-policy lop permit node 10
Info: New Sequence of this List.
[r3-route-policy]apply local-preference 222
[r3-route-policy]q
[r3]bgp 200
[r3-bgp]peer 10.0.34.2 route-policy lop export
[r3]q
<r3>reset bgp all # 刷新bgp路由表
修改AS－PATH屬性控制選路
自己指定經過那些AS
[R2]route-policy as permit node 10
Info: New Sequence of this List.
[R2-route-policy]apply as-path 100 200 300 additive
[R2-route-policy]quit
[R2]bgp 200
[R2-bgp]peer 10.0.24.2 route-policy as export
[R2-bgp]quit
[R2]quit
<R2>reset bgp all
修改完r4查看路由表如下
通過MED屬性控制選路
[R2]route-policy med permit node 20
Info: New Sequence of this List.
[R2-route-policy]apply cost + 500
[R2-route-policy]quit
[R2]bgp 200
[R2-bgp]peer 10.0.12.1 route-policy med export
[R2-bgp]quit
在r1查看路由表如下
注：這里只是演示怎么修改，上面也能看出，修改完不一定是最優的路徑，所以，你在公司里面一定要根據實際情況。