概念

動(dòng)態(tài)路由協(xié)議按照按照工作范圍可以分為IGP和EGP，IGP工作在一個(gè)AS之內(nèi)，主要用來發(fā)現(xiàn)和計(jì)算路由，常見的IGP包括OSPF，RIP，ISIS等。EGP工作在AS與AS之間，在AS之間提供無環(huán)路的路由信息交換。BGP（Border Gateway Protocol）就是EGP的一種。

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與IGP不同，BGP的著眼點(diǎn)不在于自動(dòng)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌谂c在AS之間選擇最佳路由和控制路由傳播。

BGP的幾個(gè)特點(diǎn)

使用TCP作為傳輸協(xié)議：BGP使用TCP作為傳輸層協(xié)議，監(jiān)聽端口號為179（目的端口號），本地端口號任意，為單播傳遞。由于BGP進(jìn)行的是AS之間的路由傳播，對可靠性的要求是比較高的，因此選用TCP作為傳輸協(xié)議。
支持CIDR：支持無類域間路由？
增量更新：路由更新時(shí)，BGP只發(fā)送更新的路由，因?yàn)锽GP存儲(chǔ)的路由信息與IGP相比是十分巨大的（幾百萬條）。
增強(qiáng)型的距離矢量路由協(xié)議：BGP使用AS-Path作為距離矢量，在將路由發(fā)布給EBGP鄰居時(shí)，會(huì)在AS-Path屬性中添加自身的AS號
無環(huán)路：包括AS內(nèi)防環(huán)和AS間防環(huán)。AS在進(jìn)行EBGP發(fā)布時(shí)會(huì)攜帶自身的AS號，在接收EBGP信息時(shí)會(huì)丟棄攜帶自身AS號的路由信息，達(dá)成AS間防環(huán)。IBGP學(xué)到的路由只會(huì)通告給EBGP Peer，不會(huì)通告給IBGP Peer，形成水平分割，完成AS內(nèi)防環(huán)。
路由策略豐富：能夠?qū)β酚蓪?shí)現(xiàn)靈活的過濾和選擇
可防止路由震蕩：
易于擴(kuò)展：主要是通過TLV進(jìn)行擴(kuò)展

AS

自治系統(tǒng)AS（Autonomous System）是由同一個(gè)技術(shù)管理機(jī)構(gòu)管理，使用統(tǒng)一路由策略的一些路由器的集合。

每個(gè)AS都有唯一的AS號，AS號由IANA分配，編號范圍為1_{65535。其中1到64511是注冊的因特網(wǎng)編號，64512}65535是私有網(wǎng)絡(luò)編號。

BGP的分類

運(yùn)行在一個(gè)AS內(nèi)部的IBGP和運(yùn)行在AS之間的EBGP。

IBGP：在一個(gè)AS內(nèi)，各個(gè)路由之間通常都是通過IGP（OSPF）互通的，因此可以使用回環(huán)口來與各個(gè)IBGP Peer建立TCP連接，實(shí)現(xiàn)IBGP。由于一個(gè)回環(huán)口可以走多個(gè)物理鏈路，因此這樣的鏈接更加穩(wěn)定。

EBGP：在不同的AS之間，往往是只有直連接口的，此時(shí)只能通過直連接口建立TCP連接。在某些場景下，通過制定EBGP的大跳數(shù)和靜態(tài)路由，也可以使用環(huán)回口建立BGP鄰居關(guān)系。

工作原理 報(bào)文分類

open：TCP建立之后發(fā)送的第一個(gè)消息，作用為協(xié)商BGP參數(shù)，包括版本號、AS號等。試圖建立連接的兩個(gè)BGP peer會(huì)互相發(fā)送open報(bào)文。
update：用于交換路由信息，包括撤銷路由信息和可達(dá)路由信息，及其各種路由屬性。
keepalive：用于維護(hù)鄰居關(guān)系，建立鄰居關(guān)系的peer之間會(huì)周期性的發(fā)送該報(bào)文。
notification：BGP中的差錯(cuò)校驗(yàn)。在BGP的整個(gè)流程中，一旦檢測到任何形式的差錯(cuò)，Speaker都會(huì)發(fā)送該報(bào)文，同時(shí)解除對應(yīng)的鄰居關(guān)系。對應(yīng)的peer在接收到notification報(bào)文之后也會(huì)解除鄰居關(guān)系。
route-refresh：用于在改變路由策略后，請求對等體重新發(fā)送路由信息。在不斷開TCP連接的情況下，更新一次路由信息。

BGP報(bào)文

Marker：全部為1
Length：報(bào)文長度
Type：報(bào)文類型（open，keepalive…）
Message：具體報(bào)文信息

open報(bào)文

Version：BGP版本
My Autonomous System：自身AS號
Hold Time：保持時(shí)間，如果在保持時(shí)間內(nèi)沒有接收到keepalive報(bào)文則斷開鄰居關(guān)系。Hold Time一般為keepalive發(fā)送周期的三倍，為180s。
BGP Identifier：BGP id，通常為route-id。
Opt Param Len：可選參數(shù)長度
Opt Param：可選參數(shù)

keepalive報(bào)文

keepalive報(bào)文只有報(bào)文頭

update報(bào)文

Withdraw Routes Length：不可達(dá)路由信息長度
WIthdraw Routes：不可達(dá)路由信息
Path Attribute Length：可達(dá)路由信息長度
Path Attribute：可達(dá)路由屬性
Network Layer Reachability Information：可達(dá)路由信息

notification報(bào)文

Error Code：錯(cuò)誤碼
Error SubCode：二級錯(cuò)誤代碼

Route-Refresh報(bào)文

AFI：路由類型，ipv4、ipv6

BGP狀態(tài)機(jī)

BGP共有6個(gè)狀態(tài)，分別是Idle，Connect，Active，Open Sent，Open Confirm，Established。在實(shí)際設(shè)備上能看到的穩(wěn)定狀態(tài)包括Idle，Active，Connect，以及Established。

一個(gè)正常的BGP Peer流程如下：
首先給當(dāng)前設(shè)備輸入一個(gè)想要建立Peer的IP地址，如果該地址不可達(dá)，則會(huì)一直處于Idle狀態(tài)。
如果可達(dá)，當(dāng)前設(shè)備會(huì)發(fā)送一個(gè)SYN報(bào)文，進(jìn)入Connect狀態(tài)嘗試與對端建立TCP連接。
如果TCP連接建立成功，會(huì)給對端發(fā)送一個(gè)Open報(bào)文，進(jìn)入Open sent狀態(tài)，等待對端的回復(fù)
如果收到對端發(fā)送過來的Open報(bào)文，則進(jìn)入Open Confirm狀態(tài)，等待對方發(fā)送的keep alive報(bào)文
在收到Keep Alive報(bào)文之后，BGP鄰居關(guān)系正式建立，進(jìn)入Established狀態(tài)
Established狀態(tài)中的Peer會(huì)每隔一段時(shí)間（默認(rèn)是30秒）給對端發(fā)送keep alive報(bào)文，如果一段時(shí)間（默認(rèn)三個(gè)Keep alive周期，90s）沒有收到對端發(fā)送的keep alive報(bào)文，則會(huì)進(jìn)入Idle狀態(tài)
如果在任何一個(gè)環(huán)節(jié)收到Notification報(bào)文，則會(huì)接觸鄰居關(guān)系，進(jìn)入Idle狀態(tài)
如果TCP建立連接失敗，則會(huì)進(jìn)入Active狀態(tài)，繼續(xù)嘗試建立TCP連接，在重試超時(shí)過后，則會(huì)重新回到Connect狀態(tài)。因此如果有默認(rèn)路由，但是TCP連接建立不起來，當(dāng)前設(shè)備會(huì)處于Connect和Active狀態(tài)的循環(huán)。

BGP對等體之間的交互原則

IBGP路由，只發(fā)送給EBGP對等體
EBGP路由，發(fā)布給所有IBGP和EBGP對等體
只將最優(yōu)路由發(fā)布給對等體
只將更新信息發(fā)布給對等體

交互細(xì)則

在連接剛建立時(shí)，BGP Speaker會(huì)將自己產(chǎn)生的所有路由發(fā)布給新的對等體。
多條路徑時(shí)，BGP Speaker只會(huì)選擇最優(yōu)路徑給自己使用，因此發(fā)布給對等體的只有最優(yōu)路徑。
BGP Speaker會(huì)將接受到的EBGP路由發(fā)布給所有的IBGP鄰居和EBGP鄰居，同時(shí)還要保證IBGP鄰居的下一跳可達(dá)。
BGP Speaker從IBGP學(xué)到的路由不會(huì)再發(fā)布給IBGP鄰居，這也稱為BGP的水平分割，可以有效避免AS內(nèi)部產(chǎn)生回路。這種連接方式稱為全互聯(lián)。
BGP Speaker從IBGP學(xué)到的路由是否發(fā)布給EBGP對等體要視IGP和BGP的同步情況決定。如果IGP中存在相關(guān)路由則發(fā)布。

路由反射器

為了防止環(huán)路，通過IBGP學(xué)到的路由是不會(huì)發(fā)布給IBGP鄰居的，因此為了實(shí)現(xiàn)AS內(nèi)部的路由傳遞，有兩個(gè)辦法：
一是為所有路由器建立Fullmesh連接，在網(wǎng)絡(luò)較小時(shí)尚可實(shí)施，但在網(wǎng)絡(luò)較大時(shí)顯然是不現(xiàn)實(shí)的。
二是設(shè)置一個(gè)路由反射器，由路由反射器發(fā)布IBGP的所有路由。路由發(fā)射器是一個(gè)與AS內(nèi)所有路由器都建立Peer關(guān)系的路由器，在反射器收到IBGP路由時(shí)，會(huì)將該路由發(fā)布給其他所有IBGP鄰居。

BGP數(shù)據(jù)庫

IP路由表（IP-RIB）：存儲(chǔ)全局路由信息，用于轉(zhuǎn)發(fā)
BGP路由表（Loc-RIB）：BGP路由信息庫，包括本地BGP Speaker學(xué)習(xí)到的所有路由信息。其中的最優(yōu)路徑會(huì)被復(fù)制到IP路由表中用于轉(zhuǎn)發(fā)。
鄰居表：BGP對等體列表
Adj-RIB-In：其他對等體發(fā)布給本地BGP Speaker且尚未處理的路由信息。
Adj-RIB-Out：本地BGP Speaker發(fā)布給其他對等體的路由信息。

BGP屬性

BGP路由屬性是一套參數(shù)，它是對特定理由的進(jìn)一步描述。

BGP屬性分類

公認(rèn)必遵（Well-known mandatory）：所有BGP路由器均可識別，Update時(shí)必須攜帶，否則路由會(huì)報(bào)錯(cuò)。
公認(rèn)任意（Well-known discretionary）：所有BGP路由器均可識別，Update時(shí)可以選擇攜帶。
可選過度（Optional transitive）：部分BGP路由可識別，如果BGP路由不識別，在接收到該種類的屬性之后可以選擇性的發(fā)送給其他路由。
可選非過渡（Optional non-transitive）：部分BGP路由可識別。如果BGP路由器不識別該類型屬性，不會(huì)對其進(jìn)行記錄，同時(shí)也不會(huì)發(fā)布給其他對等體。

常見BGP路由屬性

Origin（Well-known mandatory）：定義路徑信息的來源。IGP(i)，EGP(e)，Incomplete(?)，分別是從通過IGP學(xué)到的，從BGP學(xué)到的，還有通過其他方式（import）學(xué)到的。
AS_PATH（Well-known mandatory）：按矢量順序記錄某條路由從本地到目的地址所要經(jīng)過的所有AS編號。相當(dāng)于AS的路由信息。
Next hop（Well-known mandatory）：記錄下一跳信息。在IBGP傳輸過程中，該值默認(rèn)不變。而在EBGP傳輸中，該值會(huì)被修改為建立TCP連接的IP地址。
Local_Preference（Well-known discretionary）：標(biāo)識流量離開本AS之后所走路徑的優(yōu)先級，數(shù)值越大優(yōu)先級越高。在IBGP的發(fā)布中會(huì)攜帶該屬性，可以通過配置該屬性控制流量從自身AS的出路徑。
Atomic_Aggregate（Well-known discretionary）：
Aggregator（Optional transitive）：
Community（Optional transitive）：相當(dāng)于給路由打上一個(gè)標(biāo)簽，分為公共團(tuán)體屬性和私有屬性。常用標(biāo)簽：NO_ADVERTISE，帶有此標(biāo)簽的路由不會(huì)被通告給任何對等體。NO_EXPORT，帶有此標(biāo)簽的路由只會(huì)在AS內(nèi)部傳播，這里的AS是包括聯(lián)盟的大AS。NO_EXPORT_SUBCONFED：帶有此標(biāo)簽的路由只會(huì)在小AS內(nèi)傳播。
Originator-ID（Optional non-transitive）：
Cluster-List（Optional non-transitive）：
MP_Reach _NLRI：
MP_Unreach_NLRI：
Extended_Communities：
MED：可以通過EBGP發(fā)布該屬性，在兩個(gè)AS之間有多條線路可以互通時(shí)可以通過該屬性為各個(gè)線路設(shè)置優(yōu)先級，MED值越小優(yōu)先級越高。通過該屬性可以控制其他AS到當(dāng)前AS入流量的路徑，前提是對端AS的路由器支持該屬性。

BGP選路規(guī)則

當(dāng)BGP對等體接收到到達(dá)同一目的地的多條路由時(shí)，會(huì)逐條按照下面的方式進(jìn)行優(yōu)選：
如果路由的下一跳不可達(dá)，忽略此路由。
優(yōu)選協(xié)議選值（PreVal）最高的路由。PreVal每個(gè)BGP對等體可以單獨(dú)設(shè)置，默認(rèn)為0。這個(gè)不是BGP傳播的屬性，相當(dāng)于在設(shè)備上直接對各個(gè)路由打上的優(yōu)先級。
優(yōu)選本地優(yōu)先級（Loc_Pre）最高的路由。默認(rèn)為100. Loc_Pre只會(huì)在本地AS內(nèi)通過IBGP傳播。Loc_Pre只會(huì)在沒有值的時(shí)候被添加，一條路由如果已經(jīng)有了Loc_Pre，便不會(huì)再做修改。
優(yōu)選本地生成的路由。在本地路由中，優(yōu)選聚合路由，在聚合路由中，優(yōu)選aggregate生成的手動(dòng)聚合路由，其次summary automatic自動(dòng)聚合路由。network引入的路由優(yōu)先級高于import-route引入的路由。
優(yōu)選AS_PATH最短的路由。
比較Origin屬性，按照IGP，BGP，incomplete的順序進(jìn)行優(yōu)選。
優(yōu)選MED值最低的路由。
優(yōu)選EBGP的路由，相比IBGP。
優(yōu)選BGP下一跳IGP Metric較小的路由。
當(dāng)以上條件全部相同時(shí)，視為等價(jià)路由，可以進(jìn)行負(fù)載均衡。

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