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CCNP7：BGP的【特點、數據包、工作過程、路由黑洞、防環機制、配置、MA網絡中下一跳問題】
一、BGP、AS概述：
BGP網關路由協議是無類別路徑矢量的EGP協議。
在談BGP之前我們談一下AS自治系統，一個自治系統就是一個範圍。之所以會出現這麼一個東西，是因爲我們不能將全球的網絡運行在一個很大的網絡中。
因此我們需要將這個很大網絡劃分爲若干個小的區域，這個小區域就是AS，然後AS內部跑IGP協議，當需要訪問外部的其它區域時，這時EGP登場了，它負責每個AS之間的通信。
因此當AS號少的時候就會導致網絡面積大、網絡延時、卡頓。
要區別AS，那麼AS一定要有編號。編號範圍：0-65535，其中1-64511爲公有，64512-65535爲私有
這個網站每天都會更新，這個網站可以查出AS號、IPv4、IPv6部署、規劃情況：CIDR Report
最底下有一個搜索引擎，我們可以查出中國所擁有的AS號。
4134-中國第一個AS號，中國電信的第一個AS號。
9929-中國網通的第一個AS號。
| EGP協議的三大特性 |
|---|
| 1、可控性：EGP協議共享其它協議產生的路由，正常不關注選路。 |
| 2、可靠性：EGP使用增量更新，依靠TCP的三次握手，使用單播非直連建鄰，EGP承載於IGP之上 |
| 3、AS-BY-AS，以一個AS爲一跳，一個條目在AS內部屬性不變（保證BGP無環的最大意義） |
我們可以理解BGP協議是一個公平的重發布協議，它不生產路由，它只是路由的搬運工。
這是有關IGP、EGP的協議：
| IGP | OSPF、EIGRP、RIP、ISIS、IGRP |
|---|---|
| EGP | EGP、BGP |
我們說EGP，EGP是最早的AS間的協議，擁有兩個版本，版本1、版本2。版本2之後就有了BGP，經過多年的使用，BGP已經到V4版本了。因此，我這裏講的也是BGPv4版。
二、BGP特點：
藍色字體比較重要：
| BGP特點： |
|---|
| 1、無類別路徑矢量，其實就是距離矢量（共享路由）的升級版，使用AS號作爲跳數 |
| 2、使用單播更新來發送所有信息，基於TCP179端口工作 |
| 3、使用增量更新——僅觸發無週期 |
| 4、具有豐富的屬性來取代IGP中度量進行選路，使用多個參數控制協議 |
| 5、可控性——可以在進項和出項對流量實施強大的策略 |
| 6、默認BGP不被用於負載均衡，通過各種選路規則僅僅產生一條最佳路徑 |
| 7、BGP支持認證和聚合（彙總） |
三、BGP的數據包：
首先我們要知道的就是BGP所有的數據包是基於TCP傳輸。
| 包名 | 作用 | 詳細 |
|---|---|---|
| Open | 建鄰 | 存在hold time 和 RID，用於鄰居關係建立，默認僅收發一次即可 |
| Keeplive | 保活 | 保活週期 1分鐘，保活的是TCP會話，hold time 3分鐘 |
| Update | 更新 | 更新包：包含路由條目：目標網絡號+屬性 |
| Notification | 報錯 | 報錯包會在錯誤信息出現時發送 |
四、BGP的工作過程：
| BGP的工作過程： |
|---|
| 1、首先要IP可達，也就是建鄰設備間可以通訊 |
| 2、通過三次握手建立TCP的會話 |
| 3、收發BGP的Open報文，建立鄰居關係生成鄰居表 |
| 4、使用Update報文共享本地的路由信息給鄰居，生成BGP表：表中包含所有本地發出及接收到的路由信息 |
| 5、默認將BGP表中最優路徑加載於路由表中，之後收斂完成，僅Keeplive週期保活即可。 |
| 6、若存在錯誤的配置或策略時，BP協議將使用Notification包來進行報錯。 |
| 結構突變 | 調整 |
|---|---|
| 新增 | 最先學習到新增網段的BGP設備，使用Update包共享條目即可。 |
| 斷開 | 最先知道斷開網段的BGP設備，使用Update包共享信息即可。 |
| 無法通訊 （設備斷電） |
hold time 到時時，斷開鄰居關係和TCP會話，然後刪除所有從該鄰居學習到的信息。 |
用個圖來說明一下：
有關名詞註解：
對等體：peers，在BGP中因爲可以非直連建鄰，故鄰居也被稱爲對等體。
EBGP：不同AS間的BGP鄰居關係，管理距離爲20
IBGP：同一AS內部建立的BGP鄰居關係，管理距離爲200
五、BGP的路由黑洞：
1、路由黑洞：
從這個圖中，我們可以看到總共有3個AS自治系統，中間的自治系統中：B、E兩臺設備運行了BGP，而D、C並沒有運行BGP。B和E之間通過非直連建鄰，它們之間的關係是IBGP。
接下來說說路由黑洞是怎樣產生的：
上圖在說明一個問題：當A新出現一個環回（X網段）的時候，該環回被B學習到，B通過TCP單播發給E，進而被E學習到，之後F就有了去X的路由。
當F要訪問X網段的時候，比如說F要ping X網段。F的下一跳是E，在BGP中E的下一跳是B，但是路由器查表的規則是遞歸查詢，實際流量的下一跳是C、D，接着E把流量交給C、D。
但是問題來了，C、D根本沒有學習到去往X的路由，流量就會被C、D所扔掉。此時路由黑洞出現，而C、D的存在就是造成路由黑洞的主要原因。
總結一下BGP的路由黑洞的出現原因：
因爲BGP協議可以非直連建鄰，這樣在一個AS內部就運行出現不運行BGP協議的路由，導致BGP可以鄰居間正常傳遞路由，實現控制層面可達，但數據層面在未運行BGP協議的設備上不可達。
2、解決方案：
| 序號 | 解決方案 | 評價 |
|---|---|---|
| 1 | 最佳方案：MPLS多協議標籤交換 | |
| 2 | 物理鏈路全連：所有BGP設備間直連，不存在非直連建鄰（直接相連倆BGP設備） | 如果可以，就可以 |
| 3 | 鄰居關係全連：所有設備運行BGP | 不現實 |
| 4 | 將BGP路由條目重發布到IGP（純實驗環境可以考慮） | 更不現實 |
| 5 | tunnel：在公網中，所有走BGP的時候加上一個包頭，但這就會導致整個網絡很差勁。 | 原理上可講通，但實際不可行 |
六、BGP防環機制（水平分割）：
1、EBGP水平分割：
EBGP水平分割，防止EBGP鄰居間的環路。它在BGP協議的屬性中存在一個AS-path屬性，記錄經過的每一個AS號。接收到的路由條目中，若存在本地的AS號將拒絕接收。
2、IBGP水平分割：
基於AS-BY-AS規則，一條路由在一個AS內部傳遞時，默認屬性無變化。
IBGP水平分割規則：從一臺IBGP鄰居處學習到的路由不得傳遞給另一個IBGP鄰居。
或者是下面這種情況：
注：該規則迫使全網所有BGP設備間均需要進行鄰居關係建立配置，配置量幾何增長，可以使用聯邦、和路由反射器來打破。
七、BGP的配置：
下面的配置我會以這個圖爲依據，所有設備都有環回，均運行OSPF，且同在一個區域0。R5~R6之間有兩根網線。
1、BGP建立鄰居關係：
（1）直連的EBGP鄰居關係建立：
因爲單播建鄰，因此建立鄰居關係和宣告路由是分開進行的。
建鄰是雙向的，兩邊都要配置
//啓動協議時攜帶真實的AS號，無多進程概念，一個設備只能配置一個AS
R1(config)#router bgp 1
//配置RID，如果不配置，則使用環回接口，最後爲物理接口作爲RID
R1(config-router)#bgp router-id 1.1.1.1
//直連的EBGP鄰居關係建立：鄰居接口的IP，及所在AS
R1(config-router)#neighbor 12.1.1.2 remote-as 2
建鄰配置完成後，鄰居間通過三次握手建立TCP會話：
R1#show tcp brief
TCB Local Address Foreign Address (state)
6427FFF0 12.1.1.1.179 12.1.1.2.36113 ESTAB
兩端均爲向另一端發起TCP會話建立請求，但將隨機斷開一條，上面的信息說明R2是找R1建的鄰。
TCP會話建立後，BGP協議將發出open報文，建立BGP的鄰居關係生成鄰居表
//查看BGP鄰居表
R1#show ip bgp neighbors
但是由於此表過大，因此我們需要查看簡表：
//查看bgp彙總信息
R1#show ip bgp summary
從圖中可以看出它包含本地bgp RID，本地AS號，BGP的表版本爲1，bgp 版本爲4。
最右側的State/PfxRcd表示狀態：
此處的阿拉伯數字標識從該鄰居處學習到的路由條目數量，此處（數字、Idle、active）若爲數字也同時標識已經建立了鄰居關係。
（2）IBGP鄰居關係建立：
在實際網絡中，IBGP鄰居間一般存在多條路徑，使用環回接口地址作爲源、目標地址來建立鄰居關係，可以同時基於多條路徑傳輸，且鄰居關係更穩定。
建鄰是雙向的，兩邊都需要配置：
R2(config)#router bgp 2
R2(config-router)#neighbor 3.3.3.3 remote-as 2
//一旦將目標地址修改爲對端環回接口，本地也需要將源地址修改爲本地的環回接口。
R2(config-router)#neighbor 3.3.3.3 update-source loopback 0
比如說下圖，如果以兩臺邊界設備的接口來建立IBGP，一旦物理鏈路一斷，它們的鄰居關係就會斷開。
而使用環回，就是穩定。雖然bgp的下一跳只有一個，但是流量遞歸以後實際走的是兩條鏈路，還提升了鏈路利用率。即使斷一條也沒有關係，鄰居關係還存在。
（3）EBGP鄰居間多條鏈路建鄰：
爲了保證EBGP鄰居間關係的穩定，EBGP鄰居間也會存在多條鏈路，爲了同時使用這些鏈路，建議使用環回接口作爲源、目IP地址建立鄰居關係。
建鄰過程分2步：
①IP可達：
但是這裏存在一個問題，使用兩臺設備的環回建鄰，但是大家都不在相同的AS中，一般爲了使IP可達，常使用靜態路由。
兩邊都要配置靜態：
R5(config)#ip route 6.6.6.0 255.255.255.0 56.1.1.2
R5(config)#ip route 6.6.6.0 255.255.255.0 65.1.1.2
②使用環回建立BGP鄰居關係：
兩邊都需要配置：
R5(config-router)#neighbor 6.6.6.6 remote-as 3
R5(config-router)#neighbor 6.6.6.6 update-source loopback 0
③修改TTL值：
默認IBGP鄰居間數據包TTL=255，EBGP鄰居間TTL=1，故一旦使用環回地址建立EBGP鄰居關係，那麼必須修改TTL值。
//後面的數字2即表示TTL值，如果不設置則默認爲255
R5(config-router)#neighbor 5.5.5.5 ebgp-multihop 2
2、BGP的路由宣告：
R1(config)#router bgp 1
R1(config-router)#network 1.1.1.0 mask 255.255.255.0
切記：BGP協議只能逐條宣告本地路由表中的內容（不關注路由條目的產生方式），宣告時必須和表中的記錄完全一致。
一旦進行了路由條目的宣告，本地就生成BGP表。BGP表中包含本地收發到的所有路由條目，基於Update發送
//查看BGP表
R1#show ip bgp
關於狀態的想詳細解釋：
| * 的位置顯示 | 註解： |
|---|---|
| * | 條目可用，可以加到路由表 |
| r | 條目不可用，不裝載：標識本地路由表已經通過更好的方式獲取路由。 |
| s | 條目不可用，被抑制：人爲的策略限制條目的傳遞 |
| 其他位置 | 註解： |
|---|---|
| > | 標識條目優秀：可以加載到路由表，可以傳遞給鄰居。 |
| i | 該條目是從IBGP處學習到的路由。 |
注意：條目必須 即優且可用 纔可以加表，僅優 便可傳遞。前提爲不能被s抑制，就是沒有做策略。
成爲優秀的條件：
①同步問題：
本地IGP已經學習到了該BGP路由才能優，該規則的目的在於避免路由黑洞，但條件苛刻故在IOS版本12.2（8）T以上默認關閉。
R3(config)#router bgp 2
R3(config-router)#no synchronization
②下一跳可達問題：
因爲AS-BY-AS，條目在傳遞給IBGP鄰居時，屬性默認不變，故從IBGP鄰居學習到的路由，下一跳不變。當路由傳遞給EBGP鄰居時，下一跳自動修改爲本地。
當存在這個問題時，R3看到的路由的下一跳是12.1.1.1，但問題是R3根本沒有去往該網段的路由。
此時我們就需要讓R2把路由傳遞給鄰居R3時，修改屬性中的下一跳地址爲本地R2。
R2(config)#router bgp 2
R2(config-router)#neighbor 3.3.3.3 next-hop-self
這樣R3就可以加表了。
注意：這樣修改下一跳爲本地，只是單方向的（R2給R3），如果是從R3給R2則需要在R3上配置到R2修改下一跳爲本地。
它的路由表如下：注意IBGP的度量爲200。
由於存在IBGP水平分割，因此雖然R3加了表，有了路由，但是它不會給R4。因此我們需要R2和R4之間建立一個IBGP
R2、R4之間建立了IBGP鄰居後，同樣的需要在R2上進行配置，告訴R4修改下一跳爲本地。
同理，除之前所建鄰居外，還有這張圖中的其他鄰居也要建鄰，然後也要修改下一跳爲本地。而R5和R6是不受水平分割限制的，R6肯定會優，因爲R5會自動修改下一跳爲自己，它們之間的關係是EBGP。
八、BGP在MA網絡中的下一跳問題：
這張圖中，黑色線條表明了物理鏈路，R3、R4之間使用串線，而R1、R2、R3之間使用以太網線，它們處在MA網段。綠色線條表明IBGP關係，而藍色線條表明了EBGP關係。
R4把它的環回傳給R3、R3再傳給R2、R2再傳給R1，根據水平分割來講，R1去往R4的環回下一跳是R2，因爲是R2給的。
但是我們將所有配置配置好後，然後發現R1的下一跳不是R2，而是R3，這就是MA網段中下一跳問題。
在MA網絡中，ICMP重定向將幫助BGP學習到最佳的下一跳。
九、其他
1、軟、硬重啓：
| 配置 | 註解 |
|---|---|
| R1#debug ip bgp updates | 動態查看BGP更新包 |
| R1#clear ip bgp * | 硬重啓（慎用），重啓本地所有鄰居間的TCP會話，重建TCP會話會很慢。 |
| R1#clear ip bgp * soft [in/out] | 軟重啓，僅和本地所有鄰居間重新收發路由，不斷開任何關係，做策略很有用。 後面加in表示收路由，而out表示發路由 |
| R1#clear ip bgp 3.3.3.3 | 僅和3.3.3.3鄰居進行硬重啓 |
| R1#clear ip bgp 3.3.3.3 soft | 僅和3.3.3.3鄰居進行軟重啓 |
2、查看本地發送、接收的路由信息：
之前我們也看到，BGP的表格過大，因此需要篩選，可以使用以下配置進行篩選。
//僅查看本地發送給鄰居123.1.1.2的路由信息
R1#show ip bgp neighbors 123.1.1.2 advertised-routes
//要想查看本地從xxx.x.x.x的接收的路由，也可以。但是我們知道路由會很多的，因此我們需要配置專門的儲存空間來裝載，建議查看完成後刪除該空間
R1(config-router)#neighbor 123.1.1.2 soft-reconfiguration inbound
//查看本地從xxx.x.x.x的接收的路由
R1#show ip bgp neighbors 123.1.1.2 received-routes