CCNP7：BGP的 【特点、数据包、工作过程、路由黑洞、防环机制、配置、MA网络中下一跳问题】

CCNP7：BGP的【特点、数据包、工作过程、路由黑洞、防环机制、配置、MA网络中下一跳问题】

一、BGP、AS概述：

BGP网关路由协议是无类别路径矢量的EGP协议。

在谈BGP之前我们谈一下AS自治系统，一个自治系统就是一个范围。之所以会出现这么一个东西，是因为我们不能将全球的网络运行在一个很大的网络中。

因此我们需要将这个很大网络划分为若干个小的区域，这个小区域就是AS，然后AS内部跑IGP协议，当需要访问外部的其它区域时，这时EGP登场了，它负责每个AS之间的通信。

因此当AS号少的时候就会导致网络面积大、网络延时、卡顿。

要区别AS，那么AS一定要有编号。编号范围：0-65535，其中1-64511为公有，64512-65535为私有

这个网站每天都会更新，这个网站可以查出AS号、IPv4、IPv6部署、规划情况：CIDR Report
最底下有一个搜索引擎，我们可以查出中国所拥有的AS号。

4134-中国第一个AS号，中国电信的第一个AS号。
9929-中国网通的第一个AS号。

EGP协议的三大特性

1、可控性：EGP协议共享其它协议产生的路由，正常不关注选路。

2、可靠性：EGP使用增量更新，依靠TCP的三次握手，使用单播非直连建邻，EGP承载于IGP之上

3、AS-BY-AS，以一个AS为一跳，一个条目在AS内部属性不变（保证BGP无环的最大意义）

我们可以理解BGP协议是一个公平的重发布协议，它不生产路由，它只是路由的搬运工。

这是有关IGP、EGP的协议：

IGP	OSPF、EIGRP、RIP、ISIS、IGRP
EGP	EGP、BGP

我们说EGP，EGP是最早的AS间的协议，拥有两个版本，版本1、版本2。版本2之后就有了BGP，经过多年的使用，BGP已经到V4版本了。因此，我这里讲的也是BGPv4版。

二、BGP特点：

蓝色字体比较重要：

BGP特点：

1、无类别路径矢量，其实就是距离矢量（共享路由）的升级版，使用AS号作为跳数

2、使用单播更新来发送所有信息，基于TCP179端口工作

3、使用增量更新——仅触发无周期

4、具有丰富的属性来取代IGP中度量进行选路，使用多个参数控制协议

5、可控性——可以在进项和出项对流量实施强大的策略

6、默认BGP不被用于负载均衡，通过各种选路规则仅仅产生一条最佳路径

7、BGP支持认证和聚合（汇总）

三、BGP的数据包：

首先我们要知道的就是BGP所有的数据包是基于TCP传输。

包名	作用	详细
Open	建邻	存在hold time 和 RID，用于邻居关系建立，默认仅收发一次即可
Keeplive	保活	保活周期 1分钟，保活的是TCP会话，hold time 3分钟
Update	更新	更新包：包含路由条目：目标网络号+属性
Notification	报错	报错包会在错误信息出现时发送

四、BGP的工作过程：

BGP的工作过程：

1、首先要IP可达，也就是建邻设备间可以通讯

2、通过三次握手建立TCP的会话

3、收发BGP的Open报文，建立邻居关系生成邻居表

4、使用Update报文共享本地的路由信息给邻居，生成BGP表：表中包含所有本地发出及接收到的路由信息

5、默认将BGP表中最优路径加载于路由表中，之后收敛完成，仅Keeplive周期保活即可。

6、若存在错误的配置或策略时，BP协议将使用Notification包来进行报错。

结构突变	调整
新增	最先学习到新增网段的BGP设备，使用Update包共享条目即可。
断开	最先知道断开网段的BGP设备，使用Update包共享信息即可。
无法通讯 （设备断电）	hold time 到时时，断开邻居关系和TCP会话，然后删除所有从该邻居学习到的信息。

用个图来说明一下：

有关名词注解：
对等体：peers，在BGP中因为可以非直连建邻，故邻居也被称为对等体。
EBGP：不同AS间的BGP邻居关系，管理距离为20

IBGP：同一AS内部建立的BGP邻居关系，管理距离为200

五、BGP的路由黑洞：

1、路由黑洞：

从这个图中，我们可以看到总共有3个AS自治系统，中间的自治系统中：B、E两台设备运行了BGP，而D、C并没有运行BGP。B和E之间通过非直连建邻，它们之间的关系是IBGP。

接下来说说路由黑洞是怎样产生的：

上图在说明一个问题：当A新出现一个环回（X网段）的时候，该环回被B学习到，B通过TCP单播发给E，进而被E学习到，之后F就有了去X的路由。

当F要访问X网段的时候，比如说F要ping X网段。F的下一跳是E，在BGP中E的下一跳是B，但是路由器查表的规则是递归查询，实际流量的下一跳是C、D，接着E把流量交给C、D。

但是问题来了，C、D根本没有学习到去往X的路由，流量就会被C、D所扔掉。此时路由黑洞出现，而C、D的存在就是造成路由黑洞的主要原因。

总结一下BGP的路由黑洞的出现原因：
因为BGP协议可以非直连建邻，这样在一个AS内部就运行出现不运行BGP协议的路由，导致BGP可以邻居间正常传递路由，实现控制层面可达，但数据层面在未运行BGP协议的设备上不可达。

2、解决方案：

序号	解决方案	评价
1	最佳方案：MPLS多协议标签交换
2	物理链路全连：所有BGP设备间直连，不存在非直连建邻（直接相连俩BGP设备）	如果可以，就可以
3	邻居关系全连：所有设备运行BGP	不现实
4	将BGP路由条目重发布到IGP（纯实验环境可以考虑）	更不现实
5	tunnel：在公网中，所有走BGP的时候加上一个包头，但这就会导致整个网络很差劲。	原理上可讲通，但实际不可行

六、BGP防环机制（水平分割）：

1、EBGP水平分割：

EBGP水平分割，防止EBGP邻居间的环路。它在BGP协议的属性中存在一个AS-path属性，记录经过的每一个AS号。接收到的路由条目中，若存在本地的AS号将拒绝接收。

2、IBGP水平分割：

基于AS-BY-AS规则，一条路由在一个AS内部传递时，默认属性无变化。
IBGP水平分割规则：从一台IBGP邻居处学习到的路由不得传递给另一个IBGP邻居。

或者是下面这种情况：

注：该规则迫使全网所有BGP设备间均需要进行邻居关系建立配置，配置量几何增长，可以使用联邦、和路由反射器来打破。

七、BGP的配置：

下面的配置我会以这个图为依据，所有设备都有环回，均运行OSPF，且同在一个区域0。R5~R6之间有两根网线。

1、BGP建立邻居关系：

（1）直连的EBGP邻居关系建立：

因为单播建邻，因此建立邻居关系和宣告路由是分开进行的。

建邻是双向的，两边都要配置
//启动协议时携带真实的AS号，无多进程概念，一个设备只能配置一个AS
R1(config)#router bgp 1
//配置RID，如果不配置，则使用环回接口，最后为物理接口作为RID
R1(config-router)#bgp router-id 1.1.1.1
//直连的EBGP邻居关系建立：邻居接口的IP，及所在AS
R1(config-router)#neighbor 12.1.1.2 remote-as 2

建邻配置完成后，邻居间通过三次握手建立TCP会话：

R1#show tcp brief
TCB			Local Address		Foreign Address		(state)
6427FFF0	12.1.1.1.179		12.1.1.2.36113		ESTAB

两端均为向另一端发起TCP会话建立请求，但将随机断开一条，上面的信息说明R2是找R1建的邻。

TCP会话建立后，BGP协议将发出open报文，建立BGP的邻居关系生成邻居表

//查看BGP邻居表
R1#show ip bgp neighbors

但是由于此表过大，因此我们需要查看简表：

//查看bgp汇总信息
R1#show ip bgp summary

从图中可以看出它包含本地bgp RID，本地AS号，BGP的表版本为1，bgp 版本为4。
最右侧的State/PfxRcd表示状态：
此处的阿拉伯数字标识从该邻居处学习到的路由条目数量，此处（数字、Idle、active）若为数字也同时标识已经建立了邻居关系。

（2）IBGP邻居关系建立：

在实际网络中，IBGP邻居间一般存在多条路径，使用环回接口地址作为源、目标地址来建立邻居关系，可以同时基于多条路径传输，且邻居关系更稳定。

建邻是双向的，两边都需要配置：
R2(config)#router bgp 2 
R2(config-router)#neighbor 3.3.3.3 remote-as 2
//一旦将目标地址修改为对端环回接口，本地也需要将源地址修改为本地的环回接口。
R2(config-router)#neighbor 3.3.3.3 update-source loopback 0

比如说下图，如果以两台边界设备的接口来建立IBGP，一旦物理链路一断，它们的邻居关系就会断开。

而使用环回，就是稳定。虽然bgp的下一跳只有一个，但是流量递归以后实际走的是两条链路，还提升了链路利用率。即使断一条也没有关系，邻居关系还存在。

（3）EBGP邻居间多条链路建邻：

为了保证EBGP邻居间关系的稳定，EBGP邻居间也会存在多条链路，为了同时使用这些链路，建议使用环回接口作为源、目IP地址建立邻居关系。

建邻过程分2步：
①IP可达：
但是这里存在一个问题，使用两台设备的环回建邻，但是大家都不在相同的AS中，一般为了使IP可达，常使用静态路由。

两边都要配置静态：
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使用环回建立BGP邻居关系：

两边都需要配置：
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：
默认IBGP邻居间数据包TTL=255，EBGP邻居间TTL=1，故一旦使用环回地址建立EBGP邻居关系，那么必须修改TTL值。

//后面的数字2即表示TTL值，如果不设置则默认为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

切记：BGP协议只能逐条宣告本地路由表中的内容（不关注路由条目的产生方式），宣告时必须和表中的记录完全一致。

一旦进行了路由条目的宣告，本地就生成BGP表。BGP表中包含本地收发到的所有路由条目，基于Update发送

//查看BGP表
R1#show ip bgp

关于状态的想详细解释：

* 的位置显示	注解：
*	条目可用，可以加到路由表
r	条目不可用，不装载：标识本地路由表已经通过更好的方式获取路由。
s	条目不可用，被抑制：人为的策略限制条目的传递

其他位置	注解：
>	标识条目优秀：可以加载到路由表，可以传递给邻居。
i	该条目是从IBGP处学习到的路由。

注意：条目必须 即优且可用 才可以加表，仅优 便可传递。前提为不能被s抑制，就是没有做策略。

成为优秀的条件：
①同步问题：
本地IGP已经学习到了该BGP路由才能优，该规则的目的在于避免路由黑洞，但条件苛刻故在IOS版本12.2（8）T以上默认关闭。

R3(config)#router bgp 2 
R3(config-router)#no synchronization

②下一跳可达问题：
因为AS-BY-AS，条目在传递给IBGP邻居时，属性默认不变，故从IBGP邻居学习到的路由，下一跳不变。当路由传递给EBGP邻居时，下一跳自动修改为本地。

当存在这个问题时，R3看到的路由的下一跳是12.1.1.1，但问题是R3根本没有去往该网段的路由。

此时我们就需要让R2把路由传递给邻居R3时，修改属性中的下一跳地址为本地R2。

R2(config)#router bgp 2  
R2(config-router)#neighbor 3.3.3.3 next-hop-self

这样R3就可以加表了。
注意：这样修改下一跳为本地，只是单方向的（R2给R3），如果是从R3给R2则需要在R3上配置到R2修改下一跳为本地。

它的路由表如下：注意IBGP的度量为200。

由于存在IBGP水平分割，因此虽然R3加了表，有了路由，但是它不会给R4。因此我们需要R2和R4之间建立一个IBGP

R2、R4之间建立了IBGP邻居后，同样的需要在R2上进行配置，告诉R4修改下一跳为本地。

同理，除之前所建邻居外，还有这张图中的其他邻居也要建邻，然后也要修改下一跳为本地。而R5和R6是不受水平分割限制的，R6肯定会优，因为R5会自动修改下一跳为自己，它们之间的关系是EBGP。

八、BGP在MA网络中的下一跳问题：

这张图中，黑色线条表明了物理链路，R3、R4之间使用串线，而R1、R2、R3之间使用以太网线，它们处在MA网段。绿色线条表明IBGP关系，而蓝色线条表明了EBGP关系。

R4把它的环回传给R3、R3再传给R2、R2再传给R1，根据水平分割来讲，R1去往R4的环回下一跳是R2，因为是R2给的。

但是我们将所有配置配置好后，然后发现R1的下一跳不是R2，而是R3，这就是MA网段中下一跳问题。
在MA网络中，ICMP重定向将帮助BGP学习到最佳的下一跳。

九、其他

1、软、硬重启：

配置	注解
R1#debug ip bgp updates	动态查看BGP更新包
R1#clear ip bgp *	硬重启（慎用），重启本地所有邻居间的TCP会话，重建TCP会话会很慢。
R1#clear ip bgp * soft [in/out]	软重启，仅和本地所有邻居间重新收发路由，不断开任何关系，做策略很有用。 后面加in表示收路由，而out表示发路由
R1#clear ip bgp 3.3.3.3	仅和3.3.3.3邻居进行硬重启
R1#clear ip bgp 3.3.3.3 soft	仅和3.3.3.3邻居进行软重启

2、查看本地发送、接收的路由信息：

之前我们也看到，BGP的表格过大，因此需要筛选，可以使用以下配置进行筛选。

//仅查看本地发送给邻居123.1.1.2的路由信息
R1#show ip bgp neighbors 123.1.1.2 advertised-routes  
//要想查看本地从xxx.x.x.x的接收的路由，也可以。但是我们知道路由会很多的，因此我们需要配置专门的储存空间来装载，建议查看完成后删除该空间
R1(config-router)#neighbor 123.1.1.2 soft-reconfiguration inbound
//查看本地从xxx.x.x.x的接收的路由
R1#show ip bgp neighbors 123.1.1.2 received-routes