华为BGP路由理论知识详解(一)
首页 > HuaWei > 路由配置   作者:杭州清默网络  2016年1月18日 12:18 星期一  字号:   评论:0 条
时间:2016-1-18 12:18   评论:0 条 

一、BGP简介

边界网关协议BGPBorder Gateway Protocol)是一种实现自治系统ASAutonomous System)之间的路由可达,并选择最佳路由的距离矢量路由协议。

早期发布的三个版本分别是BGP-1RFC1105)、BGP-2RFC1163)和BGP-3RFC1267),1994年开始使用BGP-4RFC1771),2006年之后单播IPv4网络使用的版本是BGP-4RFC4271,其他网络(如IPv6等)使用的版本是MP-BGPRFC4760)。

MP-BGP是对BGP-4进行了扩展,来达到在不同网络中应用的目的,BGP-4原有的消息机制和路由机制并没有改变。MP-BGPIPv6单播网络上的应用称为BGP4+,在IPv4组播网络上的应用称为MBGPMulticast BGP

为方便管理规模不断扩大的网络,网络被分成了不同的自治系统。1982年,外部网关协议EGPExterior Gateway Protocol)被用于实现在AS之间动态交换路由信息。

但是EGP设计得比较简单,只发布网络可达的路由信息,而不对路由信息进行优选,同时也没有考虑环路避免等问题,很快就无法满足网络管理的要求。

BGP是为取代最初的EGP而设计的另一种外部网关协议。不同于最初的EGPBGP能够进行路由优选、避免路由环路、更高效率的传递路由和维护大量的路由信息。

虽然BGP用于在AS之间传递路由信息,但并不是所有AS之间传递路由信息都需要运行BGP。比如在数据中心上行的连入Internet的出口上,为了避免Internet海量路由对数据中心内部网络的影响,设备采用静态路由代替BGP与外部网络通信。

BGP从多方面保证了网络的安全性、灵活性、稳定性、可靠性和高效性:

1BGP采用认证和GTSM的方式,保证了网络的安全性。

2BGP提供了丰富的路由策略,能够灵活的进行路由选路。

3BGP提供了路由聚合和路由衰减功能用于防止路由振荡,有效提高了网络的稳定性。

4BGP使用TCP作为其传输层协议(端口号为179),并支持BGPBFD联动、BGP TrackingBGP GR,提高了网络的可靠性。

 

 

二、BGP原理

一、BGP的基本概念

1自治系统ASAutonomous System

AS是指在一个实体管辖下的拥有相同选路策略的IP网络。BGP网络中的每个AS都被分配一个唯一的AS号,用于区分不同的AS

AS号分为2字节AS号和4字节AS号,其中2字节AS号的范围为1655354字节AS号的范围为14294967295。支持4字节AS号的设备能够与支持2字节AS号的设备兼容。

 

2BGP分类

      BGP的运行方式.png

1 BGP的运行方式

如上图1所示,BGP按照运行方式分为EBGPExternal/Exterior BGP)和IBGPInternal/Interior BGP)。

1EBGP

运行于不同AS之间的BGP称为EBGP。为了防止AS间产生环路,当BGP设备接收EBGP对等体发送的路由时,会将带有本地AS号的路由丢弃。

2IBGP

运行于同一AS内部的BGP称为IBGP。为了防止AS内产生环路,BGP设备不将从IBGP对等体学到的路由通告给其他IBGP对等体,并与所有IBGP对等体建立全连接。为了解决IBGP对等体的连接数量太多的问题,BGP设计了路由反射器和BGP联盟(详情见后面)。

如果在AS内一台BGP设备收到EBGP邻居发送的路由后,需要通过另一台BGP设备将该路由传输给其他AS,此时推荐使用IBGP

 

3BGP报文交互中的角色

BGP报文交互中分为SpeakerPeer两种角色。

1Speaker

发送BGP报文的设备称为BGP发言者(Speaker),它接收或产生新的报文信息,并发布(Advertise)给其它BGP Speaker

2Peer

相互交换报文的Speaker之间互称对等体(Peer)。若干相关的对等体可以构成对等体组(Peer Group)。

 

4BGP的路由器号(Router ID

BGPRouter ID是一个用于标识BGP设备的32位值,通常是IPv4地址的形式,在BGP会话建立时发送的Open报文中携带。

对等体之间建立BGP会话时,每个BGP设备都必须有唯一的Router ID,否则对等体之间不能建立BGP连接。

BGPRouter IDBGP网络中必须是唯一的,可以采用手工配置,也可以让设备自动选取。

缺省情况下,BGP选择设备上的Loopback接口的IPv4地址作为BGPRouter ID。如果设备上没有配置Loopback接口,系统会选择接口中最大的IPv4地址作为BGPRouter ID。一旦选出Router ID,除非发生接口地址删除等事件,否则即使配置了更大的地址,也保持原来的Router ID

 

 

二、BGP工作原理

BGP对等体的建立、更新和删除等交互过程主要有5种报文、6种状态机和5个原则。

1BGP报文

BGP对等体间通过以下5种报文进行交互,其中Keepalive报文为周期性发送,其余报文为触发式发送:

1Open报文:

用于建立BGP对等体连接。

2Update报文:

用于在对等体之间交换路由信息。

3Notification(通告)报文:

用于中断BGP连接。

4Keepalive报文:

用于保持BGP连接。

5Route-refresh(刷新)报文:

用于在改变路由策略后请求对等体重新发送路由信息。只有支持路由刷新(Route-refresh)能力的BGP设备会发送和响应此报文。

 

2BGP状态机

      BGP对等体交互过程.png

1 BGP对等体交互过程

如上图1所示,BGP对等体的交互过程中存在6种状态机:空闲(Idle)、连接(Connect)、活跃(Active)、Open报文已发送(OpenSent)、Open报文已确认(OpenConfirm)和连接已建立(Established)。在BGP对等体建立的过程中,通常可见的3个状态是:IdleActiveEstablished

1Idle状态是BGP初始状态。

Idle状态下,BGP拒绝邻居发送的连接请求。只有在收到本设备的Start事件后,BGP才开始尝试和其它BGP对等体进行TCP连接,并转至Connect(连接)状态。

Start事件是由一个操作者配置一个BGP过程,或者重置一个已经存在的过程或者路由器软件重置BGP过程引起的。

任何状态中收到Notification(通告)报文或TCP拆链通知等Error事件后,BGP都会转至Idle状态。

 

2、在Connect(连接)状态下,BGP启动连接重传定时器(Connect Retry),等待TCP完成连接。

如果TCP连接成功,那么BGP向对等体发送Open报文,并转至OpenSent状态。

如果TCP连接失败,那么BGP转至Active(活跃)状态。

如果连接重传定时器超时,BGP仍没有收到BGP对等体的响应,那么BGP继续尝试和其它BGP对等体进行TCP连接,停留在Connect状态。

 

3、在Active状态下,BGP总是在试图建立TCP连接。

如果TCP连接成功,那么BGP向对等体发送Open报文,关闭连接重传定时器,并转至OpenSent状态。

如果TCP连接失败,那么BGP停留在Active状态。

如果连接重传定时器超时,BGP仍没有收到BGP对等体的响应,那么BGP转至Connect状态。

 

4、在OpenSent状态下,BGP等待对等体的Open报文,并对收到的Open报文中的AS号、版本号、认证码等进行检查。

如果收到的Open报文正确,那么BGP发送Keepalive报文,并转至OpenConfirm状态。

如果发现收到的Open报文有错误,那么BGP发送Notification报文给对等体,并转至Idle状态。

 

5、在OpenConfirm状态下,BGP等待KeepaliveNotification报文。如果收到Keepalive报文,则转至Established状态,如果收到Notification报文,则转至Idle状态。

 

6、在Established状态下,BGP可以和对等体交换UpdateKeepaliveRoute-refresh报文和Notification报文。

如果收到正确的UpdateKeepalive报文,那么BGP就认为对端处于正常运行状态,将保持BGP连接。

如果收到错误的UpdateKeepalive报文,那么BGP发送Notification报文通知对端,并转至Idle状态。

Route-refresh报文不会改变BGP状态。

如果收到Notification报文,那么BGP转至Idle状态。

如果收到TCP拆链通知,那么BGP断开连接,转至Idle状态。


3BGP对等体之间的交互原则

BGP设备将最优路由加入BGP路由表,形成BGP路由。BGP设备与对等体建立邻居关系后,采取以下交互原则:

1、从IBGP对等体获得的BGP路由,BGP设备只发布给它的EBGP对等体。

2、从EBGP对等体获得的BGP路由,BGP设备发布给它所有EBGPIBGP对等体。

3、当存在多条到达同一目的地址的有效路由时,BGP设备只将最优路由发布给对等体。

4、路由更新时,BGP设备只发送更新的BGP路由。

5、所有对等体发送的路由,BGP设备都会接收。

 

4BGP引入IGP路由

BGPIGP在设备中使用不同的路由表,为了实现不同AS间相互通讯,BGP需要与IGP进行交互,即BGP路由表和IGP路由表相互引入。

BGP协议本身不发现路由,因此需要将其他路由引入到BGP路由表,实现AS间的路由互通。

当一个AS需要将路由发布给其他ASAS边缘路由器会在BGP路由表中引入IGP的路由。为了更好的规划网络,BGP在引入IGP的路由时,可以使用路由策略进行路由过滤和路由属性设置,也可以设置MED值指导EBGP对等体判断流量进入AS时选路。

BGP引入路由时支持ImportNetwork两种方式:

1Import方式是按协议类型,将RIPOSPFISIS等协议的路由引入到BGP路由表中。为了保证引入的IGP路由的有效性,Import方式还可以引入静态路由和直连路由。

2Network方式是逐条将IP路由表中已经存在的路由引入到BGP路由表中,比Import方式更精确。

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