HCIP(BGP基礎)

一、BGP 基礎概念

1.?網絡分類與協議定位

IGP（內部網關協議）：用于自治系統（AS）內部路由，如 RIP、OSPF、EIGRP，關注選路效率、收斂速度和資源占用。
EGP（外部網關協議）：用于 AS 之間的路由傳遞，BGP 是主流 EGP 協議，負責跨 AS 路由信息交換。

2.?自治系統（AS）

定義：由單一組織管理的網絡（含設備），通過AS 號唯一標識。
編號規則：
- 傳統 16 位 AS 號范圍：0-65535（如中國骨干網 AS 號為 4134）。
- 擴展 32 位 AS 號：解決 16 位 AS 號耗盡問題，由 IANA 管理。

3.?BGP 版本特性

BGPv4：傳遞 IPv4 路由，是最常用版本。
BGPv4+：支持 IPv6 等多網絡環境，適應復雜拓撲。

二、BGP 協議核心特性

1.?路由協議類型

路徑矢量路由協議：以 AS 為單位傳遞路由，下一跳為發送設備，不依賴算法計算路徑，僅傳遞路由表中已存在的路由。
無類別路由協議：路由條目攜帶子網掩碼，支持 CIDR（無類域間路由）。

2.?可靠性與可控性

可靠性：
- 基于 TCP（端口 179）傳輸，通過確認機制保證報文可靠交付，無需周期更新。
- 唯一使用 TCP 的路由協議，其他 IGP 多基于 UDP 或跨層封裝（如 OSPF）。
可控性：通過路徑屬性（如 AS_PATH、本地優先級 LP、MED 等）干預選路，解決 AS 間路由冗余和策略控制問題。

三、BGP 對等體（鄰居）機制

1.?對等體類型與建鄰規則

EBGP 對等體：
- 位于不同 AS，需直連建立（默認 TTL=1，僅一跳），路由傳遞時攜帶 AS_PATH 防環。
- 例：AS100 與 AS200 的邊界設備通過直連接口建立 EBGP 鄰居。
IBGP 對等體：
- 同一 AS 內，支持非直連建鄰（TTL=255），推薦使用環回接口（LoopBack）建立邏輯連接，需確保 IGP 可達。
- 例：AS 內部設備通過環回接口 IP 建立 IBGP 鄰居，需配置connect-interface指定更新源。

2.?建鄰過程與狀態機

TCP 連接建立：
- 雙方發起 TCP 三次握手，建立兩個連接，最終保留 Router ID 較小者發起的連接（Router ID 生成規則與 OSPF 一致，需唯一）。
Open 報文協商：
- 攜帶版本、AS 號、保活時間（默認 180 秒，協商取最小值）、Router ID 等參數，AS 號不一致會導致建鄰失敗。
Keepalive 確認與保活：
- 周期發送 Keepalive 報文（默認 60 秒），確認參數協商成功并維持連接活性。

四、BGP 報文類型與功能

報文類型	功能描述	關鍵字段 / 特性	發送時刻
Open	協商建鄰參數，建立對等體關系	版本、AS 號、保活時間、Router ID、可選參數（認證、路由刷新）	BGP TCP連接建立成功之后
Update	發布路由更新（新增 / 撤銷路由），攜帶路徑屬性和可達網絡信息	撤銷路由列表、路徑屬性（AS_PATH、MED 等）、NLRI（網絡層可達信息）	BGP對等體關系建立之后有路由需要發送或路由變化時向對等體發送Update報文
Keepalive	確認 Open 參數，周期保活（默認 60 秒），維持對等體連接	無有效負載，僅公共頭部	當BGP在運行中發現錯誤時,發送Notification報文將錯誤通告給BGP對等體
Notification	報告錯誤（如參數不匹配、路由無效），終止對等體關系	錯誤代碼、子代碼、錯誤數據	BGP路由器收到對端發送的Keepalive報文,將對等體狀態置為已建立,同時后續定期發送keepalive報文用于保持連接
Route-refresh	請求對等體重新發送路由（需雙方支持路由刷新功能）	用于策略變更后同步路由，減少人工干預	當路由策略發生變化時,觸發請求對等體重新通告路由

?open報文---建立BGP對等體

update報文--更新報文用來承載BGP路由信息的報文

公共頭部格式：

Marker（16 字節）：用于認證（若啟用），通常為全 0 或特定值。
Length（2 字節）：報文總長度（含頭部）。
Type（1 字節）：標識報文類型（1-5 分別對應 Open 到 Route-refresh）。

五、BGP 工作流程與狀態機

1.?狀態機階段與遷移

BGP 建鄰通過 6 種狀態機實現：

Peer狀態名稱	用途
Idle	開始準備TCP的連接并監視遠程對等體,啟用BGP時,要準備足夠的資源
Connect	正在進行TCP連接,等待完成中,認證都是在TCP建立期間完成的。如果TCP連接建立失敗則進入Active狀態,反復嘗試連接
Active	TCP連接沒建立成功,反復嘗試TCP連接
OpenSent	TCP連接已經建立成功,開始發送Open包,Open包攜帶參數協商對等體的建立
OpenConfirm	參數、能力特性協商成功,自己發送Keepalive包,等待對方的Keepalive包
Established	已經收到對方的Keepalive包,雙方能力特性經協商發現一致,開始使用Update通告路由信息

Idle--空閑狀態：在指定建立對等體對象時，監測設備是否存在路由，如果存在那么進入下一個狀態并準備建立三次握手，如果沒有路由，那么停留在idle狀態

2.?完整工作流程

路由可達性：依賴 IGP（如 OSPF、靜態路由）確保 BGP 設備間 IP 連通，為 TCP 連接建立的前提。
對等體建立：通過 TCP 三次握手和 Open/Keepalive 報文完成參數協商，生成鄰居表。
路由交換：
- 使用 Update 報文傳遞路由，攜帶 AS_PATH、MED 等屬性，存儲于 BGP 路由表。
- 僅傳遞最優路由（默認無負載均衡），路由表中標記 “>” 為優選路由。
選路與安裝：根據路徑屬性篩選最優路由，加載到全局路由表（需下一跳可達）。
連接維護：周期發送 Keepalive（默認 60 秒）；路由變化時觸發 Update，故障時發送 Notification 終止連接。

六、路由黑洞與防環機制

1.?路由黑洞問題與解決方案

問題本質：AS 內部非 BGP 設備無路由，導致控制平面可達但數據平面不可達（如 IGP 與 BGP 路由不一致）。
解決方案：
1. 全互聯 IBGP：AS 內所有設備兩兩建立 IBGP 鄰居（適用于小規模 AS）。
2. 路由反射器（RR）：通過反射器減少鄰居數量，Client 與非客戶機制優化路由傳遞（反射規則：Client→全反射，非客戶→僅反射給 Client）。
3. MPLS（多協議標簽交換）：通過標簽轉發繞過 IGP 路由缺失問題。
4. 重發布 IGP 到 BGP：將 AS 內路由注入 BGP，但需結合路由策略過濾無關路由。

2.?防環機制

EBGP 防環：
- AS_PATH 屬性：路由每經過一個 AS，其 AS 號添加到路徑列表，接收方若發現本地 AS 號在列表中則拒絕路由（核心防環手段）。
IBGP 防環：
- 水平分割原則：從 IBGP 鄰居學到的路由不轉發給其他 IBGP 鄰居。
- 路由反射器輔助防環：通過Originator ID（反射源 RID）和Cluster List（反射器 RID 列表）避免環路。
- 聯邦防環：將大 AS 劃分為小聯邦 AS（私有 AS 號 64512-65535），內部使用 EBGP 規則防環，外部統一為公共 AS 號。

七、路由發布與聚合

1.?路由發布方式

Network 命令：
- 精確發布路由表中存在的網段（需掩碼完全匹配），Origin 屬性為 “i”（IGP）。
- 例：[r1-bgp] network 1.1.1.0 24?發布直連路由，要求路由表中存在該精確路由。
重分布（Import-route）：
- 引入 IGP 路由（如 OSPF）到 BGP，Origin 屬性為 “?”（Incomplete），需結合路由策略（如 IP 前綴列表、Route-policy）過濾。
- 例：[r2-bgp] import-route ospf 1 route-policy filter?引入 OSPF 路由并過濾非目標網段。

2.?路由聚合

自動聚合：
- 僅對重分布路由有效，聚合成主類網絡（如 192.168.0.0/16），生成空接口路由防環，但靈活性低，易產生黑洞路由，默認不推薦。
手工聚合：
- 自定義聚合網段和掩碼，支持抑制明細路由（detail-suppressed）和保留 AS_PATH（as-set）。
- 例：[r1-bgp] aggregate 172.16.0.0 22 detail-suppressed as-set?聚合路由并抑制明細，保留 AS 路徑防止環路。

八、路徑屬性與選路規則

1.?關鍵路徑屬性詳解

屬性名稱	類型	傳遞范圍	選路邏輯	典型應用場景
Preferred-Value（PV）	本地屬性	不傳遞	值越大越優（華為私有，僅影響本地選路）	單設備多路徑選路策略
Local Preference（LP）	公認強制	IBGP 內傳遞	值越大越優（AS 內出口策略控制）	AS 內統一路由出口優先級
MED（多出口鑒別）	可選非過渡	EBGP 間傳遞	值越小越優（影響相鄰 AS 選路）	控制相鄰 AS 進入本 AS 的路徑
AS_PATH	公認強制	所有對等體	路徑越短越優，防環核心屬性	選路時優先選擇 AS 跳數少的路徑
Origin	公認強制	所有對等體	優先級：i（IGP）> e（EGP）> ?（Incomplete）	路由來源可信度判斷

2.?選路規則優先級（自上而下）

丟棄下一跳不可達的路由：BGP 路由表中 “* valid” 表示可用，下一跳不可達則無效。
比較 PV 值：華為設備本地屬性，值大優先（如[r4-bgp] peer 3.3.3.3 preferred-value 100）。
比較 LP 值：AS 內統一策略，值大優先（如[r3-bgp] default local-preference 200全局設置）。
本地始發路由優先：優先級順序為手工聚合 > 自動聚合 > Network > 重分布。
AS_PATH 最短優先：通過策略添加 AS 號（如apply as-path 123 additive）延長路徑，引導選路。
Origin 類型優先：i > e > ?，可通過策略修改（如apply origin igp將路由來源標記為 IGP）。
MED 值最小優先：僅在相同 AS 的 EBGP 鄰居間比較，跨 AS 比較需配置compare-different-as-med。
EBGP 路由優先于 IBGP：相同路由來源時，EBGP 路由優先級更高。
IGP 度量值最小優先：到下一跳的 IGP 路徑開銷越小越優（如 OSPF Cost）。
Cluster List 最短優先：路由反射器環境中，簇列表越短越優，避免環路。
Router ID 或對等體 IP 較小者優先：當所有屬性相同時，取設備標識較小者。

起源者ID--在一個AS內部反射路由的源頭設備的RID--當設備產生反射路由時如果沒有起源者ID 那么將添加該屬性，如果反射器反射路由時該路由已經存在起源者ID那么將僅反射

簇列表--AS_path---每經過一個反射器的反射均會添加該反射器的RID（簇ID）到簇列表中，之后設備一旦收到一條IBGP路由時，如果路由攜帶的簇ID和自身設備的簇ID一致，那么將拒絕學習該路由

九、BGP 基礎配置示例

1.?啟動 BGP 與基本參數配置

[r1] bgp 100          # 啟動BGP，指定AS號為100  
[r1-bgp] router-id 1.1.1.1  # 配置Router ID（需全局唯一）

2.?建立 EBGP 對等體（直連）

[r1-bgp] peer 12.0.0.2 as-number 200  # 對端IP為12.0.0.2，AS號為200

3.?建立 IBGP 對等體（環回接口，非直連）

[r3-bgp] peer 4.4.4.4 as-number 100    # 對端Router ID為4.4.4.4，同屬AS100  
[r3-bgp] peer 4.4.4.4 connect-interface LoopBack0  # 指定更新源為環回接口  
[r3-bgp] peer 4.4.4.4 ebgp-max-hop 255  # 允許非直連建鄰（默認TTL=1，需調整）

4.?發布路由與策略配置

Network 發布精確路由：

[r1-bgp] network 1.1.1.0 24  # 發布路由表中存在的1.1.1.0/24網段

重分布 IGP 路由并過濾：

[r2] ip ip-prefix filter permit 3.3.3.0/24  # 抓取目標網段  
[r2] route-policy filter permit node 10     # 創建路由策略  
[r2-route-policy] if-match ip-prefix filter  # 匹配目標網段  
[r2-bgp] import-route ospf 1 route-policy filter  # 引入OSPF路由并應用策略

5.?路由反射器（RR）配置

[r3-bgp] peer 2.2.2.2 reflect-client  # 將2.2.2.2設為客戶端，允許反射路由

6.?聯邦（Confederation）配置

[r2] bgp 64512          # 啟動聯邦內AS號（私有AS號）  
[r2-bgp] confederation id 2  # 聲明所屬公共AS號為2  
[r2-bgp] peer 3.3.3.3 as-number 64512  # 聯邦內IBGP鄰居使用私有AS號建鄰

十、常見問題與解決方案

下一跳不可達：
- 原因：IBGP 環境中，路由下一跳為對端環回接口 IP，若 IGP 未通告該路由則不可達。
- 解決：配置[r2-bgp] peer 3.3.3.3 next-hop-local，將下一跳修改為本地接口 IP。
IBGP 全互聯規模問題：
- 原因：AS 內設備較多時，全互聯鄰居數量呈平方級增長（N*(N-1)/2）。
- 解決：引入路由反射器（RR）或聯邦，減少鄰居數量，優化拓撲。
聚合路由環路：
- 原因：手工聚合未保留 AS_PATH，導致路由環路風險。
- 解決：聚合時添加as-set參數（如aggregate ... as-set），繼承明細路由的 AS 路徑。