BGP的基本概念和工作原理

AS的由来

l Autonomous System 自治系统，为了便于管理规模不断扩大的网络，将网络划分为不同的AS

l 不同AS通过AS号区分，AS号取值范围1－65535，其中64512－65535是私有AS号

l IANA机构负责AS号的分发

AS之间传递路由

l AS之间的连接需要使用直连链路，或者是通过运营商建立VPN进行逻辑连接

l AS之间可能是不同的组织机构，使用IGP协议（例如：OSPF协议）传递路由信息将会有安全风险

AS之间传递路由使用BGP

l 因此我们在AS之间传递路由时使用BGP协议（边界网关路由协议 Border Gateway Protocol）

l 相较IGP协议，BGP协议有以下优势：

Ø BGP基于TCP工作（端口号179），因此只要能够建立TCP连接就可以建立BGP邻居关系；

Ø BGP能够承载上万条路由条目，而IGP仅能上千条；

Ø BGP路由器只传递路由条目，不会暴露AS内的拓扑信息，更加安全；

Ø 支持MPLS/VPN协议，用于传递客户VPN路由

BGP的特征

l BGP是距离矢量路由协议，邻居之间直接传递路由，每条BGP路由都携带多种属性

l 可以使用这些属性配置路由策略，实现灵活的路由选路，这是IGP协议无法做到的

BGP协议的应用场景

l BGP协议在企业中的应用主要有以下两个场景

Ø 大型企业的内部，存在多个分支，每个分支属于一个AS，通过BGP协议在不同分支之间传递路由

Ø 企业可以与运营商之间运行BGP协议，企业与运营商之间互相传递路由

BGP的工作原理

l BGP协议报文以单播的形式发送，BGP共有5种，其中路由是承载在Update报文中

BGP的有限状态机

状态之间的转换规则

BGP对等体

l 运行BGP的路由器被称为BGP Speaker或者BGP路由器

l 两台BGP路由器之间建立的关系叫BGP对等体（Peer）也叫BGP邻居，对等体之间交换BGP路由表

l BGP的Peer分为两种：EBGP和IBGP

l EBGP Peer：位于不同AS的路由器之间的BGP邻居关系

Ø 互为EBGP Peer的路由器彼此所属的AS号不同

Ø EBGP Peer一般基于直连接口建立

Ø Neighbor命令所指定的邻居IP地址要可达，TCP连接要能够正确建立

Ø EBGP的路由管理距离为20，因为AS之间BGP比IGP更优

l IBGP Peer：同属一个AS的路由器之间建立的BGP邻居关系

Ø 互为IBGP Peer的BGP路由器属于同一个AS

Ø IBGP Peer一般基于Loopback接口建立，Peer之间可以跨越路由器，只要TCP连接要能够正确建立

Ø IBGP的路由管理距离为200，因此AS内部IGP更优

BGP的邻居表

l BGP邻居表：包含了此台BGP路由器所有的邻居，以及他们之间的状态；

l BGP默认每隔60秒发送一次BGP/TCP存活消息，保持时间为180秒

l 每台BGP路由器独立维护一张BGP路由表，包含了本地导入以及从BGP peer学习所有BGP路由；

l BGP路由表中可用、最优的路由（标记为 *>）将会加载到全局IP路由表中；

BGP路由的生成

l BGP本身不会自动产生路由，必须要将IGP的路由引入到BGP路由表中。引入的方式有2种：

BGP路由的传递

· BGP使用update报文将路由条目发送给BGP peer

· BGP传递路由遵循以下规则:

Ø 仅把BGP路由表中可用且最优(*>)的路由传递给BGP peer

Ø 从EBGP peer获得的路由,会发送给所有BGP peer(包括EBGP和IBGP)

Ø 从IBGP获得的路由默认会通告给它的EBGP peer（如果BGP同步开启则需要再判定）

BGP在AS内部的环路避免机制

l BGP作为一种D-V距离矢量路由协议，通过水平分割防止AS内部的环路

Ø 从IBGP获得的路由不向它的IBGP peer通告，以此来防止循环的发生

Ø IBGP在路由通告时也不会改变路由的下一跳，进一步防止循环的发生

l BGP同时还采用AS-Path属性来防止AS之间的环路

Ø EBGP向对等体通告路由时附加上自己的AS号存放在AS－path属性字段中，收到EBGP对等体Update报文时检查AS－path，如果发现自己的AS号则丢弃该路由，EBGP是依靠路由经过的AS路径来发现循环的

BGP的路由黑洞

l 由于在AS内部可以跨越设备建立IBGP对等体，因此会出现一些路径上的设备未运行BGP

l 这些设备由于未运行BGP，因此自然不会收到BGP传递来的路由信息

l 当有数据包经过这些设备时，因为没有相关路由信息，数据包将会被丢弃

避免路由黑洞问题的方法 —— BGP同步

l BGP协议为了防止路由黑洞问题，引入了同步机制

l 从IBGP对等体学习到的路由在成为最佳路由并向EBGP对等体通告之前必须被IGP学习到

l BGP同步默认关闭，如果开启则不会产生路由黑洞问题，但同时这些路由将无法正常使用

解决路由黑洞问题的方法

l 要想既不产生路由黑洞问题，又要使得这些路由可用，可采用以下方式：

Ø 路由重分布：把BGP的路由重发布到AS内的IGP

Ø IBGP全互联：在穿越路径上IBGP启用全连接，确保所有BGP路由过路设备都知道

Ø 使用MPLS：使用MPLS的转发机制解决穿越AS问题