bgp协议原理及配置_bgp协议配置

【干货】万字详解BGP路由技术原理及配置命令！ 　　本文大纲：一、BGP的概念1、自治系统是什么？2、动态路由分类3、BGP的特征二、BGP的工作原理1、BGP邻居关系2、通告BGP路由的方法3、BGP对等体的交互原则4、更新源建立邻居关系5、保证IBGP下一跳可达6、EBGP多跳7、控制BGP选路8、BGP的选路原则三、BGP的配置实例1、AS之间、AS内部建立邻居关系2、使用BGP协议宣告网段3、控制路由选路的多个方法4、向BGP注入本地路由条目5、建立非直连的EBGP邻居关系四、配置总结 　　原文链接：【干货】万字详解BGP路由技术原理及配置命令！ 　　BGP的概念及属性实在是太多太多，并且一般只有运营商才会使用BGP路由协议，这篇文章主要将BGP涉及到的概念写下来，并不会写的太深入（好吧，我懒），其实了解大概BGP的大概工作原理，那么在排错时将会容易一些，不废话了。 　　一、BGP的概念 　　BGP（Border Gateway Protocol，边界网关协议）是一个距离矢量路由协议，和传统的基于下一跳的IGP协议不同，它是基于AS（自治系统）的协议。BGP属于外部网关路由协议，它解决的是AS之间的选路问题，也正是这样，它更适合用于互联网。BGP的关键在于理解BGP的报文，邻居的建立、BGP路由属性、选路原则等。 　　01自治系统是什么？ 　　自治系统（autonomous system，简称“AS”），是由同一个技术管理机构管理，使用统一选路策略（运行同一动态路由协议）的一组路由器的集合。自治系统的编号取值范围是1~65535。其中1~64511是互联网上注册的公有AS号类，类似于公有IP地址，是全球唯一且不可重复使用的；64512~65535是私有AS号，类似于私有IP地址，可以重复使用但是互联网上不可见。 　　02动态路由分类 　　动态路由协议有很多分类方法，按自治系统分类、按协议类型分类是最常用的两种。 　　1、按自治系统分类： 　　IGP：内部网关路由协议，主要包含RIP、OSPF、ISIS、EIGRP（思科私有协议）。IGP路由协议运行在AS内部，解决的是AS内部的选路问题。主要作用是发现、计算路由。 　　EGP：外部网关路由协议，通常就是指BGP，它运行在AS与AS之间，解决的是AS之间的选路问题。BGP的主要作用是控制路由条目的传播和选择最优路由。 　　一般会先使用IGP协议在自治系统内部计算和发现路由条目，再通过BGP协议将IGP协议产生的路由传递至其他的AS（自治系统）。 　　03BGP的特征 　　BGP解决的是AS之间的路由学习问题，当今互联网是全球互联，在中国，互联网运营商有移动、电信和联通。每个公司都有自己的自治系统，并且内部运行IGP协议。但是互联网又要求互联，所以通过BGP就可以在电信和联通等之间学习对方的AS内部路由，使电信和联通的用户之间互相通信。 　　BGP具有以下特征：传输协议：TCP，端口号179BGP是外部路由协议，用来在AS之间传递路由信息是一种增强的路径矢量路由协议拥有可靠的路由更新机制具备丰富的Metric（一种度量标准）度量方法无环路协议设计为路由条目附带多种属性信息支持CIDR（就是支持子网划分后地址域间选路）丰富的路由过滤和路由策略无需周期性更新路由更新时只发送增量路由周期性发送KeepAlive（保活）报文以保持 TCP连通性 　　二、BGP的工作原理 　　BGP是跨公网、跨AS（自治系统）的路由协议，可以在AS之间学习路由。BGP的动态学习路由也是基于邻居，只有邻居关系正常，BGP才可以正常工作。 　　01BGP邻居关系 　　运行BGP的路由器通常被称为BGPSpeaker（发言者），相互之间传递报文的speaker之间互称为对等体（peer）。BGP邻居关系的建立、更新和删除是通过对等体之间的5种报文、6种状态机和5个表等信息来完成，最终形成BGP邻居。 　　（1）BGP报文类型及作用： 　　BGP报文头中的type定义了BGP的报文类型。BGP对等体之间通过5种报文进行路由信息的交互，5种报文分别有：Open、Update、Notification、KeepAlive和Route-Refresh。Open报文：是TCP连接建立后发送的第一个报文，用于建立BGP对等体之间的连接关系，主要包括BGP版本、本地AS编号、Holdtime（维持时间）等信息。update报文：update报文用来在BGP对等体之间更新路由信息，update报文可以通告多条属性相同的可达路由信息，也可撤销多条不可达路由信息。Notification报文：当BGP检测到错误状态时，立刻向对等体发出Notification报文，之后BGP连接就会立即中断。不管当前BGP状态处于何种状态，只要收到Notification报文就会返回idle状态。Route-Refresh报文：用来告知对等体本地所支持路由的刷新能力，在所有BGP路由器拥有Route-Refresh能力的情况下，如果BGP入口路由策略发生了变化，本地BGP路由器会向对等体发送Route-Refresh报文，收到此消息的对等体会将其路由信息重新发给本地BGP路由器。KeepAlive报文：该报文在对等体之间周期性发送，用以保持连接的有效性，类似于OSPF协议中的hello包。 　　（2）BGP状态： 　　BGP状态描述的是BGP邻居的建立过程，BGP状态共有六种，分别是Idle（空闲）、Connect（连接）、Active（活动）、OpenSent（打开发送）、OpenConfirm（打开确认）和Established（建立成功）。Idle状态：BGP拒绝任何进入的连接请求，Idle状态是BGP的初始状态。Connect状态：该状态下，BGP等待TCP连接的建立完成后在决定后续操作。Active状态：该状态下，BGP将尝试进行TCP连接的建立，是BGP的中间状态。OpenSent状态：该状态下，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、Holdtime等进行检查。OpenConfirm状态：在该状态下，BGP等待KeepAlive或Notification报文。Established状态：在该状态下，BGP可以在对等体之间交换所有报文，也是BGP正常工作的状态。 　　在BGP对等体建立的过程中，通常可见的三种状态是Idle、Active、Established。BGP对等体双方的状态必须都为Established，BGP邻居关系才能成立，双方通过Update报文交换路由信息。 　　（3）BGP数据库： 　　BGP数据库是BGP正常工作所需要的存储空间，基于保存的内容不同，可分为以下几种：IP路由表（IP-RIB）：全局路由信息库，包括所有最优的IP路由信息。BGP路由表（Loc-RIB）：BGP路由信息库，包括本地BGP Speaker通告的路由信息，将其中最优路由添加到IP路由表中。注意：先要BGP路由表、若BGP路由表中不是最优路由，则无法在IP路由表中可见。邻居表：对等体邻居清单列表，包括对等体两端的邻居信息即邻居列表。Adi-RIB-In：对等体宣告给本地Speaker的未处理的路由信息库。Adj-RIB-Out：本地Speaker宣告给指定对等体的路由信息库。 　　（4）BGP邻居关系类型： 　　在BGP中大致可分为两种邻居关系：IBGP邻居和EBGP邻居。IBGP：同一个AS内部的BGP邻居关系，IBGP邻居通常是指运行BGP协议的对等体两端均在同一个AS域内，属于同一个BGP AS内部。EBGP：AS之间的BGP邻居关系，EBGP邻居通常是指运行BGP协议的对等体两端分别在不同的AS内。 　　BGP邻居的AS号和本端的AS号相同就为IBGP（邻居），不同就是EBGP邻居。 　　IGP（内部网关协议，如OSPF）建立邻居一般要求三层设备直连，并且通过广播或组播建立邻居关系。而BGP（外部网关协议）的邻居关系是基于TCP的，也就是说只要让TCP/IP可达，无论是否直连，BGP对等体彼此之间就可以建立邻居关系。所以BGP建立邻居之前首先要考虑的就是对等体之间的路径可达（是否存在路由，可以ping通）。务必要通过IGP或者静态路由使对等体两端互通。 　　02通告BGP路由的方法 　　BGP路由是通过BGP命令通告而成的，而通告BGP路由的方法有两种：network和Import。 　　（1）network方式： 　　使用network命令可以将当前设备路由表中的路由（非BGP）发布到BGP路由表中并通告给邻居，和OSPF中使用network命令的方式大同小异，只不过在BGP宣告时，只需要宣告网段+掩码数即可，如：network 12.12.0.0 16。 　　（2）Import方式： 　　使用Import命令可以将该路由器学到的路由信息重分发到BGP路由表中，是BGP宣告路由的一种方式，可以引入BGP的路由包括：直连路由、静态路由及动态路由协议学到的路由。其命令格式与在RIP中重分发OSPF差不多。 　　03BGP对等体的交互原则 　　BGP设备会将最优路由加入BGP路由表，形成BGP路由。BGP设备与对等体建立邻居关系后，采用以下交互原则：从IBGP对等体获得的BGP路由，BGP设备只传递给它的EBGP对等体。从EBGP对等体获得的BGP路由，BGP设备传递给它所有EBGP和IBGP对等体（对等体是IBGP只能传递一跳，对等体是EBGP则不限制）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路由更新时，BGP设备只发送更新的BGP路由所有对等体发送的路由，BGP设备都会接收所有EBGP对等体在传递过程中下一跳改变所有IBGP对等体在传递过程中下一跳不变（需要特别注意）默认EBGP传递时 TTL值为1（需要特别注意）默认IBGP传递时 TTL值为255 　　04更新源建立邻居关系 　　这个概念说白了就是在指定对等体时，使用对方的loopback口，因为该接口比任何物理接口都要稳定，只要设备在运行，loopback口就不会关闭，只要有一条链路可以和对方的loopback地址通信，就不会造成BGP状态的改变，若使用物理接口，一旦这个物理接口down掉，那么BGP也就完了，所以这种使用loopback口建立BGP邻居的方法称为更新源建立邻居，通常会在同一个AS内使用冗余链路来确保BGP的稳定性。（若在不同AS内使用对端路由器的loopback地址来建立邻居关系，需要改变两个路由器上的TTL值，具体解释请参考博文末尾的配置总结） 　　

　　如在上图中，三个路由器同在AS 100区域中，若R1和R3要使用更新源建立邻居关系，那么配置如下： 　　R1路由器： 　　R3路由器（相关命令解释参考R1路由器的配置）： 　　注意：本地loopback接口先要让对等体可达（就是可以ping通对方的loopback地址），需要手动添加对等体环回接口的路由条目或者使用OSPF、RIP等自动学习对方环回接口的路由。 　　05保证IBGP下一跳可达 　　在AS边缘的BGP设备，会接收到它的EBGP对等体邻居传递过来的BGP路由信息。上面说过：所有EBGP对等体在传递过程中下一跳改变， 所有IBGP对等体在传递过程中下一跳不变。上个图来直观的说一下： 　　

　　图中，用A——J分别来代替路由器的接口IP地址，结合所有EBGP对等体在传递过程中下一跳改变， 所有IBGP对等体在传递过程中下一跳不变这个结论，可以看到图中存在什么问题（自己看图理解吧，是在是懒癌晚期，不想解释了），就是图中R3路由器以后的路由器收到的路由条目中的下一跳是错误的，解决办法就是在R3和R5路由器上对R4和R6宣称下一跳为它自己，然后就会发现，R4学到的下一跳地址是E。R6学到的下一跳就是I。这只是解决了R1宣告路由时出现的问题，那么如果现在R6又宣告了一条路由，就还需要在R4和R2路由器上对R3和R1宣称下一跳为它自己。这样才算保证了IBGP的下一跳可达。 　　配置如下（就拿一个路由器来举例，前三条配置命令的解释可以参考上面的注释，主要是最后一条命令，来改变路由的下一跳）： 　　06EBGP多跳 　　这个好理解，由于默认BGP中EBGP邻居之间的TTL值为1，（TTL，数据包的生命周期值，每经过一个路由器该值会-1，当该值为0后，数据包将会被丢弃）。若EBGP对等体非直连（通信时需要经过一个以上的路由器，TTL值就不够用了），TTL值限制会使非直连的对等体无法正常建立邻居关系，所以需要用EBGP多跳的命令来解决非直连的邻居关系。如下图，若不配置EBGP多跳，那么R1和R3将无法正常建立邻居关系： 　　

　　配置上图中的R3路由器多跳（R1路由器也需要进行类似的配置，进而改变TTL值，这里只拿R3为例）： 　　R3 配置如下： 　　07控制BGP选路 　　BGP协议包含很多路由属性，这些属性可以非常灵活的控制BGP的选路。 　　BGP的属性分为共有必遵，公认任意、可选过渡可选非过渡四大类，如下表为BGP的属性及对应的分类：

　　（1）公有必遵：所有BGP路由器都可以识别，且必须存在update报文中。 　　（2）公有任意：所有BGP路由器都可以识别，但不要求必须存在于update报文中，可以根据具体情况来决定是否添加到Update报文中。 　　（3）可选过渡：BGP路由器可以选择是否在Update报文中携带这种属性。接收的路由器如果不识别这种属性，可以转发给邻居路由器（这就是过渡的含义），邻居路由器可能会识别并使用这种属性。 　　（4）可选非过渡：BGP路由器可以选择是否在Update报文中携带这种属性。在整个路由发布的路径上，如果部分路由器不能识别这种属性，可能会导致该属性无法发挥作用。因为接收的路由器如果不识别这种属性，将丢弃这种属性，而不再转发给邻居路由器。 　　BGP属性的介绍： 　　BGP常用的属性有：Origin、AS-PATH、Next-Hop、Local-Perf和MED等。 　　（1）Origin（起源）属性：属于公有必遵，用来定义路径信息的来源，其作用是标记一条路由是怎么成为BGP路由的。它有以下三种类型： 　　IGP（I）：优先级最高，通过Network命令注入BGP路由表的路由，其Origin属性为IGP。 　　EGP（e）：优先级次之。通过EGP得到的路由信息，其Origin属性为EGP。 　　Incomplete（？）：优先级最低。通过其他方式学习到的路由信息。如BGP通过Import-route命令重分发引入的路由，其Origin属性为Incomplete。可以使用 display bgp routing-table 命令查看，将显示在最后一列，其列名是Path/Ogn 　　（2）AS-PATH（AS路径）属性：该属性按照矢量顺序记录某条路由从本地到目的地址要经过的所有AS编号，在接受路由时，设备如果发现AS-PATH列表中有本AS号，则不接收该路由，从而避免了AS间的路由环路。 　　若在查看BGP路由表时，看到了AS编号，如（100,200,300），则表示该路由条目是经过了AS300、AS200和AS100传播到本设备，其中AS100是离本设备最近的AS。 　　（3）Next-Hop（下一跳）属性：又回到保证IBGP下一跳可达这个问题了，这么说吧，在前面提到的保证IBGP下一跳可达，就是利用了Next-Hop属性，不解释了。 　　（4）Local-Perf属性：用来标识BGP路由的优先级，，用于判断流量离开AS时的最佳路由。当BGP的设备通过不同的IBGP对等体得到目的地址相同但是下一跳不同的多条路由时，将选择优先级Local-Perf属性值较高的路由。Local-Perf属性仅在IBGP对等体之间有效，不会通告给其他AS，本地优先级在AS内部传递，数值越高越优先。默认优先级为100，可以手动更改。下面是我在网上找到的一个配置图（可以使用ACL来定义一些流量，也可以直接修改本地的优先级，下图是基于ACL来对不同网段设置不同的优先级）。

　　（5）MED属性：用于判断流量进入邻居AS时的最佳路由，当一个运行BGP的设备通过不同的EBGP对等体得到目的地址一样但是下一跳不同的多条路由时，在其他条件相同的情况下，将选择MED 值较小者作为最佳路由，用来改变下游的选路。 　　MED属性仅在相邻两个AS之间传递，收到此属性的AS一方不会再将其通告给其他任何第三方AS。MED属性可以手动配置，默认为0，具体配置看图吧： 　　

　　在RT3上配置如下可以控制AS200中两个路由器的选路： 　　

　　08BGP的选路原则 　　BGP 选路原则（1）若去往目的网络的路由下一跳不可达，则可以忽略此路由（2）Preferred-Value优先级以数值高的路由优先（3）Local-Preference优先级以数值高的路由优先（4）聚合路由优先级高于非聚合路由（5）本地手动聚合路由的优先级高于本地自动聚合的路由（6）本地通过Network命令引入的路由的优先级高于本地通过Import-route命令引入的路由（7）AS路径长度最短（最少个数）的路径优先级高（8）比较Origin属性，IGP优先级高于EGP，EGP优先级高于Incomplete（9）选择MED优先级较小的路由（10）EBGP路由优先级高于IBGP路由（11）BGP优先选择到BGP下一跳的IGP度量低的路径当以上全部相同，则为等价路由，可以负载分担（注：AS-PATH必须一致），当负载分担时，以下3条原则无效（12）比较Cluster-List长度，短者优先（13）比较Originator_ID(如果没有Originator_ID，则用Router ID比较)，选择数值较小的路径（14）比较对等体的IP地址，选择IP地址数值最小的路径 　　三、BGP的配置实例 　　上面的BGP理论啰嗦了那么多，其实真正的配置倒很简单（这也符合网络的特色），来个实验图配置一下吧！网络拓扑如下： 　　

　　01需求如下 　　1、AS 200内部使用OSPF协议使AS 200内部互通，并在AS 200内部各个路由器上都运行BGP协议（R1和R2、R3建立邻居关系，R4和R2、R3及R5建立邻居关系，），各个AS之间运行BGP协议。 　　2、分别在R1和R5使用BGP协议宣告21.0.0.0/24和20.0.0.0/24，使所有路由器学到这两条路由信息。 　　3、通过BGP的属性控制选路，实现PC 1→R1→R2→R4→R5→PC 2→R5→R4→R3→R2→R1→PC 1的路由通信。顺便将多个控制选路的方法测试一下。 　　4、在R2、R3和R4路由器上分别向BGP协议中注入本地的OSPF路由信息，使全网互通（虽然在第三个要求实现了控制路由选路，但是并不意味着PC1可以ping通任何一个路由器，比如R2）。 　　5、为了引出EBGP多跳的配置，尝试一下R1和R4直接建立对等体关系。 　　02开始配置 　　1、自行配置各个PC、路由器物理接口及loopback接口的IP地址（我是懒癌晚期患者，请多多担待），路由器IP配置参考： 　　2、配置AS 200内部的OSPF路由协议： 　　R2路由器配置如下： 　　R3路由器配置如下（相应注释请参考R2）： 　　R4路由器配置如下（相应注释请参考R2）： 　　3、开始配置BGP，使相应路由器为邻居关系： 　　R1配置如下： 　　由于配置BGP时，很多重复性的命令，所以，没有特别不一样的配置时，就不写注释了 　　R2配置如下： 　　R3配置如下： 　　R4配置如下： 　　R5配置如下： 　　现在BGP的邻居关系已经建立完成，可以通过以下命令查看： 　　至此，PC 1已经可以和PC 2进行通信了，当然是BGP协议做的咯，但是现在除了非直连网段及AS 200内部路由器以外，也只有PC1和PC2可以通信，如PC1并不能ping通R2路由器。 　　4、开始做第三个需求，通过BGP的属性控制选路，实现PC 1→R1→R2→R4→R5→PC 2→R5→R4→R3→R2→R1→PC 1的路由通信。 　　先使用tracert命令查看PC1和PC2通信时的路由，看看都是经过哪个路由器。 　　PC1到达PC5所经过的路由器如下： 　　PC5到达PC1所经过的路由器如下： 　　来吧，开始配置选路问题（共三个方法可实现）： 　　实现方法1：修改Local-Perf属性来改变R3路由器的优先级 　　在R3路由器上配置如下： 　　此时再查看PC5到达PC1所经过的路由器，就发现中间不经过R2路由器，而经过了R3路由器到达的PC1，如下： 　　实现方法2：使用AS-PATH属性控制选路 　　为了还原最初走R2的效果，需要清除上一步R3路由器配置的Local-Perf属性，在R3路由器执行以下命令进行删除： 　　删除后，稍等会可以自行查看，PC2和PC1时是否又恢复了走R2路由器而不走R3。 　　然后在R2路由器修改AS-PATH属性（就是让R2路由器在向R4路由器通告21.0.0.0网段时，告诉R4经过了好多区域，当然，这些区域是虚造出来的，这个区域数肯定比R3所经过的区域数多，所以R4就会选择走R3而不走R2，因为要走最优路径嘛）： 　　R2配置如下： 　　现在在PC2再测试一下，会发现又开始走R3路由器了： 　　实现方法3：使用MED属性控制选路 　　在一开始测试过，PC1去往PC5是经过R2路由器，而不是R3路由器，那么现在就增加R2路由器的MED属性并通告给R1路由器，使它经过R3路由器而不是R2路由器。 　　在PC1测试一下： 　　已经改走R3路由器了，说明配置生效，通过这三个选路的实现方法不难发现，BGP控制选路主要都是通过BGP属性值来调整完成的。BGP包含大量的属性，而这些属性直接影响着选路，所有BGP比IGP具有更强大的控制能力。 　　5、第四个需求：在R2、R3和R4路由器上分别向BGP协议中注入本地的OSPF路由信息，使全网互通。 　　R2路由器： 　　其余路由器配置基本一致： 　　R3： 　　R4： 　　自行查看各路由器的路由条目验证吧！文章末尾有相关查看命令。 　　6、第五个需求：尝试一下R1和R4直接建立对等体关系。 　　R1配置如下： 　　R4配置如下 　　查看验证（可能需要等一会才可建立邻居成功，等待时间不会超过两分钟） 　　相关查看命令： 　　四、配置总结 　　在配置过程中需要注意以下几点，以免出现错误：1、在建立邻居关系，指定对端路由器地址前，务必保证可以ping通对端路由器。2、AS内部建立BGP邻居关系时，最好指定对方的Loopback地址，但不要忘记更新源，参考命令：“ [R3-bgp]peer 4.4.4.4 connect-interface LoopBack 0 ” 。3、若在AS内部有一个以上的的路由器运行着BGP协议，对于AS内部来说，这也是IBGP协议，不要忘记更改下一跳的属性，也就是前面提到的“保证IBGP下一跳可达”，命令参考：“[R4-bgp]peer 2.2.2.2 next-hop-local”4、前面说到，若在两个不同AS区域的路由器上建立邻居关系，哪怕这两个路由器是直连的，也要改变它的TTL值，目的是让路由器之间用来建立邻居关系的数据包，可以多经过几个路由器，再被丢弃。因为虽然不同AS的路由器是直连的，只有一跳即可，但是由于指定的是对端路由器的loopback地址，loopback地址的网段肯定与路由器直连的网段不是同一个网段，路由器收到该数据包后就把它当成另一个路由器上的地址了。所以在两个AS间建立邻居关系时，一定要改变它的跳数，IBGP之间建立邻居关系就不用改变TTL值了，因为在IBGP中，数据包的TTL值默认为255。改变TTL值的参考命令：“ [R1-bgp]peer 34.1.1.4 ebgp-max-hop 2 ”这条命令，需要跳几下就把数值设置为几就行，可以比实际跳数大，但是不能比实际跳数小。