BGP-学习宝典-笔记完整版.pptx

TanFei2011年12月 BGP学习宝典 目录Contents BGP概述BGP工作原理BGP报文详解BGP选路 BGP概述BGP工作原理BGP报文详解BGP选路 BGP协议的产生 网络收敛状态 实现全网信息可达路由条目数量惊人 一台路由拥有10万乃至100万路由条目 如果网络发生中断 或者不断的变化 对整个互联网造成的巨大动荡 最终造成路由信息不同步 互联网中 一个网络的中断与恢复 没有必要通告给网络中数以万计的路由器此外网络中的路由需要实施路由策略网络中需要部署MPLSVPN 自治系统 什么是自治系统 AS 自治系统指由同一个技术管理机构管理 使用内部路由策略的一些路由器的集合 每个自治系统都有唯一的自治系统编号 自治系统的编号范围是1到65535 其中1到65411是注册的因特网编号 65412到65535是私有编号 为什么引入自治系统这一概念 引入自治系统的基本思想就是通过不同的编号来区分不同的自治系统 AS将一台路由器的路由更新限制在一定的范围内 最终达到收敛的状态自治系统内部的路由协议 IGP如OSPF IS IS RIP EIGRP cisco专有 自治系统之间的路由协议 BGP如 EGP BGP 不采用RIP OSPF的原因 RIP记录的只有下一跳 没有真正定义到目的地的完整路径 RIP跳数上限只有16 不适合较大规模网络OSPF的LSDB随网络规模的增加成几何数增长 BGP的提出是面向AS之间的路由选择 BGP是基于路径向量路由的思想 但从设计上避免了环路的产生 BGP要给出到目的地的完整路径 不关心跳数 量度 而是关心所要经过的自治系统 BGP协议基本思想 BGP协议基本思想 BGP是作为EGP路由协议 主要用来在AS之间传递路由信息在AS之间是一种距离矢量的路由协议 应用特定的属性避免环路的发生路由信息携带丰富的属性传送协议 TCP 端口号179支持CIDR 无类别域间选路 路由更新 只发送增量路由信息丰富的路由过滤和路由策略 BGP概述BGP工作原理BGP报文详解BGP选路 BGP工作机制 传输AS 多出口AS STUBAS BGP问题 1 既然BGP用于AS之间的通信 为什么BGP对等体还有内外之分呢 IBGP用于承载外部EBGP更新 使它可以在AS内部通过BGP传输 BGP数据结构 BGP邻居表 记录BGP对等体信息BGP表 记录到达目标网络所有的路径信息 以及每条BGP更新的属性路由表 到达目标网络的最佳路由 2 为什么在有IBGP的情况下 还需要IGP呢 需要IGP解析BGP对等体的可达性 保证TCP连接可以建立 IBGP关系也可以建立 BGP使用原则 多条路径时 BGPSpeaker选择最优的路径给自己使用 BGPSpeaker只把自己使用的路由通告给相邻体 BGPSpeaker把从EBGP获得的路由向所有相邻体通告 包括EBGP和IBGP BGPSpeaker从IBGP获得的路由不向它的IBGP相邻体通告 BGPSpeaker从IBGP获得的路由是否向它的EBGP相邻体通告要看IGB与BGP的同步情况而定 连接一建立 BGPSpeaker把自己所有的BGP路由通告给新的相邻体 协议报文 邻居状态机 BGP协议状态机 建立邻居过程 BGP概述BGP工作原理BGP报文详解BGP选路 BGP报文详解 Marker 16字节 用于标明BGP报文边界 所有比特均为 1 Length 2字节 BGP消息总长度 包括报文头在内 以字节为单位 从Marker算起 Type 1字节 BGP消息的类型 其取值从1到5 分别表示Open Update Notification Keepalive和Route refresh消息 BGP报文详解 Open消息Update消息Keepalive消息Notification消息Router refresh消息其他BGP特性 Open消息 Version BGP的版本号 对于BGP 4来说 其值为4 Myautonomoussystem 本地AS号 AS号可以确定是EBGP连接还是IBGP连接 Holdtime 保持时间 在建立对等体关系时两端要协商Holdtime 并保持一致 如果在这个时间内未收到对端发来的Keepalive消息或Update消息 则认为BGP连接中断 RFC规定两种实现 一种采用本地配置和收到的OPEN较小值进行协商 不过这个值为3 另一种是如果holdtime不一致则断开连接 BGPidentifier BGP标必须为0或者最小识符 以IP地址的形式表示 用来识别BGP路由器 OptParmLen OptionalParametersLength 可选参数的长度 如果为0则没有可选参数 Optionalparameters 可选参数 用于多协议扩展 MultiprotocolExtensions 等功能 Open消息 Optionalparameters 该字段为TLV格式 总长度在OptParmLen中 RFC1711中只定义了一种认证格式parameters type为1 AuthenticationData Auth Code Auth Code 是指认证系统AuthenticationData 该部分包括认证数据 长度由code决定 Open消息 CapabilitiesAdvertisement CA Capabilitiesadvertisement OptionalParametertype为2 结构为Code length Value 也是个TLV结构 该部分的作用是向BGP对等体通告所支持的Capabilities 以便进行协商 如果对端不支持CA协商 则在收到包含CA属性OPEN报文后 回应一个带有error的NOTIFICATIONmessage 其中subcode字段置为Unsupported 之后会重新进行BGP连接的发起 这次发送的OPEN报文中不携带CA属性 如果对端支持部分CA 也会在受到CA属性后 回应带有error的NOTIFICATIONmessage 其中subcode字段置为Unsupported 并且消息中包括其所不支持的CA类型 此时并不需要重新进行BGP的连接 CapabilityCodevalue 0为保留 RFC2434中规定1 63为IETF规定 64 127用作IANA 采用FCFS的策略定义 128 255为私有 MultiprotocolExtensionsBGP AFI 协议族标记 0和65535保留 1为IPv4 2为IPv6 4为HDLC 10为X 25 11为IPXReserved 保留位 全0 SAFI 全称为SubsequentAddressFamilyIdentifier 并发地址族标识 本字段携带包含在属性中的网络层可达信息 NLRI 类型的补充信息 主要取值如下1 网络层可达信息NLRI为单播unicast2 网络层可达信息NLRI为组播multicast3 网络层可达信息NLRI为both 单播和组播 BGP扩展 MP BGP 传统的BGP 4只能管理IPv4单播路由信息 对于使用其它网络层协议 如IPv4组播 IPv6单播 组播 的应用 在跨自治系统传播时就受到一定限制 为了提供对多种网络层协议的支持 IETF对BGP 4进行了扩展 形成MP BGP 所有的用户私有网络在被BGP传递时 都加入了RD 路由区分符 BGP要支持这些RD的传递 也需要多协议的BGP MP BGP BGP 4使用的报文中 与IPv4地址格式相关的三条信息都由Update报文携带 这三条信息分别是 NLRI 路径属性中的NEXT HOP 路径属性中的AGGREGATOR 该属性中包含形成聚合路由的BGP发言者的IP地址 为实现对多种网络层协议的支持 BGP 4需要将网络层协议的信息反映到NLRI及NEXT HOP MP BGP中引入了两个新的路径属性MP REACH NLRI MultiprotocolReachableNLRI 多协议可达NLRI 用于发布可达路由及下一跳信息 MP UNREACH NLRI MultiprotocolUnreachableNLRI 多协议不可达NLRI 用于撤销不可达路由 这两种属性都是可选非过渡 Optionalnon transitive 的 因此 不提供多协议能力的BGP发言者将忽略这两个属性的信息 不把它们传递给其它邻居 MP BGP采用地址族 AddressFamily 来区分不同的网络层协议 目前 系统实现了多种MP BGP扩展应用 包括对VPN的扩展 对IPv6的扩展等 BGP扩展 MP BGP 携带MP REACH NLRI属性的UPDATE消息必须同样携带ORIGIN和AS PATH属性 存在于EBGP和IBGP交换中 在IBGP交换这样一个消息时 还必须携带LOCAL PREF属性 如果这个消息时来自于外部 对端 本地系统应该检查在AS PAHT属性最左边标记的AS是否与发送这个消息的 对端 的AS号码相等 否则本地系统应该发送携带错误码为UPDATE消息出错的NOTIFICATION消息 错误子码应该设置为错误AS PATH MalformedAS PATH MP BGP使用了扩展属性MP REACH NLRI 一个扩展之后的NLRI 增加了地址族的描述 以及私网lable和RD Open消息 BGP报文详解 Open消息Update消息Keepalive消息Notification消息Router refresh消息其他BGP特性 Update消息 Update消息用于在对等体之间交换路由信息 它既可以发布可达路由 也可以撤销不可达路由 一条Update报文可以通告一类具有相同路径属性的可达路由 这些路由放在NLRI字段 Unfeasiblerouteslength 不可达路由字段的长度 以字节为单位 如果为0则说明没有WithdrawnRoutes字段 Withdrawnroutes 不可达路由的列表 BGPidentifier BGP标识符 以IP地址的形式表示 用来识别BGP路由器 Totalpathattributelength 路径属性字段的长度 以字节为单位 如果为0则说明没有NLRI字段 Pathatributes 与NLRI相关的所有路径属性列表 每个路径属性由一个TLV构成 BGP正是根据这些属性值来避免环路 进行选路 协议扩展等 NLRI NetworkLayerReachabilityInformation 可达路由的前缀和前缀长度二元组 Update消息 Update消息 withdrawnroutes Withdrawnroutes部分携带需要撤销的路由信息 格式是二元组 Length 表示所要取消的路由掩码长度 如果为0则表示默认路由 Length其实是我们常用的位数 后面prefix的长度为length 8取整 Prefix 长度可变 只要能表达清楚足够的前缀信息即可 后续的尾部可有可无 长度可变 但最小单位必须为字节 AttributeFlag Update消息 NLRI NLRI NetworkLayerReachabilityInformation该这是一个或者多个 长度 前缀 用来公布IP地址前缀和前缀长度的字节组 Length 路由前缀长度 其实是我们常用的前缀位数 0表示默认路由 Prefix 长度可变 只要能表达清楚足够的前缀信息即可 该字段长度不定 但最小单位必须为字节 如果公布了地址206 193 160 0 19 长度部分就是 19 前缀部分是206 193 160 注意 虽然在NLRI字段中可能会包含多个前缀 但是每个更新消息也只描述了一条BGP路由 因为路径属性只描述一条路径 但是该路径可能会到达多个目的地 AttributeFlag Update消息 PathAttributes PathAttributes属性为可变长度 每一个update消息中都存在 格式为attrib的形式 Flag字段在attribtype之前 Attributetype共2bytes 前8位为flag 后8位为typecode Bits 含义01为option表示可选 0为well know公认 该位代表路由器必须识别该路由属性 11为transitive 0为nontransitive 表示可传递性 如果前一flag为well know则此处必须为1 该位表示路由器是否将该路由属性传递下去发给其他BGP对等体 21为partial 0为complete 表示transitive属性是否为部分支持 well knownattributes或者optionalnon transitiveattributes 则此位必须为0 3ExtendedLength1表示后续Attrilength字段长度为2字节 0表示长度为1字节 4 7保留 目前必须为全0 Update消息 路由属性 公认必遵 Well knownmandatory 所有BGP路由器都必须能够识别这种属性 且必须存在于Update消息中 如果缺少这种属性 路由信息就会出错 公认可选 Well knowndiscretionary 所有BGP路由器都可以识别 但不要求必须存在于Update消息中 可以根据具体情况来选择 可选过渡 Optionaltransitive 在AS之间具有可传递性的属性 BGP路由器可以不支持此属性 但它仍然会接收带有此属性的路由 并通告给其他对等体 可选非过渡 Optionalnon transitive 如果BGP路由器不支持此属性 该属性被忽略 且不会通告给其他对等体 Update消息 Attributetypecode Attributes ORIGIN ORIGIN typecode1 公认必须遵循0 IGP协议从AS内部学到的路由 network手工注入 1 EGP协议从外部学来的路由2 INCOMPLETE 将IGP重分布进入BGP表 AttributeFlag length AS numbers 2bytes N length Attributes AS PATH AS PATH TypeCode2 公认必须遵循由许多ASpath段组成 每个AS段是由三元组组成Pathsegmenttype 1个字节 1表示updatemessage传递经过的AS集合是无序的 2表示有序 Pathsegmentlength 1个字节 表示pathsegmentValue中所携带的AS的个数 注意这里不是Value的长度Pathsegmentvalue N个字节 一个或者多个ASnumber号 每个ASnumber占用2个字节 AttributeFlag length AS numbers 2bytes N length Attributes AS PATH AS PATH的取值定义 AS SET 一组无序的AS组合 路由聚合 AS SEQUENCE 路由穿过的有序的AS序列AS CONFED SEQUENCE BGP联盟中用到 指联盟内部路由穿过的有序AS序列 联盟 AS CONFED SET BGP联盟中使用 指联盟内部路由穿过的无序AS组合 联盟 Attributes AS PATH AS PATH属性 按一定次序记录了某条路由从本地到目的地址所要经过的所有AS号 当BGP将一条路由通告到其他AS时 便会把本地AS号添加在AS PATH列表的最前面 收到此路由的BGP路由器根据AS PATH属性就可以知道去目的地址所要经过的AS 离本地AS最近的相邻AS号排在前面 其他AS号按顺序依次排列 BGP发言者在发布源路由时AS PATH必须满足如下的要求 发布给自治系统内部的路由 AS PATH必须为empty 即length字段为0发布给邻居自治系统的路由 AS PATH中必须填上自己的AS号 并且只有一个AS号 通常情况下 BGP不会接受AS PATH中已包含本地AS编号的路由 从而避免了形成路由环路的可能 BGP水平分割 考虑到在iBGP之间的路由传递也加入防环机制 因而强制将BGP路由在AS内部只传一跳 具体操作为 一台BGP路由器从eBGP邻居收到路由 发给iBGP邻居之后 iBGP邻居收到后就不能再传给其它任何iBGP邻居 只能传递给eBGP邻居 EBGP使用AS Path防止循环 EBGP EBGP R1 R2 IBGP R4 R3 R5 AS100 AS200 AS300 18 0 0 0 8 AS PATH应用 BGP联盟 联盟 Confederation 是处理AS内部的IBGP网络连接的另一种方法 它将一个自治系统划分为若干个子自治系统 每个子自治系统内部的IBGP对等体建立全连接关系 子自治系统之间建立EBGP连接关系 在不属于联盟的BGP发言者看来 属于同一个联盟的多个子自治系统是一个整体 外界不需要了解内部的子自治系统情况 联盟ID就是标识联盟这一整体的自治系统号 BGP发布者在向同一个联盟内部其他AS成员发布路由时MED和NEXT HOP保持不变 BGP在同一个联盟内部 可以向不同的AS成员发送LOCAL PREFERENCE属性 联盟的缺陷是 从非联盟方案向联盟方案转变时 要求路由器重新进行配置 逻辑拓扑也要改变在大型BGP网络中 路由反射器和联盟可以被同时使用 联盟依靠AS PATH字段实现 BGP联盟 AS100 RTF RTE RTD 20 0 0 1 RTC RTB 20 0 0 2 AS200 RTA 40 0 0 1 40 0 0 2 30 0 0 2 30 0 0 1 AS65050 AS65060 RTG AS300 BGP联盟 当BGP发布者需要通告 传播 一个路由时同一个自治系统内部不需要修改AS PATH通告给同一个联盟内部其他AS成员如果AS PATH中第一个字段是AS CONFED SEQUENCE 那么发布者需要把自己的ASnumber放到该序列的最后如果AS PATH中第一个字段不是AS CONFED SEQUENCE 那么发布者需要在前面添加一个新的AS CONFED SEQUENCE字段 并填上自己的联盟ID通告给不同的联盟成员如果AS PATH中第一个字段是AS CONFEDSEQUENCE 那么删去所有的该字段和其后的AS CONFED SET字段如果AS PATH中第一个字段是AS SEQUENCE 那么发布者需要把自己的联盟ID添加到序列的最后如果AS PATH中第一个字段不是AS SEQUENCE或者已经移除了AS CONFED SEQUENCE以及AS CONFED SET 那么发布者需要在前面添加一个新的AS SEQUENCE字段 并且填上自己的联盟ID BGP联盟 当BGP发布一个源路由的时候 遵循规定总结 向同一个联盟同一个AS成员内部发布路由时 必须包含emptyAS PATH 即AS PATH中的length字段为0向同一个联盟其他AS成员发布路由时 必须包含自己的成员AS号添加到AS CONFED SEQUENCE字段中向其他联盟成员发布路由时 必须包含自己的联盟ID添加到AS SEQUENCE字段中 Attributes MED MULTI EXIT DISC TypeCode4 可选非过渡Type为04 length字段为04 Value为4字节的非负整数MED属性仅在相邻两个AS之间交换 收到此属性的AS一方不会再将其通告给任何其他第三方AS MED属性相当于IGP使用的度量值 metrics 它用于判断流量进入AS时的最佳路由 当一个运行BGP的路由器通过不同的EBGP对等体得到目的地址相同但下一跳不同的多条路由时 在其它条件相同的情况下 将优先选择MED值较小者作为最佳路由 通常情况下 BGP只比较来自同一个AS路由的MED属性值 Attributes LOCAL PREF LOCAL PREF TypeCode5 公认可选Type为05 length字段为04 Value为4字节的非负整数LOCAL PREF属性仅在IBGP对等体之间交换 不通告给其他AS 它表明BGP路由器的优先级 如果AS收到其他AS发来的LOCAL PREF属性则必须忽略 LOCAL PREF属性用于判断流量离开AS时的最佳路由 当BGP的路由器通过不同的IBGP对等体得到目的地址相同但下一跳不同的多条路由时 将优先选择LOCAL PREF属性值较高的路由 Attributes 路由聚合 ATOMIC AGGREGATE TypeCode6 公认可选Type为06 length字段为0 当BGP发言者对本地路由进行聚合以后 发布该路由时必须携ATOMIC AGGREGATE属性 其他BGP对等体收到带有ATOMIC AGGREGATE的路由时 再把该路由发布给其他BGP邻居时也必须携带该属性 在BGP发言者发布携带有ATOMIC AGGREGATE属性的路由时 其NLRI中不能携带比之更精确的路由 也就是必须进行路由聚合 例如 1 1 1 1 16如果有自动聚合属性 则发布该属性时NLRI中不能有1 1 1 1 24这样更为精确的prefixBGP收到一条带有聚合属性的路由 也必须确认其是否存在环路 因为聚合的原因 所以该路由经过的一些AS可能并没有列在AS PATH列表中 Attributes 路由聚合 路由聚合 拥有庞大路由表的BGP 如果可以尽可能的减少路由表的条目 缩小路由表的空间 可以使用路由表的汇总来实现 在BGP中 被称为路由聚合 Automic aggregate属性的存在 在默认情况下 汇总路由会将所有明细路由的AS PATH去掉 当把汇总路由发送给它的邻居之后 由于AS PATH丢失 会造成路由环路 AS SET命令 可以让汇总路由保留所有的明细路由的AS PATH 拥有AS SET的汇总路由不会丢失路径 也不会携带Automic aggregate属性 AS SET可能包含多个AS 但即使一个AS SET中有多个AS 但在计算AS PATH长度时 置备算作一个AS 创建路由汇总的BGP路由器被认为是该路由的起源 汇总路由在该路由器上为本地路由 Attributes 路由聚合 Attributes Community COMMUNITIES Type08 可选过渡 团体是共享相同特性的一组目的地 也就是前缀 每一个目的地都可以属于多个团体 所有的具有团体属性的前缀属于属性中的团体列表内 团体属性是一组序列 每一组为4个字节 一个路由可以有多个团体属性 团体属性分为公认和私有的Community 公认CommunityNO ADVERTISE 不通告给任何的BGP对等体 NO EXPORT 不通告给任何EBGP邻居 将路由在本AS内部传递 INTERNET 可以通告给所有的其他BGP对等体 LOCAL AS 表示本路径不发布到本AS外部 当配置联盟时 本路径不发布给其它的自治系统或子自治系统 私有Community使用私有Community 可以将特定的路由设置私有Community 并将其传递给所有邻居 最终所有路由器都对拥有该私有Community的路由配置策略 并且对大量路由设置私有Community只需要在一台路由器上完成后 发给所有邻居即可 私有Community可以减少网络中路由器对相同路由的匹配工作 这就是标签的效果 Community团体属性使用 私有团体是对特定用户有意义的数字 可以理解为BGP路由的自定义标签 四个字节 为增加可读性 可配置为aa nn 一般aa建议为AS号 nn代表业务 默认路由器支持单个32bit格式 若要支持AS NN格式 必须开启BGP CommunityNew Format功能 缺省在peer之间不传递community属性 必须针对特定peer使用 也就是BGPCommunity必须明确要求传递 否则另据收不到相应Community neighbor send community才能将community属性发送出去 团体扩展属性 RT 路由对象 EXTENDED COMMUNITY为可选过渡 TYPE为16扩展的community有如下两种格式 其中type字段为0 x0002或者0 x0102时表示RT 一个扩展团体属性中可以携带多个RTRT是BGP扩展团体属性 分为输入和输出两种 可以理解为什么样的RD值可以进入该VRF或者什么样RD值的路由将被该VRF导出 如果路由的RD值和RT所允许的值不匹配 将不能进入或者出去的 这样不同RD的用户也就不能通信 想要通信 就配置为相同的RD Attributes CLUSTER LIST CLUSTER LIST TypeCode10 可选非过渡Code为10 length字段为CLUSTER LIST的长度 每个Cluster占用4bytes 路由反射器和它的客户组成一个集群 Cluster 当路由反射器RR反射路由的时候必须将本地的群ID加入到CLUSTER LIST中 如果此时CLUSTER LIST为空 那么必须创建CLUSTER LIST属性 通过该属性 Reflector在将路由反射出去时 都会写入自己的ClusterID 在路由发送到其它Cluster后 其它Reflector在写入自己的ClusterID时 还会保留之前的ClusterID 就像保留AS Path一样 如果收到一条路由带有与自己相同的ClusterID 就说明路由发回了原来的Cluster 则认为环路产生 将接收到的路由丢失 以此来防止环路 Attributes ORIGINATOR ID ORIGINATOR ID TypeCode9 可选非过渡Type为09 length字段为04 Value为4字节的非负整数该属性是在路由反射器RR反射路由的时候被创建 BGP发布者不能够再次创建该属性 如果该属性已经存在在路由是从别的AS发过来时 OriginatorID就是AS边界接收的第一台BGP路由器 BGP 路由反射器 为保证IBGP对等体之间的连通性 需要在IBGP对等体之间建立全连接关系 假设在一个AS内部有n台路由器 那么应该建立的IBGP连接数就为n n 1 2 当IBGP对等体数目很多时 对网络资源和CPU资源的消耗都很大 解决上述问题的方法很多 但是在解决上述主要问题的同时还必须满足如下几个标准 简单 必须易于配置同时也易于理解容易转变 在不改变拓扑和自治系统的前提下 能够将全连接的拓扑转变 联盟 技术在这点上就做得不够好 对管理者来说是不幸的 兼容性 必须保证在IBGP发言者之间的连接只有原自治系统或者域全连接的一部分的情况下 不丢失任何的路由信息 实现技术就是 BGPRouteReflector client client nonclient AS100 RR AS200 BGP 路由反射器 RR从clients和nonclients收路由更新后路由反射的规则按照BGP的基本选路原则 选出最佳路由 只通告最佳路由从client收到的更新 反射到nonclients和clients从nonclient收到的更新 反射到clients从EBGP邻居收到的更新 反射到所有nonclients和clients BGP 路由反射器 EBGP Non client RB RC RA RD AS100 AS200 Routereflector IBGP client client client client RE RF BGP 路由反射器总结 RR通过引入Originator id和Cluster list防止循环Originator id可选非传递属性由RR建立 使用始发路由器的router id 收到路由 发现自己的router id则丢弃Cluster list可选非传递属性由update经过的cluster id组成 cluster id的值一般使用RR的router id 值不同认为是两个不同的簇 RR收到cluster list中有自己的cluster id 则丢弃 RR可能导致单点故障 冗余时 可路由反射器冗余备份配置bgpcluster id 指定cluster id 多台冗余备份的RR设备设置相同的cluster id配置反射器neighbor route reflector clientRR可以嵌套 BGP报文详解 Open消息Update消息Keepalive消息Notification消息Router refresh消息其他BGP特性 Keepalive消息 BGP使用keepalive消息来维护邻居关系 该消息类型为04 消息格式中只包含报文头 没有任何其他字段 BGP的holdertimer内如果没有收到对端发来的keepalive则邻居断开 keepalivetimer最大应该不超过holdertimer的三分之一 最小应该大于等于1秒 如果holdertimer为0 那么keepalive报文不能周期性的发送 Keepalive报文只