BGP协议（一）

目录

1.BGP概述

2.BGP的数据包

3.BGP的状态机

4.BGP的工作原理

4.1 BGP的路由信息处理

4.2 工作过程

4.3 对等体间的交互原则

      IBGP与IGP的同步

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1.BGP概述

BGP是一种用于自治系统(Autonomous System )之间的动态路由协议。主要用于交换AS之间的可达路由信息，构建AS域间的传播路径，防止路由环路的产生，并在AS级别应用一些路由策略。当前使用的版本是BGP-4(RFC4271)。BGP作为的Internet外部路由协议标准，被广泛应用于ISP之间。BGP是一种外部网关路由协议（EGP），与OSPF、RIP等内部网关路由协议不同，其着眼点不在于自动发现网络拓扑，而在于在AS之间选择最佳路由和控制路由的传播。BGP使用TCP作为传输层协议（监听端口号为179），提高了协议的可靠性，且不需要专门的机制来保证连接的可控性，BGP进行域间的路由选择，对协议的稳定性要求非常高，使用TCP协议的高可靠性来保证BGP协议的稳定性。TCP的三次握手条件使得TCP只能基于单播工作,同时BGP需要非直连建邻；BGP基于IGP之上，先运行IGP使BGP设备间IP可达，然后BGP才能基于TCP建立非直连邻居关系。路由更新时，BGP只发送更新的路由，大大减少了BGP传播路由所占用的带宽，适用于在Internet传播大量的路由信息。BGP从设计上避免了环路：AS之间，BGP通过携带AS路径信息来标记途经的AS，带有本地AS号的路由将被丢弃；AS之内，BGP在AS之内学到的路由不再通告给AS之内的其他邻居，避免了AS内的环路。BGP具有丰富的属性用来替代IGP协议中的度量进行选路；并且默认不被用于负载均衡，通过各种选路规则选出一条最佳路径。

2.BGP的数据包

基于TCP的179端口工作；故BGP协议中所有的数据包均在TCP会话建立后基于TCP会话来传递及保障可靠性。BGP协议首先是通过TCP的三次握手来寻找邻居。

BGP的运行是通过消息驱动的，共有Open、Update、Notification、Keepalive和Route-Refresh等5种消息类型。

Open消息：是TCP连接建立后发送的第一个消息，用于建立BGP邻居间的连接关系。正常仅收发一次，携带Route-id，hold time（默认3min）。Update消息：用于在对等体之间交换路由器信息，携带路由条目（目标网络号+各种属性）。一条Update消息可以发布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。Keepalive消息：周期1min查询邻居关系是否存在；实际保活TCP会话。Notification消息：当BGP检测到错误状态时，就向邻居发出Notification消息之后，之后BGP连接会立即终端。Route-Refresh消息∶通过OPEN消息告知BGP Peer本地支持路由刷新能力。在所有BGP路由器使能Route-Refresh的情况下，如果BGP的入口路由策略发生了变化，本地BGP路由器会向对等体发布Route-Refresh消息，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。这样，可以在不中断BGP连接的情况下，对BGP路由表进行动态刷新，并应用新的路由策略。

BGP使用TCP建立连接，本地监听端口为179。和TCP连接建立相同，BGP连接的建立也要经过一系列的对话和握手。TCP通过握手协商通告其端口等参数，BGP的握手协商的参数有:BGP版本、BGP连接保持时间、本地的路由器标识(Router ID)、授权信息等。这些信息都在Open消息中携带。

BGP连接建立后，如果有路由需要发送则发送Update消息通告对端。Update消息发布路由时，还要携带此路由的路由属性，用以帮助对端BGP协议选择最优路由。在本地BGP路由变化时，要通过Update消息来通知BGP对等体。

经过一段时间的路由信息交换后，本地BGP和对端BGP都无新路由通告，趋于稳定状态。此时要定时发送KEEPALIVE消息以保持BGP连接的有效性。对于本地BGP，如果在保持时间内，未收到任何对端发来的BGP消息，就认为此BGP连接已经中断，将断开此BGP连接，并删除所有从该对等体学来的BGP路由。

当本地BGP在运行中发现错误时（如对端BGP版本本地不支持、本地BGP收到了结构非法的Update消息等），要发送Notification消息通告BGP对等体。本地BGP退出BGP连接时，也需发送Notification报文。

3.BGP的状态机

状态机：BGP共有6个状态机：Idle、connect、active、opensent、openconfirm、Establish

Idle状态是BGP的初始状态，在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才开始尝试和其他BGP邻居建立TCP连接，并转至Connect状态（start事件是管理员配置BGP的过程，或者重置一个已经存在的进程，或者由软件重置BGP引起的）。

Connect状态下BGP启动连接重传计时器（默认32秒），等待TCP完成连接。此阶段主动发起TCP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状态。如果连接重传计时器超时，BGP仍没有收到对等体的响应，那么BGP继续尝试和其他对等体进行TCP连接，并停留在connect状态如果发生其他事件（由系统或者管理员操作），则退回到idle状态。

Active状态下，BGP总是在试图建立TCP连接。

此阶段等待对方发起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仍没有收到对等体的响应，那么BGP转至Connect状态。

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Open报文正确，那么BGP发送keepalive报文，并转至Opencomfirm状态；如果发现Open报文有错误，那么BGP发送Notification报文给对等体,并转至idle状态

在Establish状态下，BGP可以和对等体交换Update、Keepalive、route-refresh、Notification报文

如果收到正确的Update和Keepalive报文，那么BGP就认为对等体处于正常运行状态，并保持BGP连接；如果收到错误的Update和Keepalive报文，BGP就会发送Notification报文通知对端，并转至idle状态。Route-refresh报文不会改变BGP的状态。如果收到TCP断开请求，那么BGP断开连接，并转至idle状态。

4.BGP的工作原理

4.1 BGP的路由信息处理

IP路由表(IP-RIB)：全局路由信息库，包括所有IP路由信息BGP路由表(Loc-RIB)：BGP路由信息库，包括本地BGP Speaker选择的路由信息邻居表：对等体邻居清单列表Adj-RIB-In：对等体宣告给本地BGP Speaker的未处理的路由信息库Adj-RIB-Out：本地BGP Speaker宣告给指定对等体的路由信息库

当从对等体接收到更新数据包时，路由器会把这些更新数据包存储到路由选择信息库(Routing Information Base，RIB)中，并指明是来自哪个对等体的(Adj-RIB-In)。这些更新数据包被输入策略引擎过滤后，路由器将会执行路径选择算法，来为每一条前缀确定最佳路径。

得出的最佳路径被存储到本地BGP RIB(LOc-RIB)中，然后被提交给本地IP路由选择表(IP-RIB)，以用作安装考虑。

除了从对等体接收来的最佳路径外，Loc-RIB也会包含当前路由器注入的(被称为本地发起的路由)，并被选择为最佳路径的BGP前缀。Loc-RIB中的内容在被通告给其他对等体之前，必须通过输出策略引擎。只有那些成功通过输出策略引擎的路由，才会被安装到输出RIB(Adj-RIB-Out)中。

4.2 工作过程

管理员定义邻居的IP地址，前提要求对邻居IP可达（IGP可达）；启动BGP协议后，先目标端口为179进行TCP的三次握手来建立TCP的会话；

会话建立后，收发open报文来建立邻居关系，生成邻居表；邻居关系建立后，邻居间使用update 共享路由条目，在收发了路由信息后，本地生成BGP表；Bgp表中装载本地发出及接收到的所有路由条目；之后路由器将BGP表中的最优路径（不一定是最佳选路，仅为BGP参数最佳）加载于路由表中;

收敛完成，仅keeplive周期保活即可；

结构突变：

新增网段 – BGP更新源设备将使用Update来告知本地所有的邻居断开网段 – BGP更新源设备将使用Update来告知本地所有的邻居无法沟通 – 3min hold time到时时断开邻居关系和TCP会话，之后删除从该邻居处学习到的所有信息；

BGP更新源设备并不一定直连断开或新增网段的设备，而是第一台将该路由发布到BGP协议中的路由器；

4.3 对等体间的交互原则

从IBGP对等体获得的BGP路由，BGP设备只发布给它的EBGP对等体从EBGP对等体获得的BGP路由，BGP设备发布给它所有EBGP和IBGP对等体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路由从IBGP邻居学到的路由，只有当IGP中也存在相同的路由时才会宣告给EBGP对等体

IBGP与IGP的同步

将IBGP路由加入到路由表并发布给EBGP对等体之前，会先检查IGP路由表，只有IGP也知道这条路路由时，它才会被加入到路由表，并发布给EBGP对等体。

同步是指IBGP与IGP之间的同步，其目的是避免误导外部AS的路由器。

R4通过BGP学习到R1宣告的10.0.0.0/24网络。R4在将该网络通告给R5之前，会首先检查自己的IGP路由表是否已经存在10. 0.0.0/24网络。如果R4本地IGP路由表项存在10.0.0.0/24网络，则将该网络通告给R5；如果R4本地IGP路由表项不存10.0.0.0/ 24网络，则不能将该网络通告给R5。

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BGP属性问题：https://blog.csdn.net/weixin_43997530/article/details/106741945