理论+实验：BGP

技术2023-10-24 95

一、BGP概述

边界网关协议BGP（Border Gateway Protocol）是一种实现自治系统AS（Autonomous System）之间的路由可达，并选择最佳路由的矢量性协议。

为方便管理规模不断扩大的网络，网络被分成了不同的自治系统。1982年，外部网关协议EGP（Exterior Gateway Protocol）被用于实现在AS之间动态交换路由信息。但是EGP设计得比较简单，只发布网络可达的路由信息，而不对路由信息进行优选，同时也没有考虑环路避免等问题，很快就无法满足网络管理的要求。

BGP是为取代最初的EGP而设计的另一种外部网关协议。不同于最初的EGP，BGP能够进行路由优选、避免路由环路、更高效率的传递路由和维护大量的路由。早期发布的三个版本分别是BGP-1（RFC1105）、BGP-2（RFC1163）和BGP-3（RFC1267），1994年开始使用BGP-4(RFC1771)，2006年之后单播IPv4网络使用的版本是BGP-4（RFC4271），其他网络使用的版本是MP-BGP（RFC4760）。

1.1 BGP分类

如图1所示，BGP按照运行方式分为EBGP（External/Exterior BGP）和IBGP（Internal/Interior BGP）。

图1 BGP的运行方式

EBGP：运行于不同AS之间的BGP称为EBGP。为了防止AS间产生环路，当BGP设备接收EBGP对等体发送的路由时，会将带有本地AS号的路由丢弃。

IBGP：运行于同一AS内部的BGP称为IBGP。为了防止AS内产生环路，BGP设备不将从IBGP对等体学到的路由通告给其他IBGP对等体，并与所有IBGP对等体建立全连接。为了解决IBGP对等体的连接数量太多的问题，BGP设计了路由反射器和BGP联盟。

二、BGP工作原理

BGP对等体的建立、更新和删除等交互过程主要有5种报文、6种状态机和5个原则。

2.1 BGP的报文

BGP对等体间通过以下5种报文进行交互，其中Keepalive报文为周期性发送，其余报文为触发式发送：

Open报文：用于建立BGP对等体连接。

Update报文：用于在对等体之间交换路由信息。

Notification报文：用于中断BGP连接。

Keepalive报文：用于保持BGP连接。

Route-refresh报文：用于在改变路由策略后请求对等体重新发送路由信息。只有支持路由刷新（Route-refresh）能力的BGP设备会发送和响应此报文。

2.2 BGP状态机

如图1所示，BGP对等体的交互过程中存在6种状态机：空闲（Idle）、连接（Connect）、活跃（Active）、Open报文已发送（OpenSent）、Open报文已确认（OpenConfirm）和连接已建立（Established）。在BGP对等体建立的过程中，通常可见的3个状态是：Idle、Active和Established。

图1 BGP对等体交互过程

Idle状态是BGP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才开始尝试和其它BGP对等体进行TCP连接，并转至Connect状态。

在Connect状态下，BGP启动连接重传定时器（Connect Retry），等待TCP完成连接。

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；如果连接重传定时器超时，BGP仍没有收到BGP对等体的响应，那么BGP继续尝试和其它BGP对等体进行TCP连接，停留在Connect状态。在Active状态下，BGP总是在试图建立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BGP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。如果收到的Open报文正确，那么BGP发送Keepalive报文，并转至OpenConfirm状态；如果发现收到的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OpenConfirm状态下，BGP等待Keepalive或Notification报文。如果收到Keepalive报文，则转至Established状态，如果收到Notification报文，则转至Idle状态。

在Established状态下，BGP可以和对等体交换Update、Keepalive、Route-refresh报文和Notification报文。

如果收到正确的Update或Keepalive报文，那么BGP就认为对端处于正常运行状态，将保持BGP连接。如果收到错误的Update或Keepalive报文，那么BGP发送Notification报文通知对端，并转至Idle状态。Route-refresh报文不会改变BGP状态。如果收到Notification报文，那么BGP转至Idle状态。如果收到TCP拆链通知，那么BGP断开连接，转至Idle状态。

2.3 等体之间的交互原则

BGP设备将最优路由加入BGP路由表，形成BGP路由。BGP设备与对等体建立邻居关系后，采取以下交互原则：

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。

所有对等体发送的路由，BGP设备都会接收。

三、实验

实验拓扑图

3.1 实验设备

四台路由器。

3.2 实验要求

R1、R2、R5建立IBGP邻居关系，R2和R3建立EBGP邻居关系。

3.3 实验命令

###############AR1############### system-view ##进入系统模式 sysname ar1 ##改名字为ar1 interface GigabitEthernet0/0/0 ## 进入G0/0/0接口 ip address 12.0.0.1 255.255.255.252 ## 配置此接口下的ip地址 interface GigabitEthernet0/0/1 ## 进入G0/0/1接口 ip address 15.0.0.1 255.255.255.252 ## 配置此接口下的ip地址 interface LoopBack0 ## 设置loopback口 0 ip address 1.1.1.1 255.255.255.255 ## 设置此loopback的ip地址 quit bgp 100 ##设置一个bgp 100 router-id 1.1.1.1 peer 2.2.2.2 as-number 100 ###环回口建邻居，环回口地址不会掉 peer 2.2.2.2 connect-interface LoopBack0 peer 5.5.5.5 as-number 100 peer 5.5.5.5 connect-interface LoopBack0 quit ospf 1 router-id 1.1.1.1 area 0.0.0.0 network 1.1.1.1 0.0.0.0 network 12.0.0.0 0.0.0.3 network 15.0.0.0 0.0.0.3 ###############AR2############### system-view sysname ar2 interface GigabitEthernet0/0/0 ip address 12.0.0.2 255.255.255.252 interface GigabitEthernet0/0/1 ip address 23.0.0.1 255.255.255.252 interface LoopBack0 ip address 2.2.2.2 255.255.255.255 quit bgp 100 router-id 2.2.2.2 peer 1.1.1.1 as-number 100 peer 1.1.1.1 connect-interface LoopBack0 peer 3.3.3.3 as-number 200 peer 3.3.3.3 ebgp-max-hop 2 peer 3.3.3.3 connect-interface LoopBack0 peer 5.5.5.5 as-number 100 peer 5.5.5.5 connect-interface LoopBack0 quit ospf 1 area 0.0.0.0 network 2.2.2.2 0.0.0.0 network 12.0.0.0 0.0.0.3 quit rip 1 undo summary version 2 network 23.0.0.0 network 2.0.0.0 ###############AR3############### system-view sysname ar3 interface GigabitEthernet0/0/1 ip address 23.0.0.2 255.255.255.252 interface LoopBack0 ip address 3.3.3.3 255.255.255.255 quit bgp 200 router-id 3.3.3.3 peer 2.2.2.2 as-number 100 peer 2.2.2.2 ebgp-max-hop 2 peer 2.2.2.2 connect-interface LoopBack0 quit rip 1 undo summary version 2 network 23.0.0.0 network 3.0.0.0 ###############AR5############### system-view sysname ar5 interface GigabitEthernet0/0/1 ip address 15.0.0.2 255.255.255.252 interface LoopBack0 ip address 5.5.5.5 255.255.255.255 interface LoopBack1 ip address 202.0.0.1 255.255.255.0 interface LoopBack2 ip address 202.0.1.1 255.255.255.0 quit bgp 100 router-id 5.5.5.5 peer 1.1.1.1 as-number 100 peer 1.1.1.1 connect-interface LoopBack0 peer 2.2.2.2 as-number 100 peer 2.2.2.2 connect-interface LoopBack0 quit ospf 1 router-id 5.5.5.5 area 0.0.0.0 network 5.5.5.5 0.0.0.0 network 15.0.0.0 0.0.0.3

四、验证

用display ip routing-table 命令查看验证一下四台路由器的路由表

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