BGP 路由协议
一、概述：
A、产生背景和基础：
1、BGP协议出现背景：
OSPF、ISIS路由协议在网络中已经广泛使用，但是随着网络规模的扩大，路由条目也随增加，IGP协议已经无法管理大规模网络了。因此出现了AS的概念。
官方解释：AS是指在同一组织管理下，使用统一选路策略设备的集合。简单来说：就是你可以把一个网络中的不同的设备划分到不同的组（AS）中，或者都划分在一个组中，那么一个组中的这些设备具备相同的路由协议。
比如你可以将企业总部网络划分在一个AS中，企业的分部网络划分在一个AS中。不同的AS可以运行不同的路由协议。不同AS的网络需要通信时，采用BGP路由协议。那么为什么不能够通过IGP（ISIS、BGP）进行通信呢。正如下图所示：
2、BGP协议基础：
BGP（Border Gateway Protocol，边界网关协议）是一种用于AS（Autonomous System，自治系统）之间的动态路由协议。AS是拥有同一选路策略，在同一技术管理部门下运行的一组路由器.
BGP用于在不同的自治系统（AS）之间交换路由信息。当两个AS需要交换路由信息时，每个AS都必须指定一个运行BGP的节点，来代表AS与其他的AS交换路由信息。通常是路由器来执行BGP。两个AS中利用BGP交换信息的路由器也被称为边界网关（Border Gateway）或边界路由器（Border Router）。
BGP的AS是指在一个组织机构管辖下拥有相同选路策略的IP网络，在一个自治系统中的所有路由器必须相互连接，运行相同的路由协议，BGP网络中的每个AS都被分配了一个唯一的AS号，用于区域不同的AS。
（2）BGP的AS号分为2字节和4字节的AS号，
2字节AS号范围1----65535的整数，
4字节AS号范围2----4 294 967 295的整数（可以有不同的表示格式）
早期发布的三个版本分别是BGP-1（RFC 1105）、BGP-2（RFC 1163）和BGP-3（RFC 1267），当前使用的版本是BGP-4（RFC 1771，已更新至RFC 4271）。BGP-4作为事实上的Internet外部路由协议标准，被广泛应用于ISP（Internet Service Provider，因特网服务提供商）之间。
BGP虽然是一种动态路由协议，但它实际上本身并不产生路由、不发现路由、不计算路由，其主要功能是完成最佳路由的选择并在BGP邻居之间进行最佳路由的传递。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上传播大量的路由信息。
BGP使用TCP作为其传输层协议（监听端口号为179），本地端口号任意，提高了协议的可靠性，且不需要专门机制来确保连接的可控性。支持CIDR 无类域间路由，路由聚合需手动配置，同时提供了丰富的路由策略；也易于扩展。
BGP有2个重要属性，分别为AS-PATH 和 NEXT-HOP，通过这2个属性避免了环路的发生。2个属性解释如下：
AS-PATH。该属性包含了前缀的通告已经经过的那些 AS，即去往该目的前缀时需要经过的 AS 的列表，也称为通路向量，这使接受者能够了解去往目的网络的通路信息。因此 BGP 协议有时也称为“路径向量”协议。当一个前缀传送到一个 AS 时，该 AS 将它的 ASN 增加到该前缀的 AS-PATH 中。路由器使用该 AS-PATH 属性来检测和防止循环通告；特别是如果一台路由器看到它的AS 被包括在该路径列表中，它将拒绝该通告。
NEXT-HOP。指开始 AS-PATH 的路由器接口地址。该属性的重要性体现在，当某 AS 中的路由器知道到相同前缀 x xx 具有两条不同的路由时，这两条路由具有相同的 AS-PATH，但具有不同的 NEXT-HOP 值对应于不同的链路，使用 NEXT-HOP 值和 AS 内部路由选择算法，路由器能够确定到每条对等链路的路径的费用，然后使用热土豆路由选择来决定适当的接口。
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，从而避免了域间产生环路。
AS内部：BGP在AS内学到的路由不再通告给AS内的BGP邻居，避免了AS内产生环路。
BGP 按照运行方式分为 EBGP（External/Exterior BGP）和 IBGP（Internal/Interior BGP）。
1、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。
2、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。
如果在AS内一台BGP设备收到EBGP邻居发送的路由后，需要通过另一台BGP设备将该路由传输给其他AS，则推荐使用IBGP。
B、Router-ID、BGP发言者（BGP Speaker）、BGP对等体（BGP Peer）：
1、BGP Router-ID：
Router-ID（RID） 是用来唯一标识一台运行 BGP（或其他路由协议，如OSPF、IS-IS）的路由器的一个 32位标识符，通常写作 IPv4 地址形式（例如：1.1.1.1）。
注意：它只是“长得像”IP地址，但不一定必须是设备上实际存在的IP地址，只是一个标识符。其作用如下：
标识 BGP 邻居：BGP 建立对等体关系时，会以 Router-ID 作为唯一身份标识。
路径选择参考：在多条路径具有相同属性时，BGP 会选择 Router-ID 最小的邻居 作为下一跳路径（最后一条决策规则）。
环路检测：BGP 通过 Router-ID 来判断路由是否从自身学习到，从而避免环路。
Router-ID 的变化与生效时机
如果手动修改了 Router-ID，BGP进程需要重启才能生效（例如
reset bgp all或重启进程）。修改后，所有已建立的 BGP 邻居关系将重新建立。
2、邻居角色介绍：
发送BGP消息的路由器称为BGP发言者（BGP Speaker），它接收或产生新的路由信息，并发布（Advertise）给其它BGP发言者。当BGP发言者收到来自其它自治系统的新路由时，如果该路由比当前已知路由更优、或者当前还没有该路由，它就把这条路由发布给自治系统内所有其它BGP发言者。简而言之就是运行了BGP协议的路由器，就是BGP发言者。
自治系统中，运行 BGP 协议的路由器称为 BGP 发言人（BGP speaker）。
每个 BGP 发言人都有一个
4字节的 BGP 标识符（BGP identifier）；标识符在 BGP 发言人启动过程中确定，通常是其某个接口的 IP 地址。
通过TCP连接建立邻居，那么这两个 BGP 发言人互称为对等发言人（peer）。
内部对等发言人（internal peer；IBGP）：位于同一个 AS。如R1和R2。
外部对等发言人（external peer；EBGP）：位于不同 AS。如R1和R3。
C、报文类型：
BGP存在5种不同类型的报文，分别是open、update、notification、keepalive、route-refresh。不同类型的报文具有相同的头部
D、邻居建立：
1、BGP状态机、邻居类型：
BGP的状态有idle、connect、active、opensent、openconfirm、established六种状态。
BGP邻居建立优化：为了增加稳定性，通常建议使用回环口来建立邻居
更新源：建立邻居和邻居学习到的路由的下一跳
多跳：EBGP邻居建立默认需要直连，因为默认TTL=1，如果非直连，必须修改TTL
BGP 邻居建立条件：
邻居关系建立在TCP连接基础上，因此邻居不一定需要直连，可以通过IGP路由协议（OSPF、RIP）或静态邻居路由来提供TCP连接的可达性（区别于其他IGP）
本地配置中的邻居所在AS号=邻居配置中的声明所在AS号
报文源IP=对方配置的邻居IP（这个源IP也叫更新源，也将作为路由的下一跳）。
BGP的邻居是通过单播的方式建立的，所以首先需要在BGP进程下手动配置邻接地址，没有自动发现邻居的机制，只能手动建立（区别于其他IGP）
一台BGP路由器只能运行在一个AS内（区别于其他IGP）
邻居类型分为IBGP和EBGP：
IBGP ：内部BGP邻居（建立邻居的双方属于同一AS叫IBGP邻居关系） ，一般使用Loopback接口的IP地址
EBGP：外部BGP邻居（建立邻居的双方属于不同的AS叫EBGP邻居关系），一般使用直连口的IP地址
2、邻居建立过程**：**
（1）Idle状态是BGP初始状态。在Idle状态下，BGP拒绝对等体发送的连接请求。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。Start事件是由一个操作者配置一个BGP过程，或者重置一个已经存在的过程或者路由器软件重置BGP过程引起的。任何状态中收到Notification报文或TCP拆链通知等Error事件后，BGP都会转至Idle状态。
（2）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。
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。
（3）Active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。
（4）Opensent状态，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。
（5）OpenConfirm状态：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。
（6）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。
在除Idle状态以外的其他五个状态出现任何ERROR的时候，BGP状态机就会回退到Idle状态。在BGP对等体建立的过程中，通常可见的三个状态是：Idle，Active，Established。Idle状态下，BGP拒绝任何进入的连接请求，是BGP的初始状态。
3、BGP 邻居重置的各类情况汇总
4、TTL值对建立邻居关系的影响：
TTL通常表示包在被丢弃前最多能经过的路由器个数。当记数到0时，路由器决定丢弃该包，并发送一个ICMP报文给最初的发送者。
TTL值240~255为UNIX/Linux系统，TTL值100~130为windows系统。
通过TTL值可以推算出数据包已经经过了多少个路由：源地点TTL值减去返回的TTL值。
E、路由表：
1、路由表由来：
BGP路由是通过BGP命令通告而成的，协议本身不发现路由。且BGP 与 IGP 在设备中使用不同的路由表，为了实现不同 AS 间相互通讯， BGP 需要与 IGP 进行交互，即 BGP 路由表和 IGP 路由表相互引入
1、BGP引入IGP路由：BGP 协议本身不发现路由，因此需要将其他路由引入到 BGP 路由表，实现 AS 间的路由互通。当一个 AS 需要将路由发布给其他 AS 时， AS 边缘路由器会在 BGP 路由表中引入 IGP 的路由。为了更好的规划网络， BGP 在引入 IGP 的路由时，可以使用路由策略进行路由过滤和路由属性设置，也可以设置 MED 值指导 EBGP 对等体判断流量进入 AS 时选路。
2、BGP 引入路由时支持 Import 和 Network 两种方式：
Import 方式是按协议类型，将 RIP 路由、 OSPF 路由、 ISIS 路由等协议的路由引入到 BGP 路由表中。为了保证引入的 IGP 路由的有效性， Import 方式还可以引入静态路由和直连路由，其命令格式与在RIP中重分发OSPF差不多。
Network 方式是逐条将 IP 路由表中已经存在的路由（非BGP）引入到 BGP 路由表中，比 Import 方式更精确。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。
3、IGP引入BGP路由：当一个 AS 需要引入其他 AS 的路由时， AS 边缘路由器会在 IGP 路由表中引入 BGP 的路由。为了避免大量 BGP 路由对 AS 内设备造成影响，当 IGP 引入 BGP 路由时，可以使用路由策略，进行路由过滤和路由属性设置。
在BGP网络中，本地生成的路由可能存在多种途径，那么当本地存在多种途径学习到相同BGP路由时，优先级次序依次如下：手动聚合>自动聚合>network>Import
2、路由通告原则：
连接建立时，BGP Speaker只把本身用的最优路由通告给对等体。
多条路径时，BGP Speraker只选择最优的路由放入路由表。
BGP Speraker从EBGP获得路由会向它所有的BGP对等体通告（包括EBGP和IBGP）。
通告给EBGP时，下一跳为自己。（注：如果通告路由的EBGP邻居需要接收的的EBGP邻居在同一网段，则通告时不修改下一跳。）
通告给IBGP时，不更改下一跳。防止次优路径。
BGP Speraker从IBGP获得的路由不会通告给其他的IBGP邻居。
IBGP的水平分割原理：从一个IBGP邻居收到的路由条目不会再通告给其他IBGP邻居。
如果想让所有的IBGP邻居都能收到路由，有三种解决方案：全互联（每两台设备之间都建立IBGP邻居）、RP（路由反射器）、联盟
BGP与IGP的同步。从IBGP邻居学来的路由信息，所有厂商同步功能默认关闭。华为不支持开启，思科可以开启：
如果同步关闭：会将从IBGP学到的路由传给eBGP邻居
如果同步开启：BGP不将从IBGP对等体获得的路由通告给它的EBGP对等体，除非该路由信息也能通过IGP获得。先查找自己的IGP。如果IGP里面有这个网络，就把这个网络传给eBGP;如果IGP里面没有这个网络，就不会传给eBGP邻居。
BGP同步规则的目的：防止一个AS(不是所有的路由器都运行bgp)内部出现路由黑洞,即向外部通告了一个本AS不可达的虚假的路由
3、接收路由处理方式：
二、路由属性：
A、路由属性的分类：
BGP路由属性是一组参数，它对特定的路由进行了进一步的描述，使得BGP能够对路由进行过滤和选择。 在 BGP 路由表中，到达同一目的地可能存在多条路由。此时 BGP 会选择其中一条路由作为最佳路由，并只把此路由发送给其对等体。BGP 为了选出最佳路由，会根据 BGP 的路由优选规则依次比较这些路由的 BGP 属性。事实上，所有的BGP路由属性都可以分为以下四类：
公认必须遵循（Well-known mandatory）：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-known discretionary）：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（Optional transitive）：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（Optional non-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。
B、属性解析：
1、源（ORIGIN）属性：
它标识了BGP路由的起源。根据路由被引入BGP的方式不同，存在三种类型的Origin。当去往同一个目的地存在多条不同Origin属性的路由时，在其他条件都相同的情况下，BGP将按如Origin的下顺序优选路由：IGP > EGP > Incomplete。
2、AS_PATH 属性：
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。
当BGP Speaker传播自身引入的路由时：
当BGP Speaker将这条路由通告到EBGP对等体时，便会在Update报文中创建一个携带本地AS号的AS_Path列表。
当BGP Speaker将这条路由通告给IBGP对等体时，便会在Update报文中创建一个空的AS_Path列表。
当BGP Speaker传播从其他BGP Speaker的Update报文中学习到的路由时：
当BGP Speaker将这条路由通告给EBGP对等体时，便会把本地AS编号添加在AS_Path列表的最前面（最左面）。收到此路由的BGP设备根据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。
当BGP Speaker将这条路由通告给IBGP对等体时，不会改变这条路由相关的AS_Path属性。
使用Route-Policy修改BGP路由的AS_Path属性时，可以使用以下三种方式：
3、Next Hop 属性：
Next_Hop属性记录了路由的下一跳信息。BGP的下一跳属性和IGP的有所不同，不一定就是邻居设备的IP地址。通常情况下，Next_Hop属性遵循下面的规则：
BGP Speaker在向EBGP对等体发布某条路由时，会把该路由信息的下一跳属性设置为本地与对端建立BGP邻居关系的接口地址。下一跳为指定的EBGP邻居地址
BGP Speaker将本地始发路由发布给IBGP对等体时，会把该路由信息的下一跳属性设置为本地与对端建立BGP邻居关系的接口地址。下一跳不变，仍保持为指定的上个AS的EBGP邻居IP地址
BGP Speaker在向IBGP对等体发布从EBGP对等体学来的路由时，并不改变该路由信息的下一跳属性。
4、Local-Preference 属性：
Local_Pref属性表明路由器的BGP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，即大的优先。
Local_Pref属性仅在IBGP对等体之间有效，不通告给其他AS，即不对EBGP邻居传递。Local_Pref属性可以手动配置，如果路由没有配置Local_Pref属性，BGP选路时将该路由的Local_Pref值按缺省值100来处理。
假设Internet 上有这样两条路由：
210.52.83.0/24和210.52.82.0/24，而需求是使到网络83 的流量分布在到ISP1 的链路上，而到网络82 的流量分布在到ISP2 的链路上。
RT5 分别有两个来源获得82 和83 路由，这样只需要在RT3 和RT4 上适当地对来源的属性进行修改，就可以达到目的。
BGP 可以给路由附加一种称为本地优先级的属性，路由器接收到去往同一目的地的多条路由，可以根据本地优先级属性值的高低进行路由选举。
5、MED 属性：
MED（Multi-Exit Discriminator）属性用于判断流量进入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。等价于COST
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任何其他第三方AS。即是MED属性会被传递第一个AS，但不会传递至第二个AS。
MED属性可以手动配置，如果路由没有配置MED属性，BGP选路时将该路由的MED值按缺省值0来处理。
路由时本机发布进BGP或者在本机通过策略修改了MED属性，都属于MED属性在本机被赋予。
这时候AS200 的管理者想达到以下目的，从AS100 来的到82 的数据流通过RT2 路由器到达，而从AS100 来的到83 的数据流通过RT1 到达。
在AS200 的边界路由器RT1 上，当向RT3 发布路由82 和83 时，给83 打上标记50，而给82 打上标记100。
在AS200 的边界路由器RT2 上，当向RT3 发布路由82 和83 时，给82 打上标记50，而给83 打上标记100。
6、Community 属性：
团体属性（Community）用于标识具有相同特征的BGP路由，使路由策略的应用更加灵活，同时降低了维护管理的难度。每个AS 的管理员都可以自己定义目的地址所属的团体，团体属性由一系列以32 位长度（4字节）为单位的数值所组成。团体属性默认不传递
团体属性分为自定义团体属性和公认团体属性。公认团体属性如下所示：
7、Preferred-Value 属性：
Preferred-Value只能在路由器本地配置，而且只影响本设备的路由优选。该属性不会传播给任何BGP对等体。路由器本地始发的BGP路由默认的Preferred-Value为0，从其他BGP对等体学习到的路由默认Preferred-Value也为0，相当于路由的权重值，取值范围：0~65535；该值越大，则路由越优先。H3C和华为私有属性。
三、路由控制和选择：
A、选路原则：
当到达同一目的地存在多条路由时，BGP依照如下策略顺序进行路由选择：
1、首先丢弃下一跳（NEXT_HOP）不可达的路由；
2、优选Preferred-value值最大的路由；
3、优选本地优先级（LOCAL_PREF）最高的路由；
4、优选聚合路由；
5、优选AS路径（AS_PATH）最短的路由；
6、依次选择ORIGIN类型为IGP、EGP、Incomplete的路由；
7、优选MED值最低的路由；
8、依次选择从EBGP、联盟、IBGP学来的路由；
9、优选下一跳Cost值最低的路由；
10、优选CLUSTER_LIST长度最短的路由；
11、优选ORIGINATOR_ID最小的路由；
12、优选Router ID最小的路由器发布的路由。
13、优选地址最小的对等体发布的路由。
CLUSTER_ID为路由反射器的集群ID，CLUSTER_LIST由CLUSTER_ID序列组成，反射器将自己的CLUSTER_ID加入CLUSTER_LIST中，若反射器收到路由中CLUSTER_LIST中包含有自己的CLUSTER_ID，则丢弃该路由，从而避免群内环路的发生。
如果配置了负载分担，并且有多条到达同一目的地的路由，则根据配置的路由条数选择多条路由进行负载分担。
B、属性控制：
1、属性控制建议：
1、如果希望影响下游所有路由器的路由选择，建议适用AS-Path，
2、如果希望只影响笨AS内部路由器的路由选择，建议使用Local-Preference
3、如果希望只影响下游某一个AS的路由器的路由选择，建议使用MED
4、如果希望只影响某一台路由器的路由选择，建议使用Perferred-Value
2、属性控制方法：
1、对邻居传出或传入的方向调用：使用ACL匹配路由，对匹配的路由使用apply子句修改属性，其他路由使用空节点正常放行。
2、宣告网段是调用：直接使用apply子句修改属性，不需要配置if-match匹配条件，不需要配置空节点。
3、引入路由时调用：如果需要做路由过滤，不需要配置空节点。
C、AS路径过滤：
BGP使用正则表达式进行路由操作和过滤，主要是作用与AS-PATH，下面是一个AS-PATH示例：
AS-PATH由0-9，（），{}，[]和空格组成。其中小括号表示联盟有序自治区号序列，中括号标志表示无序自治区号集合，无括号表示有序自治区号序列，大括号表示无序自治区号集合，空格作为分隔符。
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