Network系列：BGP报文类型、状态机、路由的生成（二）

3. BGP报文类型

BGP存在5种类型的报文，不同类型的报文拥有相同的头部（header）。

3.1 报文类型作用

3.2 报文头格式

BGP五种报文都拥有相同的报文头，格式如左侧所示，主要字段解释如下：

• Marker：16Byte，用于标明BGP报文边界，所有bit均为“1”。
• Length：2Byte，BGP报文总长度（包括报文头在内），以Byte为单位。
• Type：1Byte，BGP报文的类型。其取值从1到5，分别表示Open、Update、Notification、Keepalive和Route-refresh 报文。

3.3 Open报文

Open报文是TCP连接建立之后发送的第一个报文，用于建立BGP对等体之间的连接关系，报文格式如上所示，主要字段解释如下：

• Version：BGP的版本号。对于BGP 4来说，其值为4。
• My AS（autonomous system）：本地AS号。通过比较两端的AS号可以判断对端是否和本端处于相同AS。
• Hold Time：保持时间。在建立对等体关系时两端要协商Hold Time，并保持一致。如果在这个时间内未收到对端发来的Keepalive报文或Update报文，则认为BGP连接中断。
• BGP Identifier：BGP标识符，以IP地址的形式表示，用来识别BGP路由器。

Opt Parm Len：Optional parameters的长度。

Optional parameters：宣告自身对于一些可选功能的支持，比如认证、多协议支持。

3.4 Update报文

Update报文用于在对等体之间传递路由信息，可以用于发布、撤销路由。

一个Update报文可以通告具有相同路径属性的多条路由，这些路由保存在NLRI（Network Layer Reachable Information，网络层可达信息）中。同时Update还可以携带多条不可达路由，用于告知对方撤销路由，这些保存在Withdrawn Routes字段中。

报文格式如左侧所示，主要字段解释如下：

• Withdrawn routes：不可达路由的列表。
• Path attributes：与NLRI相关的所有路径属性列表，每个路径属性由一个TLV（Type-Length-Value）三元组构成。
• NLRI：可达路由的前缀和前缀长度二元组。

Unfeasible routes length：不可达路由字段的长度，以Byte为单位。如果为0则说明没有Withdrawn Routes 字段。

Withdrawn Routes Length：标明Withdrawn Routes部分的长度。其值为零时，表示没有撤销的路由。

Total path attribute length：路径属性字段的长度，以Byte为单位。如果为0则说明没有Path Attributes 字段。

3.5 Notification报文

当BGP检测到错误状态时（对等体关系建立时、建立之后都可能发生），就会向对等体发送Notification，告知对端错误原因。之后BGP连接将会立即中断。

• Error Code、Error subcode：差错码、差错子码，用于告知对端具体的错误类型。
• Data：用于辅助描述详细的错误内容，长度并不固定。

3.6 Keepalive报文

• BGP路由器收到对端发送的Keepalive报文，将对等体状态置为已建立，同时后续定期发送keepalive报文用于保持连接。
• Keepalive报文格式中只包含报文头，没有附加其他任何字段。

3.7 Route-refresh报文

Route-refresh报文用来要求对等体重新发送指定地址族的路由信息，一般为本端修改了相关路由策略之后让对方重新发送Update报文，本端执行新的路由策略重新计算BGP路由。

相关字段内容如下：

• AFI：Address Family Identifier，地址族标识，如IPv4。
• Res.：保留，8个bit必须置0。
• SAFI：Subsequent Address Family Identifier，子地址族标识。

在Open报文协商时会协商是否支持Route-refresh，如果对等体支持Route-refresh能力，则可以通过refresh bgp命令手工对BGP连接进行软复位，BGP软复位可以在不中断BGP连接的情况下重新刷新BGP路由表，并应用新的策略。

对于不支持Route-Refresh能力的BGP对等体，可以配置keep-all-routes命令，保留该对等体的所有原始路由，这样不需要复位BGP连接即可完成路由表的刷新。

缺省情况下未开启keep-all-routes。

4. BGP状态机

状态过程

4.1 Idle状态

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。

4.2 Connect、Active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。

4.3 OpenSent、OpenConfirm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。

4.4 Established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。

5. BGP路由的生成

不同于IGP路由协议，BGP自身并不会发现并计算产生路由，BGP将IGP路由表中的路由注入到BGP路由表中，并通过Update报文传递给BGP对等体。

BGP注入路由的方式有两种：

• Network
• import-route

与IGP协议相同，BGP支持根据已有的路由条目进行聚合，生成聚合路由。

5.1 Network注入路由

通过Network方式注入路由：

• AS200内的BGP路由器已经通过IGP协议OSPF学习到了两条路由：10.1.0.0/24和10.2.0.0/24，在BGP进程内通过network命令注入这两条路由，这两条路由将会出现在本地的BGP路由表中。

• AS200内的BGP路由器通过Update报文将路由传递给AS300内的BGP路由器。
• AS300内的BGP路由器收到路由后，将这两条路由加入到本地的BGP路由表中。

Network方式注入的路由必须是已经存在于IP路由表中的路由条目，否则不会被成功注入到BGP路由表中。

5.2 import-route注入路由

Network方式注入路由虽然是精确注入，但是只能一条条配置逐条注入IP路由表中的路由，如果注入的路由条目很多配置命令将会非常复杂，为此可以使用import-route方式，将：

• 直连路由
• 静态路由
• OSPF路由
• IS-IS路由

等协议的路由注入到BGP路由表中。

5.3 BGP聚合路由

与众多IGP协议相同，BGP同样支持路由的手工聚合，在BGP配置视图中使用aggregate命令可以执行BGP路由手工聚合，在BGP已经学习到相应的明细路由情况下，设备会向BGP注入指定的聚合路由。

• 执行聚合之后，在本地的BGP路由表中除了原本的明细路由条目之外，还会多出一条聚合的路由条目。
• 如果在执行聚合时指定了detail-suppressed，则BGP只会向对等体通告聚合后的路由，而不通告聚合前的明细路由。
• 在聚合时配置了抑制明细路由的参数，R3上查看路由表，将只能看到BGP路由：10.1.0.0/22，无法看到聚合前的明细路由。