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Network系列：BGP通告原则、路径属性、路由反射器（三）

6. BGP的通告原则

BGP通告遵循以下原则：

  1. 只发布最优路由。
  2. 从EBGP对等体获取的路由，会发布给所有对等体。
  3. IBGP水平分割：从IBGP对等体获取的路由，不会发送给IBGP对等体。
  4. BGP同步规则指的是：当一台路由器从自己的IBGP对等体学习到一条BGP路由时（这类路由被称为IBGP路由），它将不能使用该条路由或把这条路由通告给自己的EBGP对等体，除非它又从IGP协议（例如OSPF等，此处也包含静态路由）学习到这条路由，也就是要求IBGP路由与IGP路由同步。同步规则主要用于规避BGP路由黑洞问题。

BGP同步规则华为默认关闭！


6.1 第一条原则

只发布最优且有效（即下一跳地址可达）路由。

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6.2 第二条原则

从EBGP对等体获取的路由，会发布给所有对等体。

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6.3 第三条原则

从IBGP对等体获取的BGP路由，不会再发送给其他IBGP对等体，该条原则也被称为”IBGP水平分割“。

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可能会带来新的问题，如下图所示，当BGP路由器R2将路由传递给BGP路由器R1时，由于第三条原则限制，R1无法将BGP路由传递给R3，R3将无法学习到路由。

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6.4 第四条原则（默认不启用）

当一台路由器从自己的IBGP对等体学习到一条BGP路由时（这类路由被称为IBGP路由），它将不能使用该条路由或把这条路由通告给自己的EBGP对等体，除非它又从IGP协议（例如OSPF等，此处也包含静态路由）学习到这条路由，该条规则也被称为BGP同步原则。

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产生该问题根本原因为AS200域内未运行BGP的路由器并无从BGP学习到的路由条目，查找路由失败，导致R1丢弃报文。为此制定了BGP同步原则：

当BGP的路由条目也存在于IGP路由表时才对外发送，以图中场景为例，当R3查看IGP路由表，OSPF路由表中并无路由10.0.4.0/24，因此并不会向R5发送该路由，自然也不会产生后续的访问失败问题。


解决该问题的方式有：

  1. 将BGP路由重分发到IGP中，基本不会使用该方式。
  2. 建立全互联的IBGP对等体关系，让全网所有路由器都拥有BGP路由。

7. 路径属性

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  • 任何一条BGP路由都拥有多个路径属性。
  • 当路由器将BGP路由通告给它的对等体时，一并被通告的还有路由所携带的各个路径属性。
  • BGP的路径属性将影响路由优选。

7.1 路径属性分类

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公认属性是所有BGP路由器都必须能够识别的属性。

公认属性可以分为两类：

  • 公认必遵（Well-known Mandatory）：必须包括在每个Update消息里。
  • 公认任意（Well-known Discretionary）：可能包括在某些Update消息里。

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可选属性不需要都被BGP路由器所识别。

可选属性可以分为两类：

  • 可选过渡（Optional Transitive）：BGP设备不识别此类属性依然会接受该类属性并通告给其他对等体。
  • 可选非过渡（Optional Non-transitive）：BGP设备不识别此类属性会忽略该属性，且不会通告给其他对等体。

7.2 AS_Path

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  • 该属性为公认必遵属性，是前往目标网络的路由经过的AS号列表。
  • 作用：确保路由在EBGP对等体之间传递无环；另外也作为路由优选的衡量标准之一；
  • 路由在被通告给EBGP对等体时，路由器会在该路由的AS_Path中追加上本地的AS号；路由被通告给IBGP对等体时，AS_Path不会发生改变。

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R1从R4收到的BGP路由更新中AS_Path属性数值为：400 300 200 100，存在自身AS号，不接收该路由，从而防止了路由环路的产生。


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AS_Path的重要作用之一便是影响BGP路由的优选，在上图中，R5同时从R2及R4学习到去往10.0.1.0/24网段的BGP路由，在其他条件相同的情况下，R5会优选R2通告的路由，因为该条路由的AS_Path属性值较短，也即AS号的个数更少。


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  • 路由聚合解决了两类问题，一是减轻了设备的负担，二是隐藏了明细的路由信息，减少了路由震荡的影响。但是路由聚合后，AS_Path属性丢失，存在产生环路的风险，为此可以通过AS_SET类型的AS_Path属性携带聚合前的AS路径信息。
  • 当发生路由聚合后，如果需要聚合路由携带所有明细路由中AS_Path属性携带的AS号防止环路，则在配置聚合的命令中增加as-set参数。
  • 在AS_SET的示例中AS 300内发生了路由聚合并配置了as-set参数，则聚合路由会将明细路由的AS_Path信息用一个AS-Set集表示（放在中括号{}里的AS号信息，该集合内的AS号没有先后顺序），在聚合路由中携带用以防止环路。

7.3 Origin

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  • 该属性为公认必遵属性，它标识了BGP路由的起源。如上表所示，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。

7.4 Next_Hop

  • 该属性是一个公认必遵属性，用于指定到达目标网络的下一跳地址。
  • 当路由器学习到BGP路由后，需对BGP路由的Next_Hop属性值进行检查，该属性值（IP地址）必须在本地路由可达，如果不可达，则这条BGP路由不可用。

在不同的场景中，设备对BGP路由的缺省Next_Hop属性值的设置规则如下：

  1. BGP路由器在向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。

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  2. BGP路由器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。

  3. 路由器在收到EBGP对等体所通告的BGP路由后，在将路由传递给自己的IBGP对等体时，会保持路由的Next_Hop属性值不变。

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  4. 如果路由器收到某条BGP路由，该路由的Next_Hop属性值与EBGP对等体（更新对象）同属一个网段，那么该条路由的Next_Hop地址将保持不变并传递给它的BGP对等体。

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修改Next_hop属性

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使用peer x.x.x.x next-hop-local命令可以在设置向IBGP对等体（组）通告路由时，把下一跳属性设为自身的TCP连接源地址。

缺省情况下，R2通告给R3的BGP路由10.0.1.0/24的NextHop属性值为10.0.12.1，若R2未将到达10.0.12.0/24的路由发布到AS 200的IGP协议中，那么R3将无法获知到达10.0.12.1的路由，此时BGP路由10.0.1.0/24的NextHop不可达，该路由将被视为无效。


7.5 Local_Preference

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  • Local_Preference即本地优先级属性，是公认任意属性，可以用于告诉AS中的路由器，哪条路径是离开本AS的首选路径。
  • Local_Preference属性值越大则BGP路由越优。缺省的Local_Preference值为100。
  • 该属性只能被传递给IBGP对等体，而不能传递给EBGP对等体。

  • Local_Preference属性只能在IBGP对等体间传递（除非做了策略否则Local_Preference值在IBGP对等体间传递过程中不会丢失），而不能在EBGP对等体间传递，如果在EBGP对等体间收到的路由的路径属性中携带了Local_Preference，则会进行错误处理。
  • 但是可以在AS边界路由器上使用Import方向的策略来修改Local_Preference属性值。也就是在收到路由之后，在本地为路由赋予Local_Preference。
  • 使用bgp default local-preference命令修改缺省Local_Preference值，该值缺省为100。
  • 路由器在向其EBGP对等体发送路由更新时，不能携带Local_Preference属性，但是对方接收路由之后，会在本地为这条路由赋一个缺省Local_Preference值（100），然后再将路由传递给自己的IBGP对等体。
  • 本地使用network命令及import-route命令引入的路由， Local_Preference为缺省值100，并能在AS内向其他IBGP对等体传递，传递过程中除非受路由策略影响，否则Local_Preference不变。

7.6 Community

技术背景

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  • Community（团体）属性为可选过渡属性，是一种路由标记，用于简化路由策略的执行。
  • 可以将某些路由分配一个特定的Community属性值，之后就可以基于Community值而不是网络前缀/掩码信息来匹配路由并执行相应的策略了。

Community属性格式

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Community属性值长度为32bit，也就是4Byte。可使用两种形式呈现：

  • 十进制整数格式。
  • AA：NN格式，其中AA表示AS号，NN是自定义的编号。

公认Community属性

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No_Export_Subconfed团体属性涉及到BGP联邦的概念。


7.7 MED

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  • MED（Multi-Exit Discriminator，多出口鉴别器）是可选非过渡属性，是一种度量值，用于向外部对等体指出进入本AS的首选路径，即当进入本AS的入口有多个时，AS可以使用MED动态地影响其他AS选择进入的路径。
  • MED属性值越小则BGP路由越优。
  • MED主要用于在AS之间影响BGP的选路。MED被传递给EBGP对等体后，对等体在其AS内传递路由时，携带该MED值，但将路由再次传递给其EBGP对等体时，缺省不会携带MED属性。

关于MED的一些注意事项

缺省情况下，路由器只比较来自同一相邻AS的BGP路由的MED值，也就是说如果去往同一个目的地的两条路由来自不同的相邻AS，则不进行MED值的比较。


一台BGP路由器将路由通告给EBGP对等体时，是否携带MED属性，需要根据以下条件进行判断（不对EBGP对等体使用策略的情况下）：

  1. 如果该BGP路由是本地始发（本地通过network或import-route命令引入）的，则缺省携带MED属性发送给EBGP对等体。
  2. 如果该BGP路由为从BGP对等体学习到，那么该路由传递给EBGP对等体时缺省不会携带MED属性。
  3. 在IBGP对等体之间传递路由时，MED值会被保留并传递，除非部署了策略，否则MED值在传递过程中不发生改变也不会丢失。

MED的默认操作

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  • 如果路由器通过IGP学习到一条路由，并通过network或import-route的方式将路由引入BGP，产生的BGP路由的MED值继承路由在IGP中的metric。例如上图中如果R2通过OSPF学习到了10.0.1.0/24路由，并且该路由在R2的全局路由表中OSPF Cost=100，那么当R2将路由network进BGP后，产生的BGP路由的MED值为100。
  • 如果路由器将本地直连、静态路由通过network或import-route的方式引入BGP，那么这条BGP路由的MED为0，因为直连、静态路由cost为0。

7.8 Atomic_Aggregate及Aggregator

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  • R3上通过aggregate命令将BGP路由10.0.1.0/24、10.0.2.0/24、10.0.3.0/24、10.0.4.0/24聚合成了10.0.0.0/16，并使用detail-suppressed抑制了明细路由的对外发布，R3只会将聚合后的BGP路由传递给R4，而不传递聚合前的明细路由。
  • Atomic_Aggregate是一个公认自由决定属性，它只相当于一种预警标记，而并不承载任何信息。当路由器收到一条BGP路由更新且发现该条路由携带Atomic_Aggregate属性时，它便知道该条路由可能出现了路径属性的丢失，此时该路由器把这条路由再通告给其他对等体时，需保留路由的Atomic_Aggregate属性。另外，收到该路由更新的路由器不能将这条路由再度明细化。
  • 另一个重要的属性是Aggregator，这是一个可选传递属性，当路由聚合被执行时，执行路由聚合操作的路由器可以为该聚合路由添加Aggregator属性，并在该属性中记录本地AS号及自己的Router-ID，因此Aggregator属性用于标记路由聚合行为发生在哪个AS及哪台BGP路由器上。

查看聚合之后的路由

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在BGP路由详细信息中可与看到Aggregator属性记录了聚合设备的AS号、Router ID，同时通过Atomic-Aggregate属性标明该路由为聚合路由。


8. BGP路由反射器

8.1 技术背景

中转AS中的IBGP问题

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由于水平分割的原因，为了保证中转AS 200所有的BGP路由器都能学习到完整的BGP路由，就必须在AS内实现IBGP全互联。然而实现IBGP全互联存在诸多短板：

  • 路由器需维护大量的TCP及BGP连接，尤其在路由器数量较多时；
  • AS内BGP网络的可扩展性较差。

为此可以采用路由反射器技术


8.2 路由反射器角色

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引入路由反射器之后存在两种角色：

  • RR（Route Reflector）：路由反射器
  • Client：RR客户端

RR会将学习的路由反射出去，从而使得IBGP路由在AS内传播无需建立IBGP全互联。将一台BGP路由器指定为RR的同时，还需要指定其Client。至于Client本身，无需做任何配置，它并不知晓网络中存在RR。


8.2 反射规则

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注意此处“反射”和“发送”的区别。“发送”指的是传统情况下（相当于RR不存在的场景下）的BGP路由传递行为，而“反射”指的是遵循路由反射规则的情况下，RR执行的路由传递动作，被反射出去的路由会被RR插入特殊的路径属性。

RR将路由反射时不会修改以下的BGP路径属性：Next_Hop、AS_Path、 Local_Preference、MED，如果反射器修改这几个路径属性的值则有可能产生路由环路。


8.3 RR场景下的路由防环

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BGP路由反射行为引入了路由环路的隐患，RR的设定使得IBGP水平分割原则失效，这就可能导致环路的产生，为此RR会为BGP路由添加两个特殊的路径属性来避免出现环路：

  • Originator_ID
  • Cluster_List

Originator_ID防环

  • RR将一条BGP路由进行反射时会在反射出去的路由中增加Originator_ID，其值为本地AS中通告该路由的BGP路由器Router ID。
  • 若AS内存在多个RR，则Originator_ID属性由第一个RR创建，并且不被后续的RR（若有）所更改。
  • 当BGP路由器收到一条携带Originator_ID属性的IBGP路由，并且Originator_ID属性值与自身的Router ID相同，则它会忽略关于该条路由的更新。

例子

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R3收到来自R2的BGP路由10.0.2.0/24，在反射给R1时会添加上Originator_ID：10.0.2.2，R1收到之后再次反射给其客户端R2时携带Originator_ID属性，R2收到之后查看Originator_ID属性值存在自身的Router ID，忽略该路由更新。


8.4 路由反射簇 (Cluster)防环

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  • 路由反射簇包括反射器RR及其Client。一个AS内允许存在多个路由反射簇（如上图）。
  • 每一个簇都有唯一的簇ID（Cluster_ID，缺省时为RR的BGP Router ID ）。
  • 当一条路由被反射器反射后，该RR（该簇）的Cluster_ID就会被添加至路由的Cluster_list属性中。
  • 当RR收到一条携带Cluster_list属性的BGP路由，且该属性值中包含该簇的Cluster_ID时，RR认为该条路由存在环路，因此将忽略关于该条路由的更新。

Cluster_List

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  • R2发送给R1的路由，经过R1反射给R3时除了添加Originator_ID之外还会添加Cluster_List：10.0.1.1。
  • R3再次反射给R4时， Cluster_List值为：10.0.3.3 10.0.1.1，R4再次反射给R1时Cluster_List值为：10.0.4.4 10.0.3.3 10.0.1.1。
  • 当R4将路由反射给R1时，R1发现Cluster_List包含了自身Cluster_ID，判断存在环路，从而忽略该路由更新。

8.5 RR应用举例

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  • R1向BGP发布了10.0.1.0/24路由，R2会从R1学习到该路由并且将其通告给R3。
  • 但是R3从R2学习到的这条IBGP路由由于水平分割规则的存在故而不能够再被通告给R4及R。
  • 为此可以将R3设置为RR，R4、R5作为其客户端，这样R4、R5即可正常学习到BGP路由10.0.1.0/24。
posted @ 2023-09-18 09:52  YinJayChen  阅读(1023)  评论(0)  编辑  收藏  举报