BGP

1.BGP

边界网关协议（Border Gateway Protocol，BGP）是一种用来在路由选择域之间交换网络层可达性信息（Network Layer Reachability Information，NLRI）的路由选择协议。由于不同的管理机构分别控制着他们各自的路由选择域，因此，路由选择域经常被称为自治系统AS（Autonomous System）。现在的Internet是一个由多个自治系统相互连接构成的大网络，BGP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）之间。
从一开始，BGP就被设计成一种域间路由选择协议，其设计目标就是策略控制能力和可扩展性。但是，BGP也不适合替代IGP，因为它们适用的场景不同。
BGP有两种运行方式，如下图所示，当BGP运行于同一AS内部时，被称为IBGP（Internel BGP，内部边界网关协议）；当BGP运行于不同AS之间时，称为EBGP（Externel BGP，外部边界网关协议）。

2.工作过程

2.1 BGP中的角色

Speaker：发送BGP报文的路由设备称为BGP发言者（Speaker），它接收或产生新的路由信息，并发布（Advertise）给其它BGP Speaker。当BGP Speaker收到来自其它AS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所有其他BGP Speaker（发布该路由的BGP Speaker除外）。
Peer：相互交换报文的BGP Speaker之间互称对等体（Peer）。

2.2 BGP的报文

BGP的运行是通过报文驱动的，共有Open、Update、Notification、Keepalive、Route-refresh和Capability六种报文类型。

• Open报文：是TCP连接建立后发送的第一个报文，用于建立BGP对等体之间的连接关系。对等体在接收到Open报文并协商成功后，将发送Keepalive报文确认并保持连接的有效性。确认后，对等体间可以进行Update、Notification、Keepalive和Route-refresh报文的交换。
• Update报文：用于在对等体之间交换路由信息。Update报文可以发布多条属性相同的可达路由信息，也可以撤销多条不可达路由信息。
• Notification报文：当BGP检测到错误状态时，就向对等体发出Notification报文，之后BGP连接会立即中断。
• Keepalive报文：BGP会周期性地向对等体发出Keepalive报文，用来保持连接的有效性。
• Route-refresh报文：Route-refresh报文用来请求对等体重新发送所有的可达路由信息。
• Capability报文：用于在一个已经建立的BGP会话基础上动态更新对等体的能力，可保证已有对等体连接不中断。

2.3 BGP处理过程

如下图所示，BGP的传输层协议是TCP协议，所以在BGP对等体建立之前，对等体之间首先进行TCP连接。BGP邻居间会通过Open报文协商相关参数，建立起BGP对等体关系。建立连接后，BGP邻居之间交换整个BGP路由表。BGP会发送Keepalive报文来维持邻居间的BGP连接，BGP协议不会定期更新路由表，但当BGP路由发生变化时，会通过Update报文增量地更新路由表。当BGP检测到网络中的错误状态时（例如收到错误报文时），BGP会发送Notification报文进行报错，BGP连接会随即中断。

2.4BGP有限状态机

BGP有限状态机共有六种状态，分别是Idle、Connect、Active、Open-Sent、Open-Confirm和Established。
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初始状态。
Connect状态下，BGP等待TCP连接的建立完成后再决定后续操作。
Active状态下，BGP将尝试进行TCP连接的建立，是BGP的中间状态。
Open-Sent状态下，BGP等待对等体的Open报文。
Open-Confirm状态下，BGP等待一个Notification报文或Keepalive报文。
Established状态下，BGP对等体间可以交换Update报文、Route-refresh报文、Keepalive报文和Notification报文
BGP对等体双方的状态必须都为Established，BGP邻居关系才能成立，双方通过Update报文交换路由信息。

2.4BGP属性

BGP属性
BGP路由属性是一套参数，它对特定的路由进一步的描述，使得BGP能够对路由进行过滤和选择。事实上，所有的BGP路由属性都可以分为以下4类：
公认必须遵循的（Well-known mandatory）：所有BGP设备都可以识别，且必须存在于Update报文中。如果缺少这种属性，路由信息就会出错。
公认任意（Well-known discretionary）：所有BGP设备都可以识别，但不要求必须存在于Update报文中，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设备可以不支持此属性，但它仍然会接收这类属性，并通告给其他对等体。
可选非过渡（Optional non-transitive）：如果BGP设备不支持此属性，则相应的这类属性会被忽略，且不会通告给其他对等体。
下面介绍几种常用的BGP路由属性：
Origin属性，属于公认必须遵循属性，用来定义路径信息的来源，标记一条路由是怎么成为BGP路由的，包含IGP、EGP和Incomplete三种类型。
AS_Path属性，属于公认必须遵循属性，按矢量顺序记录了某条路由从本地到目的地址所要经过的所有AS编号。
Next_Hop属性，属于公认必须遵循属性。
MED，属于可选非过渡属性，MED（Multi-Exit-Discriminator）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。
Local_Pref属性，属于公认任意属性，仅在IBGP对等体之间有效，不通告给其他AS，用于表明路由设备的BGP优先级。

3.BGP对路由的处理

BGP对路由的处理如下图所示。BGP路由来源包括从其他协议引入和从邻居学习两个部分，为了减少路由规模，可以对优选的BGP路由进行聚合。在引入路由、从邻居接收或发送路由的过程中，可以通过路由策略实现对路由的过滤，也可以修改路由的属性。

3.1路由引入

BGP协议自身不能发现路由，所以需要引入其他协议的路由（如IGP或者静态路由等）注入到BGP路由表中，从而将这些路由在AS之内和AS之间传播。
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、IS-IS路由、静态路由和直连路由等某一协议的路由注入到BGP路由表中。
• Network方式比Import方式更精确，将指定前缀和掩码的一条路由注入到BGP路由表中。
  Import和Network两种方式均可以通过路由策略实现对路由的过滤及属性的修改，将通过路由策略过滤且修改属性后的路由注入到BGP路由表中。
  network宣告的路由属于内部路由，import引入的路由属于外部路由，优先级不同，Network方式优先级高.比如华为设备内部路由优先级为10，外部路由优先级为150

3.2路由选择

当到达同一目的地存在多条路由时，BGP采取路由选择策略进行路由选择，例如优选没有迭代到Graceful Down（该SRv6 TE-Policy处于延迟删除状态）的SRv6 TE-Policy的路由、在与RPKI（Resource Public Key Infrastructure）服务器进行连接的情景中，应用起源AS验证结果后的BGP路由优先级顺序为Valid > NotFound > Invalid、优选没有误码的路由等。

3.3路由聚合

在大规模的网络中，BGP路由表十分庞大，使用路由聚合（Routes Aggregation）可以大大减小路由表的规模。
路由聚合实际上是将多条路由合并的过程。这样BGP在向对等体通告路由时，可以只通告聚合后的路由，而不是通告所有的具体路由。
BGP路由聚合支持两种方式：
自动聚合：对BGP引入的路由进行聚合。配置自动聚合后，对参加聚合的具体路由进行抑制。配置自动聚合后，BGP将按照自然网段聚合路由（如10.1.1.1/32和10.2.1.1/32将聚合为A类地址10.0.0.0/8），并且BGP向对等体只发送聚合后的路由。
手动聚合：对BGP本地路由进行聚合。手动聚合可以控制聚合路由的属性，以及决定是否发布具体路由。
IPv4支持自动聚合和手动聚合两种方式，而IPv6仅支持手动聚合。

3.4BGP发布路由

BGP发布路由时采用如下策略：
存在多条有效路由时，BGP Speaker只将最优路由发布给对等体。
BGP Speaker从EBGP获得的路由会向它所有BGP对等体发布（包括EBGP对等体和IBGP对等体）。
BGP Speaker从IBGP获得的路由不向它的IBGP对等体发布。
BGP Speaker从IBGP获得的路由是否通告给它的EBGP对等体要依据IGP和BGP同步的情况。
连接一旦建立，BGP Speaker将把自己可发布的BGP最优路由发布给新对等体。

• 在BGP协议中，路由决策过程的最后一个步骤是（ ）。
  A.路径属性修改
  B.路由策略应用
  C.路由信息发布
  D.路径属性筛选
  【正确答案】：C
• 关于BGP协议描述不正确的是（ ）。
  A.BGP协议是基于TCP的路由协议
  B.BGP协议计算路由的过程会暴露AS内部的网络拓扑
  C.BGP协议用于实现不同AS之间的路由可达
  D.BGP是一种距离矢量路由协议，在设计上就避免了环路的发生
  【正确答案】：B
  解析：BGP是路径矢量路由协议，同时也是距离矢量路由协议