zcse-bgp协议原理与操作

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1、ZCSE_203_C1 BGP 协议原理和操作课程目标： 掌握 BGP 的基本原理 掌握 BGP 的基本配置 了解和掌握 BGP 的维护和调试命令281第 1 章 BGP 协议原理和操作1.1 BGP 基本概念因特网，在 20 世纪 60 年代末还只是一个小规模的实验网，也就是 DARPA（美国国防部的高级研究项目管理局） 。随着研究机构、学院和政府加入，形成了最早的 ARPANET。后来，美国国家科学基金会又开发了 NSFNET（1995 年 4 月停用） 。发展到现在，因特网成为世界上规模最大用户最多的网络。出于管理和扩展的目的，当前的国际互联网是由许多个具有独立管理机构及选路策略的自治系

2、统（AS）汇集而成。BGPv4(Border gateway protocol Version 4)边界网关协议（定义于 RFC1771） ，是现行因特网的实施标准，它是用来连接自治系统，实现自治系统间的路由选择功能的。ZCSE_203_C1 BGP 协议原理和操作2821.1.1 IGP 与 BGP所有的路由选择协议可以被分成 IGP（内部网关协议）和 EGP（外部网关协议）两种。要了解 IGP 和 EGP 的概念，应该首先了解自治系统（AS）的概念。传统的 AS 定义（RFC1771 ）：自治系统（AS）是单一管理机构下的路由器的集合，它们使用一种内部网关协议和一致的度量标准来对数据包进行

3、 AS 内部的路由，而使用外部网关协议对接收或发出到其它 AS 的路由进行过滤或者配置策略。发展到现在，已经允许并且时常采用在一个自治系统 AS 中使用多个内部网关协议，甚至多个路由选择的度量标准。所以，现在的自治系统被扩展的定义为：共享同一路由选择策略的一组路由器。IGP（Interior gateway protocols）内部网关协议，定义为在一个自治系统内部使用的路由协议（包括动态路由协议和静态路由） 。IGP 的功能是完成数据包在 AS 内部的路由选择。RIPv1&v2，OSPF，ISIS 都是典型的 IGP。 EGP（Exterior gateway protocols）外部网关协

4、议，定义为在多个自治系统之间使用的路由协议。它主要完成数据包在 AS 间的路由选择。BGP4 就是一种EGP。IGP 只作用于本地 AS 内部，而对其他 AS 一无所知。它负责将数据包发到主机所在的网段（segment） 。EGP 作用于各 AS 之间，它只了解 AS 的整体结构，而不了解各个 AS 内部的拓扑结构。它只负责将数据包发到相应的 AS 中，其他工 第 1 章 BGP 协议原理和操作283作便交给 IGP 来做。 每个自治系统 AS 都有唯一的标识，称为 AS 号（AS number） ，由IANA（ Internet Assigned Numbers Authority）来授权分

5、配。这是一个 16 位的二进制数，范围为 165535，其中 6541265535 为 AS 专用组（RFC2270） ，不在Internet 上传播。类似于 IP 地址中的私有地址。BGP-4 是典型的外部网关协议，是现行的因特网实施标准。它完成了在自治系统AS 间的路由选择。可以说，BGP 协议是当代整个 Inetnet 的支架。 BGP 经历了 4 个版本：RFC1105(BGP-1)，RFC1163(BGP-2)，RFC1267(BGP-3)，RFC1771(BGP-4)，并且还涉及其他很多的 RFC 文档。在 RFC1771 新版本中，BGP 开始支持 CIDR（Classless

6、interdomains routing）和 AS 路径聚合，这种新属性的加入，可以减缓 BGP 表中条目的增长速度。支持 IPV6 的 BGP 版本是 BGP4+，标准是 RFC2545。1.1.2 BGP 的特征中 兴 通 讯 学 院 BGP 的 特 征BGP 是 一 种 增 强 型 距 离 矢 量 （ distance vector ） 路由 协 议传 输 协 议 ： TCP， 端 口 号 ： 179支 持 CIDR（ 无 类 别 域 间 选 路 ）路 由 更 新 只 发 送 增 量 路 由具 有 丰 富 的 路 由 过 滤 和 路 由 策 略 配 置BGP 是用来在自治系统之间传递选路

7、信息的路径向量协议。这里的路径向量是指 BGP 选路信息中携带的 AS 号码序列，此序列指出了一条路由信息通过的路径，同时它能够有效的控制路由循环。ZCSE_203_C1 BGP 协议原理和操作284BGP 是用来完成 AS 之间的路由选择的， BGP 路由信息中携带有其经过的 AS 号码序列，此序列指出了一条路由信息通过的路径，它能够有效的控制路由循环。每一个 AS 可以看作一个跳度，所以我们称 BGP 协议是一种距离矢量（ Distance vector）的路由协议，但是比起 RIP 等典型的距离矢量协议，它又有很多增强的性能。BGP 使用 TCP 作为传输协议，使用端口号 179。在通信

8、时，要先建立 TCP 会话，这样数据传输的可靠性就由 TCP 协议来保证，而在 BGP 的协议中就不用再使用差错控制和重传的机制，从而简化了复杂的程度。另外，BGP 使用增量的、触发性的路由更新，而不是一般的距离矢量协议的整个路由表的、周期性的更新，这样节省了更新所占用的带宽。BGP 还使用“保活”消息（Keepalive）来监视 TCP 会话的连接。而且，BGP 还有多种衡量路由路径的度量标准（称为路由属性） ，可以更加准确的判断出最优的路径。BGP 工作流程如下：首先，在要建立 BGP 会话的路由器之间建立 TCP 会话连接，然后通过交换 OPEN 信息来确定连接参数，如运行版本等。建立对

9、等体连接关系后，最开始的路由信息交换将包括所有的 BGP 路由，也就是交换 BGP 表中所有的条目。初始化交换完成以后，只有当路由条目发生改变或者失效的时候，才会发出增量的触发性的路由更新。所谓增量，就是指并不交换整个 BGP 表，而只更新发生变化的路由条目；而触发性，则是指只有在路由表发生变化时才更新路由信息，而并不发出周期性的路由更新。比起传统的全路由表的定期更新，这种增量触发的更新大大节省了带宽。路由更新都是由 UPDATE 消息来完成。 第 1 章 BGP 协议原理和操作2851.1.3 对等体建立了 BGP 会话连接的路由器被称作对等体（peers or neighbors） ，对等

10、体的连接有两种模式：IBGP（Internal BGP）和 EBGP（External BGP） 。IBGP 是指单个AS 内部的路由器之间的 BGP 连接，而 EBGP 则是指 AS 之间的 BGP 连接。ZCSE_203_C1 BGP 协议原理和操作2861.1.3.1 EBGPBGP 是用来完成 AS 之间的路由选择的，这种在不同 AS 之间建立的 BGP 连接，称为 EBGP 连接。EBGP 连接的路由器一般是物理直接相连，也有少数情况下存在非物理直接相连的特殊情况。对于 EBPG 的使用，在路由器配置的时候，需要特别注意。因为缺省情况下，路由器对于 EBGP 通信的 BGP 协议数据

11、包的 TTL 值设置为 1。必要时需要更改其TTL 值的设置。 第 1 章 BGP 协议原理和操作2871.1.3.2 IBGPIBGP 是用来在 AS 内部完成 BGP 更新信息的交换。虽然这种功能也可以由 “重分布” （Redistribution）技术来完成将 EBGP 传送来的其他 AS 的路由“再分布”到 IGP 中，然后将其“ 再分布 ”到 EBGP 传送到其他 AS。但是这样丧失了 BGP 路由条目的丰富的属性，失去了 BGP 进行路由选择和策略控制的元素。因此，使用 IBGP 连接把不同 AS 的路由进行传递。 IBGP 的功能是维护 AS 内部连通性。BGP 规定，一个 IB

12、GP 的路由器不能将来自另一 IBGP 路由器的路由发送给第三方 IBGP 路由器。这也可以理解为通常所说的 Split-horizon 规则。当路由器通过 EBGP 接收到更新信息时，它会对这个更新信息进行处理，并发送到所有的 IBGP 及余下的 EBGP 对等体；而当路由器从IBGP 接收到更新信息时，它会对其进行处理并仅通过 EBGP 传送，而不会向IBGP 传送。所以，在 AS 中，BGP 路由器必须要通过 IBGP 会话建立完全连接的网状连接，以此来保持 BGP 的连通性。如果没有在物理上实现全网状（full meshed）的连接，就会出现连通性上的问题。为避免完全网状连接的复杂性，

13、应运而生了路由反射器和联盟等相关技术。ZCSE_203_C1 BGP 协议原理和操作288与传统的内部路由协议相比，BGP 还有一个独特的特性，就是使用 BGP 的路由器之间，可以被未使用 BGP 的路由器隔开。这是因为 BGP 使用 TCP 协议进行工作，只要 2 台路由器直接能够建立 TCP 连接即可，所以进行 BGP 会话连接的路由器能被多个运行内部路由协议的路由器分开，不过要确保相关 IGP 协议的正常工作，使得 BGP 路由器之间的 TCP 连接的路由通畅。 第 1 章 BGP 协议原理和操作2891.2 BGP 报文类型与连接状态1.2.1 BGP 消息类型中 兴 通 讯 学 院

14、BGP 消 息 类 型BGP 使 用 四 种 类 型 的 消 息 :OPEN 用 于 建 立 BGP 连 接KEPALIVE 用 于 保 持 BGP连 接UPDATE 发 送 BGP 路 由 更 新 或 撤 消NOTIFICATION BGP差 错 提 示 信 息BGP 消息有四种类型:OPEN，UPDATE，NOTIFICATION 和 KEEPALIVE，分别用于建立 BGP 连接，更新路由信息，差错控制和检测可到达性。 BGP 报文的报头格式相同，均由 19 个字节组成。16 个字节的标记字段，2 个字节的长度字段和 1 字节的类型字段。如图 7-4 所示，该图表示了 BGP 报文报头的

15、基本格式。16bytes 2bytes 1byte标记字段 报文长度 报文类型标记字段用来鉴别进入的 BGP 报文或用来检测两个 BGP 对等体之间同步的丢失。标记字段在 OPEN 报文中或无鉴别信息的报文中必须置为“1” ，在其他情况下将作为鉴别技术的一部分被计算。长度指整个 BGP 报文包括报头在内的总长度，长度值在 19 到 4096 之间。对于KEEPALIVE 报文而言，其没有具体报文内容，所以长度始终为 19 个字节。类型用来指示报文类型，分为以下四种：ZCSE_203_C1 BGP 协议原理和操作2901OPEN。2UPDATE。3NOTIFICATION。4KEEPALIVE

16、。1.2.1.1 BGP 建立消息OPEN 消息是在建立 TCP 连接后，向对方发出的第一条消息，它包括版本号、各自所在 AS 的号码（AS Number） 、BGP 标识符（BGP Identifier） 、协议参数、会话保持时间（Hold timer）以及可选参数、可选参数长度。下图列出了 OPEN报文的格式。1byte 2bytes 2bytes 4bytes 1byte 可变长度版本号 我的自治系 统 保持时 间 BGP 标识符 可选参数长 度 可选参 数版本号：1 字节无符号整数，它表示 BGP 协议的版本 BGP-4。在 BGP 对等体磋商时，对等体之间都试图使用彼此都支持的最高版本。在 BGP 对等体版本已知的情况下，通常使用静态设置版本，缺省就是 BGP4。 第 1 章 BGP 协议原理和操作291自治系统