僞裝網絡工程師17——初識BGP

時間  2020-11-10
標籤 網絡 ide oop 學習 this 3d code router blog 接口 欄目 系統網絡 简体版
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1、背景介紹

BGP是一種多用於運營商之間的網絡協議類型，他與IGP不一樣的地方（主要指IGP中的ospf協議）在於它是一種距離矢量型的協議，因此路由器之間傳遞的爲路由表，而運行商選擇BGP協議的緣由在於IGP協議沒法容納公網上數量巨大的路由條目 網絡

2、BGP的工做模式

BGP做爲一種應用層協議，工做在7層，相似於ospf協議，運行BGP協議的路由器之間須要創建對等體關係。在ospf中，只有直連路由器之間才能創建鄰居關係（由於TTL=1），而在BGP協議中，創建對等體關係的路由器不是必須直連（IBGP中TTL=255；雖然EBPG中TTL=1，但能夠修改），兩個路由可達的路由器之間就能夠創建對等體關係，以下圖所示，RB與RE之間儘管沒有直連，但仍能夠創建對等體關係，在IBGP中路由器之間須要創建全網狀對等體關係，因此IBGP的對等體數量爲n*(n-1)/2
僞裝網絡工程師17——初識BGP
上圖中RB與RE要創建對等體，首先就須要相互之間路由可達，這就須要藉助IGP（ospf等）協議來實現，從這個角度來看，能夠說BGP是創建在IGP之上的協議 ide

3、BGP的分類

BGP按照工做的區域，能夠分爲IBGP與EBGP兩種，在同一個as內運行BGP協議的路由器之間是IBGP協議，不一樣as之間的路由器採用EBGP協議，as號有65535個，相似於私有ip地址64512~65535這1024個as爲私有as號，BGP的as號，至關於BGP的進程號，不一樣於ospf，每一個路由器上只能啓動1個BGP進程，即每一個路由器只能屬於1個as，BGP按照工做的區域又能夠分爲： oop

1.IBGP

在同一as內創建BGP對等體的路由器相互之間是IBGP，因爲BGP是一種距離矢量行協議（DV）,因此防環成爲必需要考慮的事情，在IBGP中，採用「水平分割法」來進行防環，即：在同一個as內，路由器B從對等體路由器A處學到的路由，不會再發給本as內其餘的IBGP對等體,IBGP一般使用環回口創建對等體關係 學習

2.EBGP

EBPG做用於不一樣as之間，經過AS_PATH屬性防環，當一個路由器發現傳遞過來的屬性中包含本身的AS_PATH編號，則會拒絕接收。從EBGP學習到的路由會自動同步給其餘IBGP和EBGP對等體，且被同步的路由器不會更改下一跳地址，對於IBGP對等體，須要手動修改下一跳地址 this

4、實驗拓撲

本次實驗的拓撲以下圖所示，其中，as2345中跑ospf協議，BGP創建在ospf基礎之上，ospf在宣告時，R2的g0/0/0接口與R5的g2/0/0接口不宣告進ospf（由於要作EBGP，對方不會相應ospf的hello報文），R2與R5的lo1接口也不宣告進ospf（留做IBGP起源地址）R2與R5創建IBGP對等體關係
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這樣整個拓撲結構梳理爲如下幾點： 3d

  1. R一、R2之間，R五、R6之間創建EBGP對等體
  2. R二、R三、R四、R5之間創建ospf鄰居
  3. R二、R5之間創建IBGP對等體
  4. R三、R4現階段沒有運行BGP協議

爲實現以上條件，R1上的配置以下： code

[R1]bgp 100 
[R1-bgp]router-id 1.1.1.1
[R1-bgp]peer 12.0.0.2 as-number 2345
[R1-bgp]peer 12.0.0.2 connect-interface g0/0/0

R2上的配置以下： router

[R2]ospf 1 router-id 2.2.2.2
[R2-ospf-1]area 0
[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 2.2.2.2 0.0.0.0
[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 23.0.0.2 0.0.0.0
[R2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 24.0.0.2 0.0.0.0

[R2]bgp 2345
[R2-bgp]router-id 2.2.2.2
[R2-bgp]peer 12.0.0.1 as-number 100
[R2-bgp]peer 12.0.0.1 connect-interface g0/0/0

[R2]bgp 2345
[R2-bgp]peer 5.5.5.5 as-number 2345
[R2-bgp]peer 5.5.5.5 connect-interface lo0

R3上的配置以下： blog

[R3]ospf 1 router-id 3.3.3.3
[R3-ospf-1]area 0
[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 23.0.0.3 0.0.0.0
[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 35.0.0.3 0.0.0.0
[R3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 3.3.3.3 0.0.0.0

R4上的配置以下： 接口

[R4]ospf 1 router-id 4.4.4.4
[R4-ospf-1]area 0
[R4-ospf-1-area-0.0.0.0]network 24.0.0.4 0.0.0.0
[R4-ospf-1-area-0.0.0.0]network 45.0.0.4 0.0.0.0
[R4-ospf-1-area-0.0.0.0]network 4.4.4.4 0.0.0.0

R5上的配置以下： 

[R5]ospf 1 router-id 5.5.5.5
[R5-ospf-1]area 0
[R5-ospf-1-area-0.0.0.0]network 2.2.2.2 0.0.0.0
[R5-ospf-1-area-0.0.0.0]network 23.0.0.2 0.0.0.0
[R5-ospf-1-area-0.0.0.0]network 24.0.0.2 0.0.0.0

[R5]bgp 2345
[R5-bgp]router-id 5.5.5.5
[R5-bgp]peer 56.0.0.6 as-number 600
[R5-bgp]peer 56.0.0.6 connect-interface g2/0/0

[R5]bgp 2345
[R5-bgp]peer 2.2.2.2 as-number 2345
[R5-bgp]peer 2.2.2.2 connect-interface lo0

R6上的配置以下： 

[R6]bgp 600
[R6-bgp]router-id 6.6.6.6
[R6-bgp]peer 56.0.0.5 as-number 2345
[R6-bgp]peer 56.0.0.5 connect-interface g0/0/0

以R2爲例，此時能看到R2與R1和R5都已創建了BGP對等體關係 

<R2>dis bgp peer 

 BGP local router ID : 2.2.2.2
 Local AS number : 2345
 Total number of peers : 2        Peers in established state : 2

  Peer            V          AS  MsgRcvd  MsgSent  OutQ  Up/Down       State Pre
fRcv

  5.5.5.5         4        2345       47       49     0 00:45:40 Established    
   0
  12.0.0.1        4         100       63       63     0 01:01:53 Established    
   0
<R2>

1.起源IBGP路由

此時R2與R5之間已經創建了對等體，在R2與R5的路由器上面將lo1接口的地址宣告進IBGP，即起源地址。起源的路由必須是本路由器上存在的路由條目，且掩碼位數必須與路由條目中保持一致。起源的地址只要存在於本路由器的路由表中便可，能夠是非直連，一半狀況是在邊界路由器上起源本as內所有路由地址 

[R2]bgp 2345
[R2-bgp]network 22.22.22.22 32

[R5]bgp 2345
[R5-bgp]network 55.55.55.55 32

以R2爲例，此時在R2的BGP路由表中已經能看到通往55.55.55.55/32的路由下一跳是5.5.5.5 

<R2>dis bgp routing-table 

 BGP Local router ID is 2.2.2.2 
 Status codes: * - valid, > - best, d - damped,
               h - history,  i - internal, s - suppressed, S - Stale
               Origin : i - IGP, e - EGP, ? - incomplete

 Total Number of Routes: 2
      Network            NextHop        MED        LocPrf    PrefVal Path/Ogn

 *>   22.22.22.22/32     0.0.0.0         0                     0      i
 *>i  55.55.55.55/32     5.5.5.5         0          100        0      i

同時，R2路由器會將將最優的BGP路由條目加載到本身的路由表中，R5上也是相似結果，此處再也不贅述 

<R2>display ip routing-table protocol bgp 
Route Flags: R - relay, D - download to fib
------------------------------------------------------------------------------
Public routing table : BGP
         Destinations : 1        Routes : 1        

BGP routing table status : <Active>
         Destinations : 1        Routes : 1

Destination/Mask    Proto   Pre  Cost      Flags NextHop         Interface

    55.55.55.55/32  IBGP    255  0          RD   5.5.5.5         GigabitEthernet
2/0/0
                    IBGP    255  0          RD   5.5.5.5         GigabitEthernet
0/0/1

BGP routing table status : <Inactive>
         Destinations : 0        Routes : 0

2.IBPG的路由黑洞

作完上述操做後，從R5的路由表中也能看到去往22.22.22.22/32網段的地址 

<R5>display ip routing-table protocol bgp 
Route Flags: R - relay, D - download to fib
------------------------------------------------------------------------------
Public routing table : BGP
         Destinations : 1        Routes : 1        

BGP routing table status : <Active>
         Destinations : 1        Routes : 1

Destination/Mask    Proto   Pre  Cost      Flags NextHop         Interface

    22.22.22.22/32  IBGP    255  0          RD   2.2.2.2         GigabitEthernet
0/0/1
                    IBGP    255  0          RD   2.2.2.2         GigabitEthernet
0/0/0

BGP routing table status : <Inactive>
         Destinations : 0        Routes : 0

但此時，你會發如今R2上沒法ping通R5，反過來同樣 

<R2>ping -a 22.22.22.22 55.55.55.55
  PING 55.55.55.55: 56  data bytes, press CTRL_C to break
    Request time out
    Request time out
    Request time out
    Request time out
    Request time out

其緣由就是儘管R2和R5之間創建了IBGP對等體，但數據包沒法直接從R2「飛」到R5
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這一點在路由表中可以清楚地看到，在R2路由器表中能看到目的地址是55.55.55.55/32的路由，下一跳爲5.5.5.5，而去往5.5.5.5/32段，下一跳是R3或者R4 

<R2>dis ip routing-table 
Route Flags: R - relay, D - download to fib
------------------------------------------------------------------------------
Routing Tables: Public
         Destinations : 21       Routes : 22       

Destination/Mask    Proto   Pre  Cost      Flags NextHop         Interface
 55.55.55.55/32  IBGP    255  0          RD   5.5.5.5         GigabitEthernet
2/0/0

 5.5.5.5/32  OSPF    10   2           D   24.0.0.4        GigabitEthernet
2/0/0
             OSPF    10   2           D   23.0.0.3        GigabitEthernet
0/0/1

而此時R3或者R4路由器上根本沒有22.22.22.22/32的源地址,因此數據包在到達R3或者R4路由器上時，直接被丟棄 

<R3>dis ip routing-table 
Route Flags: R - relay, D - download to fib
------------------------------------------------------------------------------
Routing Tables: Public
         Destinations : 16       Routes : 17       

Destination/Mask    Proto   Pre  Cost      Flags NextHop         Interface

        2.2.2.2/32  OSPF    10   1           D   23.0.0.2        GigabitEthernet
0/0/1
        3.3.3.3/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       LoopBack0
        4.4.4.4/32  OSPF    10   2           D   35.0.0.5        GigabitEthernet
0/0/0
                    OSPF    10   2           D   23.0.0.2        GigabitEthernet
0/0/1
        5.5.5.5/32  OSPF    10   1           D   35.0.0.5        GigabitEthernet
0/0/0
       23.0.0.0/24  Direct  0    0           D   23.0.0.3        GigabitEthernet
0/0/1
       23.0.0.3/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet
0/0/1
     23.0.0.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet
0/0/1
       24.0.0.0/24  OSPF    10   2           D   23.0.0.2        GigabitEthernet
0/0/1
       35.0.0.0/24  Direct  0    0           D   35.0.0.3        GigabitEthernet
0/0/0
       35.0.0.3/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet
0/0/0
     35.0.0.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       GigabitEthernet
0/0/0
       45.0.0.0/24  OSPF    10   2           D   35.0.0.5        GigabitEthernet
0/0/0
      127.0.0.0/8   Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0
      127.0.0.1/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0
127.255.255.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0
255.255.255.255/32  Direct  0    0           D   127.0.0.1       InLoopBack0

3.同步與創建全網狀對等體

上述問題的緣由在於，R3與R4在自身沒有22.22.22.22/32和55.55.55.55/32路由的狀況下，將IBGP學到的路由發送給了其餘對等體。爲了解決這個問題，早期要求只有路由器經過IGP學到了相同的BGP路由後，才能將BGP路由發送給其餘對等體。即路由器經過BGP學習到的全部路由都要保證經過IGP也學習到，不然它不向其餘對等體發送經過BGP學習到的路由條目。但前文說過，BGP的路由數量太大，IGP沒法承載，因此如今全部路由器上將這個限制默認關閉 

[R3-bgp]dis this
ipv4-family unicast
  undo synchronization

另一種解決方法是R三、R4路由也創建對等體關係，又因爲IBGP的水平分割機制，因此就能解釋爲何IBGP對等體須要全網狀創建，根據n*(n-1)/2的原則，本例中共需創建6個IBGP對等體，除去已創建對等體的R2--R5，還須要創建的對等體爲：
R2--R3，R2--R4，R5--R3，R5--R4，R3--R4 

[R2]bgp 2345
[R2-bgp]peer 3.3.3.3 as-number 2345
[R2-bgp]peer 3.3.3.3 connect-interface lo0
[R2-bgp]peer 4.4.4.4 as-number 2345
[R2-bgp]peer 4.4.4.4 connect-interface lo0

[R3]bgp 2345
[R3-bgp]peer 2.2.2.2 as-number 2345
[R3-bgp]peer 2.2.2.2 connect-interface lo0
[R3-bgp]peer 5.5.5.5 as-number 2345
[R3-bgp]peer 5.5.5.5 connect-interface lo0
[R3-bgp]peer 4.4.4.4 as-number 2345
[R3-bgp]peer 4.4.4.4 connect-interface lo0

[R4]bgp 2345
[R4-bgp]peer 2.2.2.2 as-number 2345
[R4-bgp]peer 2.2.2.2 connect-interface lo0
[R4-bgp]peer 3.3.3.3 as-number 2345
[R4-bgp]peer 3.3.3.3 connect-interface lo0
[R4-bgp]peer 5.5.5.5 as-number 2345
[R4-bgp]peer 5.5.5.5 connect-interface lo0

[R5]bgp 2345
[R5-bgp]peer 3.3.3.3 as-number 2345
[R5-bgp]peer 3.3.3.3 connect-interface lo0
[R5-bgp]peer 4.4.4.4 as-number 2345
[R5-bgp]peer 4.4.4.4 connect-interface lo0

全網狀的IBGP對等體創建完成後，R3和R4路由上就能學習到22.22.22.22/32和55.55.55.55/32路由並放入本身的路由表中 

<R3>display ip routing-table protocol bgp 
Route Flags: R - relay, D - download to fib
------------------------------------------------------------------------------
Public routing table : BGP
         Destinations : 2        Routes : 2        

BGP routing table status : <Active>
         Destinations : 2        Routes : 2

Destination/Mask    Proto   Pre  Cost      Flags NextHop         Interface

    22.22.22.22/32  IBGP    255  0          RD   2.2.2.2         GigabitEthernet
0/0/1
    55.55.55.55/32  IBGP    255  0          RD   5.5.5.5         GigabitEthernet
0/0/0

BGP routing table status : <Inactive>
         Destinations : 0        Routes : 0

此時再去R2上帶源ping 55.55.55.55，通訊正常 

<R2>ping -a 22.22.22.22 55.55.55.55
  PING 55.55.55.55: 56  data bytes, press CTRL_C to break
    Reply from 55.55.55.55: bytes=56 Sequence=1 ttl=254 time=70 ms
    Reply from 55.55.55.55: bytes=56 Sequence=2 ttl=254 time=40 ms
    Reply from 55.55.55.55: bytes=56 Sequence=3 ttl=254 time=30 ms
    Reply from 55.55.55.55: bytes=56 Sequence=4 ttl=254 time=30 ms
    Reply from 55.55.55.55: bytes=56 Sequence=5 ttl=254 time=30 ms

4.修改IBGP路由器下一跳地址

將R1與R6的lo0接口地址起源

[R1]bgp 100
[R1-bgp]network 1.1.1.1 32 

[R6]bgp 600
[R6-bgp]network 6.6.6.6 32

此時，在R3和R4上看到去往R1與R6環回口的下一跳是12.0.0.1和56.0.0.6 

<R3>display bgp routing-table 

 BGP Local router ID is 35.0.0.3 
 Status codes: * - valid, > - best, d - damped,
               h - history,  i - internal, s - suppressed, S - Stale
               Origin : i - IGP, e - EGP, ? - incomplete

 Total Number of Routes: 4
      Network            NextHop        MED        LocPrf    PrefVal Path/Ogn

   i  1.1.1.1/32         12.0.0.1        0          100        0      100i
   i  6.6.6.6/32         56.0.0.6        0          100        0      600i
 *>i  22.22.22.22/32     2.2.2.2         0          100        0      i
 *>i  55.55.55.55/32     5.5.5.5         0          100        0      i

因爲R3和R4的路由表中並無這兩個網段的路由信息，因此次BGP路由不是最優，不會加載進路由表，R1沒法ping通R6。這也印證了EBGP傳往IBGP的時候下一跳是自身，不會改變，須要手動在修改R2和R5的下一跳地址 

[R2]bgp 2345
[R2-bgp]peer 3.3.3.3 next-hop-local 
[R2-bgp]peer 4.4.4.4 next-hop-local
[R2-bgp]peer 5.5.5.5 next-hop-local

[R5]bgp 2345
[R5-bgp]peer 2.2.2.2 next-hop-local
[R5-bgp]peer 3.3.3.3 next-hop-local
[R5-bgp]peer 4.4.4.4 next-hop-local

修改後再到R3上查看BGP路由表，發現慾望1.1.1.1/32與6.6.6.6/32網段下一跳已經改成as內的邊界路由器，BGP路由表爲最優，已加載進路由表中 

[R3]dis bgp routing-table 

 BGP Local router ID is 35.0.0.3 
 Status codes: * - valid, > - best, d - damped,
               h - history,  i - internal, s - suppressed, S - Stale
               Origin : i - IGP, e - EGP, ? - incomplete

 Total Number of Routes: 4
      Network            NextHop        MED        LocPrf    PrefVal Path/Ogn

 *>i  1.1.1.1/32         2.2.2.2         0          100        0      100i
 *>i  6.6.6.6/32         5.5.5.5         0          100        0      600i
 *>i  22.22.22.22/32     2.2.2.2         0          100        0      i
 *>i  55.55.55.55/32     5.5.5.5         0          100        0      i

此時R1就能夠ping通R6了 

<R1>ping -a 1.1.1.1 6.6.6.6
  PING 6.6.6.6: 56  data bytes, press CTRL_C to break
    Reply from 6.6.6.6: bytes=56 Sequence=1 ttl=252 time=70 ms
    Reply from 6.6.6.6: bytes=56 Sequence=2 ttl=252 time=60 ms
    Reply from 6.6.6.6: bytes=56 Sequence=3 ttl=252 time=50 ms
    Reply from 6.6.6.6: bytes=56 Sequence=4 ttl=252 time=50 ms
    Reply from 6.6.6.6: bytes=56 Sequence=5 ttl=252 time=40 ms
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