BGP基本概念

## 一、BGP的基本概念

BGP是一种实现自治系统AS之间的路由可达，并选择最佳路由的矢量性协议。早期发布的三个版本分别是BGP-1（RFC1105）、BGP-2（RFC1163）和BGP-3（RFC1267），1994年开始使用BGP-4（RFC1771），2006年之后**单播IPv4网络**使用的版本是**BGP-4**（RFC4271），其他网络（如IPv6等）使用的版本是**MP-BGP**（RFC4760）。

BGP的特点：
- BGP使用TCP作为其传输层协议（**端口号为179**），使用**触发式路由更新**，而不是周期性路由更新。
- BGP能够承载大批量的路由信息，能够支撑大规模网络。
- BGP提供了丰富的路由策略，能够灵活的进行路由选路，并能指导对等体按策略发布路由。
- BGP能够支撑MPLS/VPN的应用，传递客户VPN路由。
- BGP提供了路由聚合和路由衰减功能用于防止路由振荡，通过这两项功能有效地提高了网络稳定性。

BGP特征：
- BGP使用TCP为传输层协议，TCP端口号179。路由器之间的BGP会话基于TCP连接而建立。
- 运行BGP的路由器被称为BGP发言者（BGP Speaker），或BGP路由器。
- 两个建立BGP会话的路由器互为对等体（Peer），BGP对等体之间交换BGP路由表。
- BGP路由器只发送增量的BGP路由更新，或进行触发式更新（不会周期性更新）。
- BGP能够承载大批量的路由前缀，可在大规模网络中应用。

BGP通常被称为**路径矢量路由协议**（Path-Vector Routing Protocol）。

每条BGP路由都携带多种路径属性（Path attribute），BGP可以通过这些路径属性控制路径选择，而不像IS-IS、OSPF只能通过Cost控制路径选择，因此在路径选择上，BGP具有丰富的可操作性，可以在不同场景下选择最合适的路径控制方式。

![BGP能够支撑更多的路由表项](/media/202405/2024-05-24_102643_3462760.7512304961670109.png)

![BGP支持丰富的选路规则](/media/202405/2024-05-24_102700_3537910.03836541736260357.png)

概况地说就是IGP(OSPF、ISIS)只能与直连链路设备建立邻居关系，因为hello包中TTL值为1，不能跨越设备。BGP只需要能够tcp三次握手成功就能建立邻居，简单说就是ping通就行。BGP支持大量路由表项、拥有丰富的选路规则，是当前用于不同AS之间的主要路由协议。

## 二、BGP邻居建立

### 2.1 BGP对等体

与OSPF、IS-IS等协议不同，BGP的会话是基于TCP建立的。建立BGP对等体关系的两台路由器并不要求必须直连。

![BGP对等体](/media/202405/2024-05-24_102719_0208500.6278408305952318.png)

BGP存在两种对等体关系类型：EBGP及IBGP：

**EBGP（External BGP）**：位于不同自治系统的BGP路由器之间的BGP对等体关系。两台路由器之间要建立EBGP对等体关系，必须满足两个条件：
- 两个路由器所属AS不同（即AS号不同）。
- 在配置EBGP时，Peer命令所指定的对等体IP地址要求路由可达，并且TCP连接能够正确建立。

**IBGP（Internal BGP）**：位于相同自治系统的BGP路由器之间的BGP邻接关系。

BGP不单单能用于AS之间也能用于AS内，后面我们学习MPLS、VPN等都会用到。

### 2.2 BGP邻居建立过程

![对等体关系建立](/media/202405/2024-05-24_102736_1001060.13918941397319806.png)

1、先启动BGP的一端先发起TCP连接，如左图所示，R1先启动BGP，R1使用随机端口号向R2的179端口发起TCP连接，完成TCP连接的建立。

2、三次握手建立完成之后，R1、R2之间相互发送Open报文，携带参数用于对等体建立，参数协商正常之后双方相互发送Keepalive报文，收到对端发送的Keepalive报文之后对等体建立成功，同时双方定期发送Keepalive报文用于保持连接。每60秒发送keepalive报文。

其中Open报文中携带：
- My Autonomous System：自身AS号
- Hold Time：用于协商后续Keepalive报文发送时间
- BGP Identifier：自身Router ID，Router ID大的为主动端。

3、BGP对等体关系建立之后，BGP路由器发送BGP Update（更新）报文通告路由到对等体。

![BGP Update(更新报文)](/media/202405/2024-05-24_102751_4467380.7010259852206435.png)

BGP建立对等体的对等体都会发起TCP三次握手，所以会建立两个TCP连接，但是实际BGP只会保留其中一个TCP连接，从Open报文中获取对端BGP Identifier之后BGP对等体会比较本端的Router ID和对端的Router ID大小，如果本端Router ID小于对端Router ID，则会关闭本地建立的TCP连接，使用由对端主动发起创建的TCP连接进行后续的BGP报文交互。

### 2.3 指定TCP连接源地址：

缺省情况下，BGP使用报文出接口作为TCP连接的本地接口。如果使用lookbak接口作为更新源，需要手动配置更新源接口。

在部署IBGP对等体关系时，建议使用Loopback地址作为更新源地址。Loopback接口非常稳定，而且可以借助AS内的IGP和冗余拓扑来保证可靠性。`peer x.x.x.x connect lookback 1`

在部署EBGP对等体关系时，通常使用直连接口的IP地址作为源地址，如若使用Loopback接口建立EBGP对等体关系，则应注意EBGP多跳问题，默认TTL为1，需要手动设置，安全机制认为直连设备较为安全。`peer x.x.x.x ebgp-max-hop 3`

一般而言在AS内部，网络具备一定的冗余性。在R1与R3之间，如果采用直连接口建IBGP邻居关系，那么一旦接口或者直连链路发生故障，BGP会话也就断了，但是事实上，由于冗余链路的存在，R1与R3之间的IP连通性其实并没有DOWN（仍然可以通过R4到达彼此）。

![TCP连接源地址](/media/202405/2024-05-24_102834_8557870.30079542056591935.png)

建议IBGP邻居手动指定使用lookback接口保持邻居关系稳定，ebgp邻居使用直连接口进行建立，否则需要手动指定源接口和最大条数TTL。

总结：BGP目前版本为BGP-4。与其它路由协议一致需要经历建立邻居关系、更新报文、保持连接关系等阶段。BGP对等体有IBGP邻居和EBGP邻居。建议IBGP使用lookback接口建立邻居，EBGP直连接口，非直连需要指定跳数。BGP基于TCP三次握手建立邻居关系，使用TCP 179端口。