BGP状态机制与对等体表项

前面我们讲了BGP交互后需要建立对等体，BGP存在两种对等体关系类型：EBGP及IBGP，那对等体建立过程的状态是怎样的呢？BGP报文我们也学习过了，现在通过结合起来了解下BGP的状态机以及对等体表。

## 一、BGP状态机
也就是两台路由器间建立的对等体连接状态，当前处于什么状态，有以下几种：

| Peer状态名称 | 用途                                                  |
| ---------------- | ------------------------------------------------------------ |
| Idle             | 开始准备TCP的连接并监视远程对等体，启用BGP时，要准备足够的资源 |
| Connect          | 正在进行TCP连接，等待完成中，认证都是在TCP建立期间完成的。如果TCP连接建立失败则进入Active状态，反复尝试连接 |
| Active           | TCP连接没建立成功，反复尝试TCP连接                           |
| OpenSent         | TCP连接已经建立成功，开始发送Open包，Open包携带参数协商对等体的建立 |
| OpenConfirm      | 参数、能力特性协商成功，自己发送Keepalive包，等待对方的Keepalive包 |
| Established      | 已经收到对方的Keepalive包，双方能力特性经协商发现一致，开始使用Update通告路由信息 |

## 二、对等体建立过程
### 2.1 Idle状态
Idle状态是BGP初始状态。在Idle状态下，BGP拒绝对等体发送的连接请求。只有在收到本设备的Start事件后，BGP才开始尝试和其它BGP对等体进行TCP连接，并转至Connect状态。

Start事件是由一个操作者配置一个BGP过程，或者重置一个已经存在的过程或者路由器软件重置BGP过程引起的。

任何状态中收到Notification报文或TCP拆链通知等Error事件后，BGP都会转至Idle状态。

![Idle状态](/media/202405/2024-05-28_112836_0090570.1150990899456702.png)

简单说就是默认状态处于Idle，或者链路故障、协商失败等回退回到初始Idle状态。

### 2.2 Connect、Active状态
配置完BGP对等体并成功查找到去往对等体地址的路由之后，会发起TCP三次握手，TCP三次握手建立过程中处于Connect状态，如果TCP连接长期无法建立则进入Active状态。

![Connect、Active状态](/media/202405/2024-05-28_112853_4952870.11310218011276907.png)

在Connect状态下，BGP启动连接重传定时器（Connect Retry），等待TCP完成连接。
- 如果TCP连接成功，那么BGP向对等体发送Open报文，并转至OpenSent状态。
- 如果TCP连接失败，那么BGP转至Active状态。
- 如果连接重传定时器超时，BGP仍没有收到BGP对等体的响应，那么BGP继续尝试和其它BGP对等体进行TCP连接，停留在Connect状态。

在Active状态下，BGP总是在试图建立TCP连接。
- 如果TCP连接成功，那么BGP向对等体发送Open报文，关闭连接重传定时器，并转至OpenSent状态。
- 如果TCP连接失败，那么BGP停留在Active状态。
- 如果连接重传定时器超时，BGP仍没有收到BGP对等体的响应，那么BGP转至Connect状态。

Connect状态是建立TCP连接的阶段，如果TCP建立成功则进入OpenSent状态，如果失败会出现尝试进入Active状态。

### 2.3 OpenSent、OpenConfirm状态
顾名思义这是TCP建立成功，然后发送OPEN报文互相确认的阶段。

![OPEN报文发送与确认阶段](/media/202405/2024-05-28_112911_1485250.5183938451600449.png)

在OpenSent状态下，BGP等待对等体的Open报文，并对收到的Open报文中的AS号、版本号、认证码等进行检查。
- 如果收到的Open报文正确，那么BGP发送Keepalive报文，并转至OpenConfirm状态。
- 如果发现收到的Open报文有错误，那么BGP发送Notification报文给对等体，并转至Idle状态。

在OpenConfirm状态下，BGP等待Keepalive或Notification报文。如果收到Keepalive报文，则转至Established状态，如果收到Notification报文，则转至Idle状态。

Connect状态连接成功后进入OpenSent状态，发送OPEN报文并等待对方OPEN报文无误进入OpenConfirm状态。

### 2.4 Established状态
进入Open Confirm状态之后，BGP路由器如果收到了对端发送的Keeaplive报文，则进入Established状态，对等体关系建立过程就此完成。

![Established状态](/media/202405/2024-05-28_112927_5853020.4311303440216979.png)

在Established状态下，BGP可以和对等体交换Update、Keepalive、Route-refresh报文和Notification报文。
- 如果收到正确的Update或Keepalive报文，那么BGP就认为对端处于正常运行状态，将保持BGP连接。
- 如果收到错误的Update或Keepalive报文，那么BGP发送Notification报文通知对端，并转至Idle状态。
- Route-refresh报文不会改变BGP状态。
- 如果收到Notification报文，那么BGP转至Idle状态。
- 如果收到TCP拆链通知，那么BGP断开连接，转至Idle状态。

前面我们学习BGP报文了解了Keepalive报文默认60s周期发送来保持BGP连接。

BGP状态机过程：
![BGP状态机](/media/202405/2024-05-28_112945_5623160.23026199487709165.png)

如果网络连接正常、OPEN参数、Keepalive协商正常经历的状态为：
**Idle状态** - **Connect状态** - **OpenSent状态** - **OpenConfirm状态** - **Established状态**。

一般如果有连接问题会在处于**Active状态**进行重新连接。建议排查网络连接是否能够ping通，OPEN报文协商的Hold time时间和Keepalive时间是否一致等问题。

## 三、BGP对等体表项
在设备上通过`display bgp peer`命令查看BGP对等体表，这里会显示自身的ID、AS号、全部对等体数量以及当前建立成功的对等体，具体对等体信息中主要参数含义：
- Peer：对等体地址
- V：version，版本号
- AS：对等体AS号
- Up/Down：该对等体已经存在up或者down的时间
- State：对等体状态，这里显示的为BGP状态机的状态
- PrefRcv：prefix received，从该对等体收到的路由前缀数目

```ssh
<AR1>display bgp peer

BGP local router ID : 1.1.1.1
 Local AS number : 100
 Total number of peers : 1		  Peers in established state : 1

Peer            V          AS  MsgRcvd  MsgSent  OutQ  Up/Down       State PrefRcv

10.1.12.2       4         200        6        8     0 00:04:45 Established    0

```
如果想要查看指定对等体的具体协商参数可以通过`display bgp peer 10.1.12.2 verbose`命令查看。
```ssh
[AR1-bgp]display bgp peer 10.1.12.2 verbose

BGP Peer is 10.1.12.2,  remote AS 200  
	Type: EBGP link         # 对等体类型
	BGP version 4, Remote router ID 2.2.2.2  # 对等体Router-ID
	Update-group ID: 1  
	BGP current state: Established, Up for 00h09m48s 
	BGP current event: RecvKeepalive
	BGP last state: OpenConfirm
	BGP Peer Up count: 1
	Received total routes: 0
	Received active routes total: 0
	Advertised total routes: 1
	Port:  Local - 179	Remote - 51130     # TCP端口连接信息
	Configured: Connect-retry Time: 32 sec # Connect连接重传时间 
	Configured: Active Hold Time: 180 sec	Keepalive Time:60 sec # Hold time和Keepalive时间
	Received  : Active Hold Time: 180 sec
	Negotiated: Active Hold Time: 180 sec	Keepalive Time:60 sec
	Peer optional capabilities:
	Peer supports bgp multi-protocol extension
	Peer supports bgp route refresh capability
	Peer supports bgp 4-byte-as capability
	Address family IPv4 Unicast: advertised and received
 Received: Total 11 messages  # 接收和发送的5种报文数量统计
		 Update messages 		0 
		 Open messages 			1 
		 KeepAlive messages 		10 
		 Notification messages  	0 
		 Refresh messages 		0
 Sent: Total 13 messages
		 Update messages 		1 
		 Open messages 			2 
		 KeepAlive messages 		10 
		 Notification messages  	0 
		 Refresh messages 		0
 Authentication type configured: None  # 报文更新时间
 Last keepalive received: 2024/05/28 11:21:20 UTC-08:00    
 Last keepalive sent    : 2024/05/28 11:21:19 UTC-08:00    
 Last update    sent    : 2024/05/28 11:12:19 UTC-08:00    
 Minimum route advertisement interval is 30 seconds
 Optional capabilities:  # 对等体使能的功能如4字节AS号、接收的路由条目数量等
 Route refresh capability has been enabled
 4-byte-as capability has been enabled
 Peer Preferred Value: 0
 Routing policy configured:
 No routing policy is configured
```

总结：了解了BGP对等体建立过程的状态变化，BGP状态机制。学习通过`display bgp peer`和`display bgp peer x.x.x.x verbose`命令查看对等体简要和详细信息。

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![不喜欢热闹的孩子](/media/202405/2024-05-28_112814_8952780.5352135073002989.jpeg)