BGP应用与优化（7）

IBGP水平分割，从IBGP邻居学到的路由不会再通告给其他的IBGP邻居；

在一个大型的AS当中收到IBGP水平分割的影响，出现了BGP路由无法通过IBGP邻居接收的问题，解决办法有三种：

1、全互连的IBGP邻居

2、路由反射器RR

3、BGP联盟

一、全互连的IBGP邻居

建立全互连的IBGP邻居将会需要更多的资源，每建立一个BGP邻居就需要一个TCP连接，这样会极大地消耗CPU资源，TCP连接数计算公式：n(n-1)/2

在大型的BGP网络中，一般不采用全连接方式，通常会采用路由反射器RR和联盟来解决

二、路由反射器RR

多台路由器只与一台中心路由器建立邻居关系，不需要全互连的邻居，这台中心路由器允许从IBGP邻居学来的路由被反射出去，打破了IBGP水平分割限制的中心路由器就是路由反射器RR；

1、路由反射器RR的几种角色：

（1）路由反射器route reflector

允许把从IBGP邻居学到的路由反射给其他IBGP邻居的BGP设备；

（2）客户机client

与RR形成反射邻居关系的IBGP设备，由RR决定哪台设备作为客户机；

（3）非客户机non-client

既不是RR也不是客户机的IBGP设备；

在AS内部所有的非客户机与RR必须建立全互连的IBGP邻居；

（4）始发者Originator

在AS内部始发路由的设备，Originator-ID属性用于防止集群内产生路由环路；

（5）集群Cluster

路由反射器及其客户机集合，Cluster-List属性用于防止集群间产生路由环路；

2、路由反射原理

同一集群内的客户机只需要与该集群的RR交换路由信息，所以客户机只需要与RR之间建立IBGP连接，不需要与其他客户机建立IBGP连接，从而减少IBGP连接数量；

RR打破了IBGP水平分割的限制，并采用Originator-ID属性和Cluster-List属性防止路由环路；

RR向IBGP邻居发布路由规则：

（1）从非客户机学来的路由，反射给所有的客户机；

（2）从客户机学来的路由，反射给其他所有的客户机和非客户机；

（3）从EBGP学来的路由，反射给所有的客户机和非客户机；

3、Originator-ID属性和Cluster-List属性

当网络中只部署一台RR时，如果该RR设备发生故障，将会导致其他所有的路由器无法收到路由，因此部署多台RR可以提供更好的冗余；

在一个AS内部署了两台RR设备，都能够用于路由的反射，其他设备同时与两台RR建立IBGP邻居关系，及时一台出现故障，另外一台也可以工作；

但是部署过多的RR以及复杂的拓扑也可能带来环路的隐患，AS-Path无法检测到AS内的环路，因此在部署路由反射器时，BGP提供了两种属性，用于检测AS内的环路问题，分别是Originator-ID和Cluster-List属性，这两个属性仅存在当RR将从IBGP邻居收到的路由向另一个IBGP邻居通告时，用于防止环路而添加的仅在AS内起作用的属性，这两个属性不会出现在AS外；

（1）Originator-ID：可选非过渡属性，RR反射路由时，为该路由添加Originator-ID属性（内容是路由始发者客户机的RouterID），用于防止集群内路由环路；

集群内环路现象：

一个集群中部署两个RR（两个RR使用相同的Cluster-ID），每个RR和集群中每个客户机建立IBGP邻居关系，两个RR之间建立IBGP邻居关系（如果存在EBGP邻居的话需要建立IBGP邻居关系）；

客户机Client1通告一条路由给RR1，RR1将该路由反射给RR2，RR2继续反射该路由给客户机Clent1，路由回到始发路由器，Client1如果使用该路由则环路产生；

在反射集群内使用Originator-ID属性解决环路过程如下：

客户机Client1通告一条路由给RR1

RR1反射该路由时为该路由添加Originator-ID属性，内容是路由始发者客户机Client1的RouterID,然后反射给RR2；

RR2反射该路由时，发现路由已经携带Originator-ID属性，继续反射给客户机Client1；

客户机Client1收到该路由后，发现路由携带OriginatorID属性且与自身RouterID一致，丢弃该路由；

说明：此场景仅用于阐述Originator-ID原理，实际上RR1反射路由给RR2时，除了添加Originator-ID属性外，还添加了Cluster-List属性，RR2发现路由携带Cluster-List属性且包含自身Cluster-ID（两个RR属于同一集群，Cluster-ID相同），就会丢弃该路由；

（2）Cluster-List：可选非过渡属性，RR使用该属性记录路由经过每个集群的Cluster-ID，用来在集群间避免环路；

AS内的每个集群都由唯一的Cluster-ID来标识，默认为BGP的RouterID，可以使用命令Cluster-ID来修改；

当一条路由被RR反射的时候，RR会把本地Cluster-ID添加到Cluster-List的前面；

当RR接收到一条路由时，会检查Cluster-List，如果Cluster-List中已经有本地Cluster-ID，丢弃该路由，否则把本地Cluster-ID添加到Cluster-List的前面，然后反射出去；

集群间环路现象：

RR1、RR2、RR3是三个反射集群中的路由反射器，假设任意两个RR都是另一个RR的客户机，并部署全互连的IBGP邻居关系；

客户机Client1通告一条路由给RR1，RR1反射给RR2，RR2反射给RR3，RR3重新将该路由反射给RR1，一旦RR1接收并使用该路由则产生环路；

在反射集群之间使用Cluster-List属性解决花露过程如下：

客户机Client1将一条路由通告给RR1；

RR1收到该路由发现没携带Cluster-List属性，为路由添加Cluster-List属性并把自身集群Cluster-ID添加进去，然后反射出去；

RR2收到该路由发现携带Cluster-List属性，不包含自身集群Cluster-ID，把自身集群Cluster-ID添加进去，然后反射出去；

RR3收到该路由发现携带Cluster-List属性，不包含自身集群Cluster-ID，把自身集群Cluster-ID添加进去，然后反射出去；

RR1收到该路由发现携带Cluster-List属性，包含自身集群Cluster-ID，丢弃该路由；

4、路由反射器的设计部署

（1）备份路由反射器方案

为增加网络的可靠性，避免单点故障，需要在一个集群中配置一个以上的RR，同一集群中的所有RR必须使用相同的Cluster-ID；

路由反射器RR1和RR2在同一个集群内，配置了相同的Cluster-ID；

客户机Client和相同Cluster-ID的RR都建立IBGP邻居关系，RR之间建立IBGP邻居关系；

客户机Client学到EBGP路由后，同时向RR1和RR2通告这条路由；

RR1和RR2收到该路由后，将本地Cluster-ID添加到Cluster-List前面，然后向其他客户机反射，同时相互反射；

RR1和RR2收到该反射路由后，检查Cluster-List发现包含自身的Cluster-ID，丢弃该路由，能避免同集群内路由反射器间互相学习源自同一客户机的路由，节省内存空间；

由于集群内RR之间不互相学习Client的路由，所以如果RR上没有EBGP邻居关系，则RR间可以没有IBGP邻居关系；

（2）同级路由反射器方案

一个骨干网被分成多个集群，各集群的RR之间互为非客户机关系，建立IBGP全连接；

每个客户机只与所在集群的RR建立IBGP连接，所有RR和客户机都能收到全部路由信息；

（3）分层路由反射器方案

一个AS内可以存在多个集群，各个集群的RR之间建立IBGP邻居；

当RR所处的网络层不同时，可以将较低网络层次的RR配成客户机，形成分级RR；

每个路由反射器既可以作为该集群的反射器角色，也可作为其他集群的客户机角色；

三、BGP联盟

1、联盟概念

在一个AS中，受IBGP水平分割的影响，如果IBGP会话数量较多，管理起来将会显得麻烦，为了解决该问题，除了使用路由反射器外，还可以使用BGP联盟Confederation；

联盟的概念就是将一个AS划分为若干个子AS，每个子AS内部建立IBGP全连接关系（联盟IBGP邻居），子AS之间建立EBGP连接关系（联盟EBGP邻居），但联盟外部AS仍认为联盟是一个AS；

AS100被分成三个子AS（65001、65002、65003），使用AS100作为联盟ID，此时不需要采用IBGP全互连，连接数从10条减少到4条，如果没有配置联盟，AS100内部都是IBGP邻居，配置联盟以后形成了联盟EBGP邻居和联盟IBGP邻居，在联盟子AS内部可以使用全互连或RR，而在联盟子AS之间使用联盟AS-Path来避免环路；

2、联盟的特点

配置联盟后，原AS号将作为每个路由器的联盟ID；

通告给联盟内的路由，MED属性在整个联盟范围内保留；

Local Preference属性在整个联盟范围内保留，而不只是在通告的成员AS内；

在联盟内保留联盟外部的next-hop属性；

在联盟内将子AS号加入AS-Path中，但不会将联盟内子AS号通告到联盟之外；

联盟内的子AS号在AS-Path属性中用单独的两种类型AS-CONFED-SEQUENCE和AS-CONFED-SET表示，默认联盟将子AS号以AS-CONFED-SEQUENCE的形式在AS-Path中列出，如果在联盟内配置了聚合，AS号将以AS-CONFED-SET形式列出；

AS-Path中的联盟子AS号用于避免环路，不计算在AS-Path长度中；

联盟EBGP邻居和联盟IBGP邻居都被看作IBGP类型邻居，不存在联盟EBGP路由优于联盟IBGP路由，即在其他条件相同的情况下，同时从EBGP邻居学到、联盟EBGP或联盟IBGP学到同一条路由，从EBGP邻居学到的路由更优；

联盟内相关属性传出联盟时将会自动删除，不用配置策略过滤子AS号等信息；

3、联盟配置举例

R1为AS100，R2/R3/R4拥有联盟ID为200，R2和R3在联盟子AS65001中，R4属于联盟子AS65002，R5属于AS300；

通过命令confederation id配置BGP联盟，指定联盟ID；

通过命令confederation peer-as指定联盟内子AS号；

R2配置：

bgp 65001

confederation id 200

peer 12.1.1.1 as-number 100

peer 23.1.1.3 as-number 65001

R3配置：

bgp 65001

confederation id 200

peer 23.1.1.2 as-number 65001

confederation peer-as 65002

peer 34.1.1.4 as-number 65002

一、MP-BGP

传统的BGP-4只能管理IPv4单播路由信息，MP-BGP对BGP-4进行了扩展，提供对多种网络层协议的支持；

MP-BGP使用 扩展属性 和 地址族 来实现对IPv6、组播和VPN相关内容的支持，BGP协议原有的报文机制和路由机制并没有改变；

BGP4+，指MP-BGP对IPv6单播网络的支持特性；

MBGP，指MP-BGP对IPv4组播网络的支持特性；

MP-BGP为IPv6单播网络和IPv4组播网络建立独立的拓扑结构，并将路由信息存储在独立的路由表中，保持单播IPv4网络、单播IPv6网络和组播网络之间的路由信息相互隔离，实现用单独的路由策略维护各自网络的路由；

MP-BGP扩展属性

为实现对多种网络层协议的支持，BGP需要将网络层协议的信息反映到NLRI及Next-hop，因此MP-BGP引入了两个新的可选非过渡路径属性：

1、MP_REACH_NLRI    多协议可达NLRI

用于发布可达路由信息和下一跳信息；

内容含义：

（1）Flag标志位：可选非过渡属性；

（2）AFI为IPv6，SAFI为单播；

（3）可达路由信息为2000:10:1:1::/64，下一跳地址为fe80::2

2、MP_REACH_NLRI    多协议不可达NLRI

用于撤销不可达的路由信息；

内容含义：

（1）Flag标志位为可选非过渡属性；

（2）AFI是IPv6，NAFI为单播

（3）需要撤销的路由为2000:10.1:4::/64 , 2000:10:1:5::/64

二、BGP ORF     Outbound Route Filtering出口路由过滤

能将本端设备配置的基于前缀的入口策略通过路由刷新报文发送给BGP邻居；

BGP邻居根据这些策略构造出口策略，在路由发送时对路由进行过滤；

这样不仅避免了本端设备接收大量的无用路由，降低了本端设备的CPU使用率，还降低了链路带宽利用率；

需要两端同时配置，否则不生效，配置命令如下：

peer x.x.x.x capability-advertise orf ip-prefix both

三、路由衰减 dampening         只对EBGP路由起作用

路由振荡指路由表中添加一条路由后，该路由又被撤销的过程；

当发生路由振荡时，设备就会向邻居发布路由更新，收到更新报文的设备需要重新计算路由并修改路由表，所以频繁的路由振荡会消耗大量的带宽资源和CPU资源；

为了防止频繁的路由振荡带来的不利影响，BGP使用路由衰减来抑制不稳定的路由；

1、惩罚值penalty value     

用来衡量一条路由的稳定性，惩罚值越高说明路由越不稳定；

路由每发生一次振荡，路由就会增加1000的惩罚值；

2、抑制阀值suppress value    

当惩罚值达到或超过抑制阀值时（缺省为2000），路由被抑制（不加表，不通告给邻居）；

3、半衰期half-life

被抑制的路由每经过一段时间（半衰期，缺省为15min），惩罚值会减少一半；

4、使用阀值reuse value

当被抑制的路由经过半衰期减少到可用的阀值（缺省为750），路由恢复可用（加表，通告给邻居）；

5、最大上限值ceiling

惩罚值增加到一定程度后（惩罚上限值，缺省为16000），不会再增加；

6、抑制时间suppress time

从路由被抑制到路由恢复可用的时间；

路由衰减配置示例：

配置半衰期10分钟、使用阀值1000、抑制阀值2000、最大惩罚值5000；

bgp 100

dampening 10 1000 2000 5000

四、对等体组

在大型BGP网络中，对等体的数量会很多，其中很多对等体具有相同的策略，在配置时会重复使用一些命令，邻居越多配置量越大；

对等体组是一些具有某些相同策略的对等体的集合，对等体组中的对等体可以继承对等体组的配置，当对等体组的配置改变时，组内成员的配置也相应改变；

利用对等体组可以实现批量配置，简化管理的难度，并提高路由通告效率；

对等体组配置示例：

group ttt external

peer ttt as-number 200

peer ttt connect-interface loopback0

peer ttt ebgp-max-hop

peer 10.1.2.2 group ttt

peer 10.1.3.3 group ttt

五、BGP认证

BGP认证分为md5认证和keychain认证；

md5认证只能为TCP连接设置认证密码；

keychain认证除了可以为TCP连接设置认证密码外，还可以对BGP协议报文进行认证；

BGP使用TCP作为传输层协议，可以在建立TCP连接时进行md5认证，认证由TCP来提供；

peer x.x.x.x passward cipher xxx

md5认证配置后生成单一密码，需要人为干预才可以切换密码；

配置BGP keychain认证前，必须配置keychain-name对应的keychain认证；

peer x.x.x.x keychain xxx

keychain具有一组密码，可以根据配置自动切换，适用于对安全性要求比较高的网络；

六、BGP GTSM    Generalized TTL Security Mechanism

开启BGP GTSM功能，设备对所有BGP报文的TTL值进行检查，丢弃TTL值小于阀值的攻击报文，避免网络攻击报文占用CPU；

peer x.x.x.x valid-ttl-hops xxx

gtsm default-action drop

GTSM是对称的，需要在对等体双方都配置；

当我们说一个在两个AS之间的连接时，意味着两件事：

物理连接：两个AS之间存在一条共享的数据链路子网，并且在该子网上，每个AS至少有一台自己的边界网关路由器。因此，每个AS的边界网关路由器可以转发数据包到其他AS的边界网关路由器，无需借助于AS内到AS间的路由。

BGP连接：在各个AS的BGP发言人之间有一个BGP会话进程，通过会话沟通路由，经过声明的AS到达某目标网络。

本文档中，我们对构成BGP连接的BGP发言人加以额外限制：他们必须是自己直接共享数据链路子网。因此，相邻AS间的BGP会话无需AS内或AS间的路由。超出本文范围的案例可能与该限制不符。

因此，在每个连接中，每个AS拥有一个以上的BGP发言人和边界网关路由器，这些BGP发言人和边界网关路由器分布在共享数据链路子网上。注意到， BGP发言人不一定是边界网关路由器，反之亦然。一条连接上一个AS的BGP发言人声明的路径可以被同一个共享子网上其他AS的边界网关路由器使用，也就是非直接的邻居是允许的。

一个AS内的流量，要么是源于该AS，要么是终于该AS（也就是说，IP数据包的源IP或目的IP在该AS内）。符合以上描述的流量称为本地流量，否则称为过渡流量。BGP使用的主要目的是控制过渡流量。

按照某AS如何处理过渡流量，AS可以分为以下几类：

末端AS：只连接到一个其他AS。自然地，末端AS只运输本地流量。

多宿主AS：连接到超过一个的其他AS，但不运输过渡流量。

过渡AS：连接到超过一个的其他AS，可以运输本地和过渡流量。

一个完整的AS path提供了有效和简捷的方式来避免路由回路、消除伴随距离向量算法的计数到无穷问题，因此，BGP没有对AS之间的连接拓扑加以任何限制。

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