网络

iBGP/eBGP/IGP/OpenFlow

发布于 • 作者: Ethan

引言

用例子说明BGP/IGP/OpenFlow是如何工作。

基本拓扑

topo

场景说明

  • 企业 AS：65001

  • 上游 ISP：

    • ISP-A (AS 65002) 宣告：8.8.8.0/24
    • ISP-B (AS 65003) 宣告：8.8.8.0/24

  • AS65001 内部运行：

    • IGP： OSPF（提供内部连通）
    • iBGP： 在 R1、R2、R3 之间建立全连接

  • R2、R3 分别与两个 ISP 建立 eBGP

eBGP 阶段：外部路由注入

ISP-A（AS65002）向 R2 发出 BGP UPDATE：

BGP UPDATE Message
-------------------------------
NLRI:        8.8.8.0/24
AS_PATH:     [65002]
NEXT_HOP:    203.0.113.1   (ISP-A出接口)
LOCAL_PREF:  (未设置, 不传播)
ORIGIN:      IGP
MED:         0

R2 收到后，在本地路由表中生成：

Prefix:      8.8.8.0/24
Next-Hop:    203.0.113.1
AS_PATH:     [65002]
LOCAL_PREF:  100 (默认)

同时，R2 对这条路由应用策略（route-map）：

set local-preference 200

调整优先级以让出站流量优先走 ISP-A。

iBGP 阶段：内部路由传播

R2 将该外部路由通过 iBGP 通告给 R1 与 R3：

BGP UPDATE Message (iBGP)
-------------------------------
NLRI:        8.8.8.0/24
AS_PATH:     [65002]
NEXT_HOP:    192.168.1.2   (R2在AS内部的接口)
LOCAL_PREF:  200
ORIGIN:      IGP

特征：

  • iBGP 不修改 AS_PATH；
  • LOCAL_PREF 被保留；
  • NEXT_HOP 由 eBGP 学来的外部地址改为 R2 内部接口；
  • TTL=255（非直连）。

同理，R3 也从 ISP-B 学到：

8.8.8.0/24, AS_PATH [65003], LOCAL_PREF=100

并通过 iBGP 通告给 R1、R2。

IGP 阶段：提供内部连通性

在企业 AS65001 内部，R1、R2、R3 运行 OSPF：

邻居 OSPF 网络 代价（cost）
R1 ↔ R2 192.168.1.0/24 10
R1 ↔ R3 192.168.2.0/24 10
R2 ↔ R3 192.168.3.0/24 20

IGP 不参与 BGP 决策，但它确保 “下一跳（R2）” 是可达的。 当 R1 要转发到 8.8.8.8 时，OSPF 提供路由：

Destination: 192.168.1.2  (R2)
Interface:   eth0
Next-hop:    R2

BGP 决策过程（在 R1 上）

R1 收到两条 iBGP 路由：

来源 AS_PATH LOCAL_PREF NEXT_HOP 结果
来自 R2 [65002] 200 192.168.1.2 ✅ 优选
来自 R3 [65003] 100 192.168.2.2 ❌

决策顺序中：

1. Highest LOCAL_PREF → R2 (200 > 100)
2. Shortest AS_PATH   → 不比较
3. Lowest Origin type → 不比较
...

因此，R1 最终选择 R2 → ISP-A 作为出站路径。

数据包转发路径

主机 H1（在 R1 后面）访问公网的 8.8.8.8：

1. H1 → R1：目标 IP = 8.8.8.8
2. R1 查 BGP 表：
     Best route: via R2
3️. R1 通过 OSPF 路由找到 R2
4️. R2 → ISP-A（AS65002）
5️. ISP-A 转发到 8.8.8.8

如果 ISP-A 断线，则 R1 的路由失效，BGP 重新选择来自 R3 的路径（LOCAL_PREF=100），此时流量自动改走 R3 → ISP-B。

实际 BGP 报文结构（简化版）

以 eBGP UPDATE 为例（R2 收到 ISP-A 通告）：

Marker:    FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF
Length:    59
Type:      UPDATE (2)
Withdrawn Routes Length: 0
Total Path Attribute Length: 36
Path Attributes:
  ORIGIN: IGP (1)
  AS_PATH: [65002]
  NEXT_HOP: 203.0.113.1
  LOCAL_PREF: (Not included)
NLRI: 8.8.8.0/24

总结

阶段 协议 主要任务 数据携带
eBGP 外部路由交换 学到互联网前缀（如 8.8.8.0/24） AS_PATH、NEXT_HOP
iBGP 内部路由分发 在 AS 内传播外部前缀 保留 LOCAL_PREF
IGP 内部路径确定 提供转发下一跳连通性 Cost/Metric

Local Preference 的本质

LOCAL_PREF 是一个 数值型 BGP 属性，表示“在本 AS 内部到达某前缀的偏好程度”， 数值越大，优先级越高。

它是：

  • Well-known discretionary attribute（标准可选属性）；
  • 仅在 iBGP 内部传播（不会传出 AS）；
  • 主要控制出站流量（Outbound Routing）。

Local Preference 的生成与传播机制

一、初始生成（在 eBGP 入站阶段）

当一个边界路由器（edge router）从外部 eBGP 邻居接收到 UPDATE 报文时，它会通过本地策略（policy / route-map / filter-list）设置 LOCAL_PREF。

常见做法：

# Cisco 例子
route-map FROM_ISP-A permit 10
  set local-preference 200

route-map FROM_ISP-B permit 10
  set local-preference 100

router bgp 65001
  neighbor 203.0.113.1 route-map FROM_ISP-A in
  neighbor 198.51.100.1 route-map FROM_ISP-B in

含义： 当路由从 ISP-A 学到时，打上 LOCAL_PREF=200； 当路由从 ISP-B 学到时，打上 LOCAL_PREF=100。 → 这样整个 AS 内部都会优先选择走 ISP-A。

二、内部传播（iBGP 阶段）

一旦某台边界路由器（如 R2）给某个前缀设置了 LOCAL_PREF， 它会通过 iBGP 向整个 AS 广播该属性：

属性 是否传播到 AS 外 是否在 iBGP 内传播
LOCAL_PREF 否 是

因此，AS 内所有路由器都能看到相同的优先值，从而统一出站决策。

三、缺省值生成

如果没有显式配置：

  • 多数厂商（Cisco、Juniper、Huawei）默认 LOCAL_PREF = 100。
  • 因此默认情况下所有外部路由的优先级相同。

Local Preference 决策的来源（可配置因素）

LOCAL_PREF 本身不是自动“计算”的，而是由策略（policy）生成的， 这些策略可以根据多种条件匹配：

条件 示例匹配项 动作（生成策略）
邻居来源 来自 ISP-A / ISP-B 给 ISP-A 路由 LOCAL_PREF=200
前缀匹配 匹配 8.8.8.0/24 特定服务优先走某链路
AS-PATH 匹配 AS65002 对特定上游提高偏好
Community 值 匹配 65001:10 通过社区标签分配优先级
MED 值 若外部通告 MED 较小，可适当提升 LOCAL_PREF
接口状态 通过监控链路可用性动态调整 LOCAL_PREF

举例（华为 / Cisco 通用思想）：

route-map PRIORITY-IN permit 10
  match community 65001:10
  set local-preference 250
route-map PRIORITY-IN permit 20
  match as-path 65002
  set local-preference 200
route-map PRIORITY-IN permit 30
  set local-preference 100

Local Preference 在 BGP 决策过程中的位置

BGP 选择“最佳路径”有一套标准流程（RFC 4271）：

优先级 决策步骤 说明
1 Highest LOCAL_PREF 本地优先级最高的路由优先（用于出站）
2 Shortest AS_PATH 路径经过的 AS 数量更少优先（用于入站）
3 Lowest ORIGIN type IGP < EGP < Incomplete
4 Lowest MED 对来自同一 AS 的路由比较 MED
5 eBGP 优先于 iBGP 来自外部优先
6 Lowest IGP cost to NEXT_HOP 内部到下一跳的代价较低优先
7 Oldest route / Router ID 决策平局时备用项

因此，LOCAL_PREF 是 BGP 路由选择的 第一层决策因素， 比 AS-PATH、MED、NEXT_HOP 等都更早评估。

实际应用示例

场景：控制出站路径

企业 AS 65001 有两条出口：

  • R2 → ISP-A
  • R3 → ISP-B

希望所有 Internet 流量优先走 ISP-A。

R2(config)# route-map SET-LP-IN permit 10
R2(config-route-map)# set local-preference 200
R3(config)# route-map SET-LP-IN permit 10
R3(config-route-map)# set local-preference 100

结果： AS65001 内所有路由器在 iBGP 表中看到：

Prefix: 0.0.0.0/0
R2 path: LOCAL_PREF 200  ← 被选为首选出口
R3 path: LOCAL_PREF 100

动态调整机制（高阶策略）

现代运营商或大型网络会根据链路负载、延迟、带宽或故障检测动态调整 LocalPref，例如：

  • 使用 BGP Route-Reflector + Policy Engine；
  • 结合 BFD（Bidirectional Forwarding Detection） 检测出口可达性；
  • 通过 BGP Community 标签批量修改优先级。

例如：

Community 65001:100 → 高优先级出口 (LocalPref=250)
Community 65001:200 → 低优先级出口 (LocalPref=100)

这样上游 ISP 只需添加特定社区标签即可让流量自动选择对应出口。

LocalPref总结

特性 描述
类型 Well-known discretionary
取值范围 任意整数（通常 0–65535）
默认值 100
比较规则 越大越优先
传播范围 仅在同一 AS 内（iBGP）
决策方向 控制出站路径
配置位置 eBGP 入站策略（route-map / policy）

OpenFlow

我们假设一个小型数据中心网络，有两个交换机和四台主机：

          +---------------------+
          |   SDN Controller    |
          +---------------------+
                /           \
               /             \
          +--------+     +--------+
          | Switch1|-----| Switch2|
          +--------+     +--------+
           /     \         /     \
       HostA   HostB   HostC   HostD
     (10.0.0.1)(10.0.0.2)(10.0.0.3)(10.0.0.4)

目标： Host A（10.0.0.1）要与 Host D（10.0.0.4）通信。 路径为： HostA → Switch1 → Switch2 → HostD

openflow seq chart

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