BGP 仕様書

Border Gateway Protocol。AS (Autonomous System) 間の経路情報を交換する Path Vector 型ルーティングプロトコル。インターネットの背骨。

BGP-4 / Path Vector / AS 間ルーティング

BGP-4 の標準は RFC 4271。拡張機能多数 (Multiprotocol RFC 4760、Communities RFC 1997、4-byte AS RFC 6793 等)。

RFC 4271 (BGP-4) / RFC 4760 (MP-BGP)

異なる AS のルータ間の BGP セッション。直接接続 (TTL=1) が原則、TTL Security 適用が一般的。

AS 間 / TTL=1 / 既定 AD 20 (Cisco)

同一 AS 内の BGP セッション。フルメッシュ要件があり、スケール対策に Route Reflector / Confederation を使う。

同一 AS 内 / 任意の Loopback 同士 / 既定 AD 200

TCP/179 上で動作。信頼性確保のため UDP は使わない。

TCP/179

明示的に neighbor を設定。マルチキャスト/ブロードキャスト Discovery は使わない。

明示的 neighbor 構成 / Discovery なし

eBGP セッションを GTSM (RFC 5082) で保護。TTL を 255 で固定し低 TTL 攻撃を防ぐ。

ttl-security hops <N> / GTSM (RFC 5082)

BGP セッションを MD5 で保護。両側で完全一致必須。

neighbor <ip> password <secret>

BGP-4 の全 message に共通する 19B ヘッダ。KEEPALIVE はこのヘッダのみで payload を持たない。

RFC 4271 Message Header ASCII 図:

   0                   1                   2                   3
   0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                            Marker                             |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                            Marker                             |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                            Marker                             |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                            Marker                             |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |            Length             |     Type      |  Message ...  |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

セッション開始時に送る。AS 番号、BGP バージョン、Hold Time、BGP ID、Capability を含む。

type=1 / AS・BGP ver・Hold・ID・Capability

RFC 4271 OPEN Message ASCII 図:

   0                   1                   2                   3
   0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |    Version    |             My AS             |   Hold Time   |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |   Hold Time   |                BGP Identifier                 |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |    BGP ID     | Opt Parm Len  |        Opt Params ...         |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                    Optional Parameters ...                    |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

経路情報の追加/取消。Withdrawn Routes + Path Attributes + NLRI。

type=2 / Withdrawn + Attr + NLRI

RFC 4271 UPDATE Message ASCII 図:

   0                   1                   2                   3
   0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |         Withdrawn Len         |       Withdrawn Routes        |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                     Withdrawn Routes ...                      |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |         Path Attr Len         |        Path Attributes        |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                  Path Attributes / NLRI ...                   |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

エラー通知。送出後にセッションを切断する。Error code/subcode を含む。

type=3 / Error code+subcode → close

RFC 4271 NOTIFICATION Message ASCII 図:

   0                   1                   2                   3
   0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |  Error Code   | Error Subcode |           Data ...            |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                           Data ...                            |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

セッション維持。Hold Time 1/3 の間隔で送出するのが定石。

type=4 / 既定 60s

RFC 4271 KEEPALIVE Message (common header only) ASCII 図:

   0                   1                   2                   3
   0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                            Marker                             |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                            Marker                             |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                            Marker                             |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |                            Marker                             |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
  |            Length             |     Type      |  Message ...  |
  +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

RFC 2918。ピアに UPDATE 再送を要求。route-map 変更後の soft reset で使用。

type=5 / RFC 2918 / soft reset

初期状態。TCP 接続未開始。エラー後の rest state でもある。

初期 / TCP 未開始

TCP 接続を試みている状態。

TCP SYN 送信中

受動的に TCP 接続を待つ状態。「Active」だが Idle より前進という意味で、トラブル時に貼りつくことが多い。

TCP 受け待ち / トラブル兆候

OPEN を送出してピアの OPEN を待つ状態。

自分の OPEN 送出済み

ピアの OPEN を受信し KEEPALIVE 待ち。

KEEPALIVE 待ち

セッション確立。UPDATE をやり取りする正常状態。

正常 / UPDATE 交換中

経路の発生元。IGP (i, 0) < EGP (e, 1) < Incomplete (?, 2) の順で優先される。

IGP (i) / EGP (e) / Incomplete (?)

経由 AS のリスト。eBGP で AS 番号を prepend、iBGP では編集しない。ループ防止と経路長の指標。

AS sequence / 短いほど優先

次ホップ IP。eBGP では送出ルータの IF アドレス、iBGP では変更しないため Loopback ピアリングと組み合わせて運用。

eBGP: 自分の IF / iBGP: 変更せず (要 next-hop-self)

iBGP 内でのみ伝搬。AS の出口を制御。既定 100、大きいほど優先。

AS 内 / 既定 100 / 大きい方が優先 / Well-known discretionary

隣接 AS への入口を制御。小さいほど優先。既定 0、デフォルト動作は同一 AS 内のみ比較。

隣接 AS への入口 / 小さい方が優先 / 既定 0

ルータローカル属性。ピアに伝搬しない。Cisco 独自。最大値が勝つ。既定 0 (学習路) / 32768 (ローカル発生)。

ローカル / Cisco 独自 / 大きい方が優先

32 ビットタグ。AS:nn 表記。経路のグルーピング・ポリシー適用に使う。RFC 1997。

32-bit / AS:nn / 標準: NO_EXPORT・NO_ADVERTISE・LOCAL_AS

経路集約時に付与。情報損失を示す。

集約時のマーカー / RFC 4271

Route Reflector 環境でループ防止に使う属性。

RR ループ防止 (RFC 4456)

最高 WEIGHT が勝つ。Cisco IOS の場合の最優先判定。

高い WEIGHT 優先

高い LOCAL_PREF が勝つ。AS 内のポリシーで出口を選ぶ最重要属性。

高い LOCAL_PREF 優先

自ルータ origin (network / aggregate / redistribute) を優先。

ローカル発生路 > 学習路

短い AS_PATH が勝つ。

短い AS_PATH 優先

IGP (i) < EGP (e) < Incomplete (?) の順。

IGP > EGP > Incomplete

小さい MED が勝つ。既定では同一隣接 AS 内のみ比較。

小さい MED 優先

eBGP 学習を iBGP より優先する。

eBGP > iBGP

NEXT_HOP までの IGP コストが小さい方を選ぶ。

短い IGP コスト優先

eBGP 同士で同点の場合、古いルートを安定優先 (実装オプション)。

より長く保持されたルート

最終タイブレーク。Router ID (BGP ID) が小さい方が勝つ。

小さい Router ID 優先

ピアからメッセージが届かなくなってからセッション断とみなすまでの時間。

既定 180s / OPEN でネゴ

KEEPALIVE 送出間隔。慣例的に Hold / 3。

既定 60s / Hold / 3

TCP 接続再試行の間隔。

既定 120s

同一プレフィックスの UPDATE 送出間隔を制限。フラッピング抑制。

eBGP: 30s / iBGP: 5s (Cisco 既定)

BFD で 1 秒未満の障害検知を実現し、BGP に伝える。

BFD 検知 → BGP セッション Down 通知

Address Family Identifier。IPv4 ファミリー。

AFI=1 (IPv4)

IPv6 ファミリー。

AFI=2 (IPv6)

通常のユニキャスト経路。

SAFI=1 (Unicast)

マルチキャスト RPF 用。

SAFI=2 (Multicast)

MPLS L3VPN / 6PE で使う SAFI。

SAFI=4 (MPLS Label)

L3VPN の VPNv4/VPNv6 で使う。

SAFI=128 (VPNv4・VPNv6)

EVPN。データセンタ L2/L3 ファブリックで主流。

AFI=25 / SAFI=70 (EVPN)

自 AS が AS_PATH に含まれる UPDATE は破棄。eBGP のループ防止根幹。

自 AS in AS_PATH → drop

iBGP で学習した経路は他の iBGP ピアに広告しない。フルメッシュ要件の原因。

iBGP 学習 → iBGP 再広告なし

RR 環境では ORIGINATOR_ID / CLUSTER_LIST で経路ループを検出。

ORIGINATOR_ID 一致 / CLUSTER_LIST 重複 → drop

AS_CONFED_SEQUENCE で sub-AS 内のループを防止。

AS_CONFED_SEQUENCE

iBGP フルメッシュ要件を緩和。RR が Reflect することで O(n) 接続で済む。

RFC 4456 / RR + Client / フルメッシュ不要

AS を sub-AS に分割し、内部だけ eBGP 風に運用。外部からは単一 AS に見える。

RFC 5065 / sub-AS / 外向きは単一 AS

同じポリシーのピアを束ねて UPDATE 生成を共有。処理負荷を削減。

policy 同じ peer をグループ化

RFC 7911。同一プレフィックスの複数経路を広告。MED 比較範囲拡大や高速収束で有効。

RFC 7911 / 同一 prefix の複数経路

プレフィックス長と内容で許可/拒否。最も基本的な経路フィルタ。

ip prefix-list NAME permit 10.0.0.0/8 le 24

AS_PATH を正規表現でマッチ。トランジットを避ける customer-only ポリシー等で使う。

ip as-path access-list 1 permit ^65000_

match/set 構文で属性を読み書きしながらフィルタ。BGP ポリシーの中核。

route-map IN permit 10
 match ip address prefix-list X
 set local-preference 200

ピアから受け取る経路数の上限。フルルート漏れ事故を防ぐ。

neighbor X maximum-prefix 100000 warning-only?

ポリシー変更を反映するための再送要求。

clear ip bgp <peer> soft in/out / refresh

AS 番号を指定し、eBGP ピアを設定する最小構成。

router bgp 65001
 neighbor 203.0.113.1 remote-as 65002
 network 10.0.0.0 mask 255.255.0.0

Loopback でピアリングする定型。update-source を忘れない。

neighbor 10.0.0.2 remote-as 65001
 neighbor 10.0.0.2 update-source Loopback0
 neighbor 10.0.0.2 next-hop-self

BFD で素早い障害検知。BGP セッションを fast-down。

neighbor X fall-over bfd
interface Gi0/0
 bfd interval 50 min_rx 50 multiplier 3

ピアからの経路数上限。事故防止に必須。

neighbor X maximum-prefix 1000 80 restart 5

より具体的な経路を集約してテーブル膨張を防ぐ。

aggregate-address 10.0.0.0 255.0.0.0 summary-only

セッション状態・受信経路数の概観。

show ip bgp summary / show bgp ipv4 unicast summary

ピアのケーパビリティ・Up Time・送受信統計を確認。

show ip bgp neighbors <ip>

あるピアから学んだ経路、フィルタ前/後を確認。

show ip bgp neighbors <ip> received-routes / routes

プレフィックスの属性・ベストパス選択理由を表示。

show ip bgp 10.0.0.0/24

Active で止まる場合は TCP 接続失敗。MD5 不一致 / ACL / IF down を疑う。

症状: Active 貼り付き / 原因: TCP・MD5・ACL

ポリシー変更後の反映。原則 soft で十分。

clear ip bgp <peer> soft in/out

本番環境では負荷に注意。peer ごとに絞り、event/in/out を選んで使う。

debug ip bgp <peer> events / updates in