华为HCIE-RS3.0论述题--BGP路由黑洞

3.3BGP路由黑洞

题干：R1/R2/R3/R4运行ospf协议，R1和R4建立IBGP，并且BGP进程下宣告站点路由。

1，根据以上描述，当站点1的用户访问站点2的用户时会发生什么问题？请描述产生问题的设备和原因。（4分）
答：当站点1的用户访问站点2的用户时，会产生路由黑洞的现象，会导致站点1无法访问到站点2
原因如下：
AR2设备产生路由黑洞，由于AR1和AR4之间建立的是IBGP邻居关系，所以AR1和AR4之间通过IBGP协议来互相传递站点1和站点2的路由条目信息。由于AR2和AR3之间没有运行BGP协议，所以导致了AR2和AR3没有站点1和站点2的路由条目信息。当站点1访问站点2的时候，AR1收到了去往目标网络为站点2的数据报文，查询FIB表项，发现了下一跳路由为AR2设备，转发数据报文给AR2。AR2收到了目标网络为去往站点2的数据报文，查询FIB表项，发现不存在去往目标网络的路由条目，产生了路由黑洞，将去往目的站点2的报文丢弃，导致了站点1和站点2无法互相通讯。
需要注意的是，当站点1访问站点2的时候，数据流量是从站点1流向站点2的，此时产生路由黑洞的设备为AR2,如果站点2访问站点1的时候，数据流向是站点2流向站点1的，那么产生路由黑洞的设备为AR3，总之，以上两种数据流向都会导致站点1和站点2设备之间无法互访。
2.结合实际情况，在不使用静态路由和IGP协议的情况下，作为管理员，为解决第一问的问题，请给出3种合理的解决方案并阐述各方案的优劣（6分）
答：方案一：在IBGP对等体之间建立全互联的关系。
在当前环境下，通过AR1，AR2，AR3，AR4四台设备建立IBGP全连接，利用IBGP协议使得访问站点1和站点2的路由消息传递各个设备上，防止AR2和AR3产生路由黑洞，使得站点1和站点2能够互相访问。
步骤1：在AR1，AR2，AR3，AR4之间建立IBGP全连接关系
在AR1，AR2，AR3，AR4上启用IBGP协议，并建立IBGP全互联，使得AR1和AR2，AR3，AR4建立邻居；AR2和AR1，AR3建立邻居；AR3和AR2，AR4建立邻居；AR4和AR1，AR2，AR3建立邻居，具体操作如下：
AR1：
BGP 100
peer xxxx（AR2）as-number 100 //与AR2建立邻居关系
peer xxxx (AR2)connect-interface loopback0//指定发送BGP报文的更新源地址
peer xxxx（AR3）as-number 100 //与AR3建立邻居关系
peer xxxx (AR3)connect-interface loopback0//指定发送BGP报文的更新源地址
peer xxxx（AR3）as-number 100 //与AR4建立邻居关系
peer xxxx (AR)connect-interface loopback0//指定发送BGP报文的更新源地址
network 192.168.1.0 24 //在bgp进程下发布站点1的路由信息
AR2：
BGP 100
peer xxxx（AR1）as-number 100 //与AR1建立邻居关系
peer xxxx (AR1)connect-interface loopback0//指定发送BGP报文的更新源地址
peer xxxx（AR3）as-number 100 //与AR3建立邻居关系
peer xxxx (AR3)connect-interface loopback0//指定发送BGP报文的更新源地址
AR3：
BGP 100
peer xxxx（AR2）as-number 100 //与AR2建立邻居关系
peer xxxx (AR2)connect-interface loopback0//指定发送BGP报文的更新源地址
peer xxxx（AR4）as-number 100 //与AR4建立邻居关系
peer xxxx (AR4)connect-interface loopback0//指定发送BGP报文的更新源地址
AR4：
BGP 100
peer xxxx（AR1）as-number 100 //与AR1建立邻居关系
peer xxxx (AR1)connect-interface loopback0//指定发送BGP报文的更新源地址
peer xxxx（AR2）as-number 100 //与AR2建立邻居关系
peer xxxx (AR2)connect-interface loopback0//指定发送BGP报文的更新源地址
peer xxxx（AR3）as-number 100 //与AR3建立邻居关系
peer xxxx (AR3)connect-interface loopback0//指定发送BGP报文的更新源地址
network 192.168.2.0 24 //在bgp进程下发布站点2的路由信息
完成以上配置后，请等待一段时间，查看是否所有AR设备之间BGP邻居和路由全部正常，若没有问题，则执行下一步。

步骤2：在AR1，AR2，AR3，AR4设备上查看路由表条目是否正常。
在AR1，AR2，AR3，AR4上执行命令display ip routing-table 查看全局路由表中是否存在站点1和站点2的BGP路由条目，如果存在站点1和站点2的BGP路由条目
说明AR2和AR3的路由黑洞的问题不存在，此步骤主要查看AR2和AR3是否存在站点1和站点2的路由条目，AR1和AR4只是顺带看一下。
上述操作完成后，执行下一步。

步骤3：验证方案
站点1用户访问站点2用户的时候，AR1收到去往目的站点2的数据报文，查看FIB表，下一跳为AR2，于是向AR2转发数据报文，AR2收到此数据报文，查看FIB表，下一跳为AR3，于是向AR3转发数据报文，AR3收到此数据报文后，查看FIB表项，下一跳为AR4，于是向AR4转发数据报文，AR4收到此数据报文后，查看FIB表项，收到报文后最终转发至站点2，最终实现了站点1和站点2 的互访。

此方案的优点：在小型的网络环境中，配置简单，可以很好的解决bgp路由黑洞的问题，同时可以根据bgp的丰富的选路规则进行选路。
此方案的缺点：AS内BGP的网络可扩展性交差，运行BGP路由器需要维护大量的TCP连接，尤其在路由器数量较多的时候，假设在一个AS内部有n台设备，那么建立的IBGP连接数量就为n*(n-1)/2,当设备数目很多，设备配置将十分繁琐，而且消耗了CPU和系统资源。

方案一可选化：IBGP全互联并在IBGP对等体之间部署路由反射器
在在AR1，AR2，AR3，AR4上启用IBGP协议，将AR2指定为路由反射器，同时将AR1、AR3、AR4指定为客户机，并且AR1、AR3、AR4设备都与AR2之间建立IBGP邻居关系。
站点1和站点2的路由信息通过路由反射器AR2反射给所有的客户机，防止AR2和AR3产生路由黑洞，使得站点1和站点2能够互相访问。

步骤1：AR2为反射器，指定AR1、AR3、AR4为客户机，建立IBGP邻居关系。
命令如下：
AR2：
peer xxxx（AR1）as-number 100 //与AR1建立邻居关系
peer xxxx (AR1)connect-interface loopback0//指定发送BGP报文的更新源地址
peer xxxx（AR1）reflect-client //将AR1指定为路由反射器的客户机
peer xxxx（AR3）as-number 100 //与AR3建立邻居关系
peer xxxx (AR3)connect-interface loopback0//指定发送BGP报文的更新源地址
peer xxxx（AR3）reflect-client //将AR3指定为路由反射器的客户机
peer xxxx（AR4）as-number 100 //与AR4建立邻居关系
peer xxxx (AR4)connect-interface loopback0//指定发送BGP报文的更新源地址
peer xxxx（AR4）reflect-client //将AR4指定为路由反射器的客户机
AR1：
peer xxxx（AR2）as-number 100 //与AR2建立邻居关系
peer xxxx (AR2)connect-interface loopback0//指定发送BGP报文的更新源地址
network 192.168.1.0 24 //在bgp进程下发布站点1的路由信息
AR3：
peer xxxx（AR2）as-number 100 //与AR2建立邻居关系
peer xxxx (AR2)connect-interface loopback0//指定发送BGP报文的更新源地址
AR4:
peer xxxx（AR2）as-number 100 //与AR2建立邻居关系
peer xxxx (AR2)connect-interface loopback0//指定发送BGP报文的更新源地址
network 192.168.2.0 24 //在bgp进程下发布站点2的路由信息

步骤2：在AR1，AR2，AR3，AR4设备上查看路由表条目是否正常。
在AR1，AR2，AR3，AR4上执行命令display ip routing-table 查看全局路由表中是否存在站点1和站点2的BGP路由条目，如果存在站点1和站点2的BGP路由条目说明AR2和AR3的路由黑洞的问题不存在，此步骤主要查看AR2和AR3是否存在站点1和站点2的路由条目，AR1和AR4只是顺带看一下。
上述操作完成后，执行下一步。

此方案的优点：AS内BGP网络的可扩展性好，组网灵活，可以有效的解决在大型网络中IBGP全互联的不足，同时可以有效的解决路由黑洞的问题此方案的缺点：路由反射器原理以及组网略显复杂，对实施人员的技术水平要求较高，同时在大型网络中路由反射器需要维护大量的TCP连接所以对路由表的承载能力和CPU的处理能力都要有一定的要求，如果路由反射器承担转发数据的任务，那么对接口板的规格也有一定的要求，导致部署成本提升。

方案二：在AR1和AR4之间建立GRE隧道
在AR1和AR4设备之间部署GRE隧道，当GRE隧道建立成功的时候，AR1和AR4之间建立IBGP，指定发送BGP报文的源接口为GRE tunnel 接口，并可指定发起连接时使用的源地址为GRE tunnel接口的IP地址。AR1和AR4之间IBGP邻居关系建立成功后,相互传递站点1和站点2的路由信息，并且路由信息的出接口为GRE tunnel 接口，下一跳为GRE tuneel接口的IP地址，当站点1和站点2访问的时候，AR1作为边界设备，收到数据报文后，进行GRE封装（封装了两个IP头部，第一个IP头为骨干网可达IP地址，第二个IP头部为目的IP地址），当数据报文被转发至AR2时，AR2和AR3虽然没有站点1和站点2的路由，但是骨干网络是可达的，所以可以转发报文，报文最终被转发至AR4，AR4解封装获得第二个IP的头部的目的地址，查询FIB表项并转发，所以站点1和站点2可以互访

步骤1：在AR1和AR4上创建GRE隧道。
已知题目说明AR1、AR2、AR3、AR4都运行了ospf协议，那么可以理解底层路由可达（包括loopback接口的路由），在AR1和AR4设备上创建GRE隧道，具体操作如下：
AR1：
interface Tunnel 0/0/1//创建tunnel接口
ip address 10.1.14.1 255.255.255.0 //配置IP地址
tunnel-protocol gre//配置隧道协议GRE
source 10.1.1.1//指定发送报文的实际接口的IP地址为AR1的loopback0接口
destination 10.4.4.4 //指定发送报文的实际接口的IP地址为AR4的loopback0接口
AR4：
interface Tunnel 0/0/1//创建tunnel接口
ip address 10.1.14.4 255.255.255.0 //配置IP地址
tunnel-protocol gre//配置隧道协议GRE
source Loopback0//指定发送报文的实际接口的IP地址为AR1的loopback0接口
destination 10.4.4.4 //指定发送报文的实际接口的IP地址为AR4的loopback0接口
上述操作执行完成后，查看GRE tunnel是否成功建立，可以通过ping测试两端的tunnel接口的IP，如果ping成功，则表示GRE隧道成功建立，执行下一步。

步骤2：在AR1和AR4设备之间建立IBGP邻居关系。
在AR1和AR4设备之间建立IBGP邻居关系，指定发送BGP报文的源接口为GRE tunnel接口，并可指定发起连接时候使用的源地址为GRE tunnel 接口的IP地址，具体操作如下：
AR1：
BGP 100
peer xxxx（AR4）as-number 100 //与AR4建立邻居关系
peer xxxx (AR4)connect-interface loopback0//指定发送BGP报文的更新源地址
network 192.168.1.0 24 //在bgp进程下发布站点1的路由信息
AR4：
peer xxxx（AR1）as-number 100 //与AR1建立邻居关系
peer xxxx (AR1)connect-interface loopback0//指定发送BGP报文的更新源地址
network 192.168.2.0 24 //在bgp进程下发布站点2的路由信息
上述操作执行完成后，查看BGP邻居是否建立成功，并查看BGP路由表中是否存在对端站点路由条目，确认无误，执行下一步。

步骤3：在AR1、AR4设备上查看路由表路由条目是否正常
在AR1、AR4执行命令display ip routing-table查看全局路由表中是否存在站点 1和站点2的BGP路由条目，并且下一跳指向对端隧道接口IP地址，出接口为GRE tunnel接口，如果存在，则可以表明站点1访问站点2的数据报文是使用GRE隧道封装转发额。
上述操作完成后，执行下一步。
步骤4：验证方案
站点1用户访问站点2用户时，AR1 收到去往目的站点2的数据报文，查FIB表，发现目的网段的下一跳为AR4隧道接口IP地址，出接口为GRE tunnel接口，于是进行GRE封装，在收到源IP报文头部之前添加GRE的头，在GRE的头部之前再添加新的IP头部≥新的IP头部源地址为AR1的 loopback接口IP地址目的地址为AR4的loopback接口ip地址，GER封装完成后，将数据包转发至AR2，AR2收到报文后，查FIB表，存在去往AR4的loopback接口路由，并转发至AR3，最后将数据包转发至AR4，AR4剥离GRE头部，查FIB，最终将数据包转发至站点2，实现了站点1和站点2的互访。
该方案的优点:
GRE是一种隧道技术，相比于其他隧道技术，GRE 实现机制简单，对隧道两端的设备负担小。在当前网络环境中，有效利用了原有的网络架构降低了部署成本。
该方案的缺点
GRE隧道技术是一种手工隧道，扩展性差，如果需要建立的GRE隧道很多，相对而言配置量也会增大，同时RE不支持加密和认证，相比其他隧道技术(IPsec VPN)，数据的安全传输得不到很好的保障。

方案三:MPLS LSP隧道技术
在四台设备上部署MPLS和LDP协议，创建天然隧道。通过在四台设备上发布各自的环回口路由，并将PE的环回口作为BGP的下一跳。PE设备为自己的环回口路由作为Egress 创建LSP，P设备作为transit为PE的环回口路由创建LSP。根据标签控制方式的有序性，创建了一条天然LDP LSP。

步骤1:在AR1,2,3,4上创建LSR-ID并在全局和接口下开启MPLS和MPLS LDP功能。
具体操作如下:配置命令:
在R1/R2/R3/R4设备上执行以下命令:
mpls Isr-id x.x.x.x//为设备创建MPLS的LSR-ID
mpls//开启MPLS功能
mpls ldp //开启MPLS LDP功能
lnt G0/0/x //进入MPLS域的接口
mpls//开启接口MPLS功能
mpls ldp//开启接口MPLS LDP功能

上述操作完成后，查看MPLS LDP邻居及LSP隧道是否成功建立，可以通过 display mpls ldp peer在设备上查看LDP邻居状态是否为operational。可以通过在ingress设备上 display mpls lsp查看FEC标签隧道是否正常（如图中R1和R4的 loop 口)，如果状态及隧道建立正常，请执行下一步

步骤2:在R1和R4上配置route recursive-lookup tunnel使能迭代隧道功能。

在R1和R4上配置route recursive-lookup tunnel使能迭代隧道功能。因为缺省情况下，非标签公网BGP路由、静态路由只能迭代到出接口和下一跳，不会迭代到隧道。配置了该特性后，上述路由将优先迭代到LSP隧道，如果没有LSP隧道，上述路由也可以迭代到出接口和下一跳。具体操作如下;
在R1和R4设备上执行如下命令:
route recursive-lookup tunnel//使能迭代隧道功能

上述操作完成后执行下一步

步骤3:验证方案
站点1用户访问站点2用户时, AR1收到去往目的站点2的数据报文，查看FIB表，发现TUNNEL字段非0，于是按照tunnel索引压入标签转发给AR2。AR2收到带标签报文后，查看LFIB表进行标签交换转发给AR3，AR3收到带标签报文后同样查看LFIB表，发现出标签为3，于是次末跳弹出标签后转发给AR4。AR4收到报文后已经不带标签，查看FIB表后最终转发至站点2╱最终实现了站点1和站点2的互访。

该方案的优点:
扩展性好，增加站点，只需要配置相应的IGP路由和MPLS以及 LDP协议即可。核心路由器无需运行BGP,节约了了大量的储存空间。
该方案的缺点:
所有设备都必须支持MPLS以及 LDP，IGP与LDP的联动较为复杂，运维人员需要懂得MPLS以及LDP的知识。

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