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1、，IP路由-BGP技术介绍技术介绍IP 路由目 录目 录BGP1BGP概述1BGP的消息类型2BGP的路由属性5BGP的选路规则9IBGP和IGP同步12大规模BGP网络所遇到的问题12BGP GR16MP-BGP17i技术介绍IP 路由BGPBGPBGP 概述BGP（Border Gateway Protocol，边界网关协议）是一种用于 AS（Autonomous System，自治系统）之间的动态路由协议。AS 是拥有同一选路策略，在同一技术管理部门下运行的一组路由器。早期发布的三个版本分别是 BGP-1（RFC 1105）、BGP-2（RFC 1163）和 BGP-3（RFC 1267
2、），当前使用的版本是 BGP-4（RFC 1771，已更新至 RFC 4271）。BGP-4 作为事实上的 Internet 外部路由协议标准，被广泛应用于 ISP（Internet Service Provider，因特网服务提供商）之间。 说明：下文中若不做特殊说明，所指的 BGP 均为 BGP-4。BGP 特性描述如下： BGP 是一种外部网关协议（Exterior Gateway Protocol，EGP），与 OSPF、RIP 等内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP）不同，其着眼点不在于发现和计算路由，而在于控制路由的传播和选择最佳路由。 BGP
3、使用 TCP 作为其传输层协议（端口号 179），提高了协议的可靠性。 BGP 支持 CIDR（Classless Inter-Domain Routing，无类别域间路由）。 路由更新时，BGP 只发送更新的路由，大大减少了 BGP 传播路由所占用的带宽，适用于在 Internet 上传播大量的路由信息。 BGP 路由通过携带 AS 路径信息彻底解决路由环路问题。 BGP 提供了丰富的路由策略，能够对路由实现灵活的过滤和选择。 BGP 易于扩展，能够适应网络新的发展。发送 BGP 消息的路由器称为 BGP 发言者（BGP Speaker），它接收或产生新的路由信息，并发布（Advertise
4、）给其它BGP 发言者。当 BGP 发言者收到来自其它自治系统的新路由时，如果该路由比当前已知路由更优、或者当前还没有该路由，它就把这条路由发布给自治系统内所有其它 BGP 发言者。相互交换消息的 BGP 发言者之间互称对等体（Peer），若干相关的对等体可以构成对等体组（Peer group）。BGP 在路由器上以下列两种方式运行：17 IBGP（Internal BGP）：当 BGP 运行于同一自治系统内部时，被称为 IBGP； EBGP（External BGP）：当 BGP 运行于不同自治系统之间时，称为 EBGP。BGP 的消息类型1. 消息头格式BGP有 5 种消息类型：Open、
5、Update、Notification、Keepalive和Route-refresh。这些消息有相同的报文头，其格式如 图 1所示。图1 BGP 消息的报文头格式主要字段的解释如下： Marker：16 字节，用于标明 BGP 报文边界，所有比特均为“1”。 Length：2 字节，BGP 消息总长度（包括报文头在内），以字节为单位。 Type：1 字节，BGP 消息的类型。其取值从 1 到 5，分别表示 Open、Update、Notification、Keepalive 和 Route-refresh 消息。其中，前四种消息是在 RFC 1771 中定义，而 Type 为 5 的消息则是
6、在 RFC 2918 中定义的。2. OpenOpen消息是TCP连接建立后发送的第一个消息，用于建立BGP对等体之间的连接关系。其消息格式如 图 2所示。图2 BGP Open 消息格式主要字段的解释如下： Version：BGP 的版本号。对于 BGP-4 来说，其值为 4。 My autonomous system：本地AS 号。通过比较两端的AS 号可以确定是EBGP连接还是 IBGP 连接。 Hold time：保持时间。在建立对等体关系时两端要协商 Hold Time，并保持一致。如果在这个时间内未收到对端发来的 Keepalive 消息或 Update 消息，则认为 BGP 连接
7、中断。 BGP identifier：BGP 标识符。以 IP 地址的形式表示，用来识别 BGP 路由器。 Opt Parm Len（Optional Parameters Length）：可选参数的长度。如果为 0则没有可选参数。 Optional parameters：可选参数。用于多协议扩展（Multiprotocol Extensions） 等功能。3. UpdateUpdate消息用于在对等体之间交换路由信息。它既可以发布可达路由信息，也可以撤销不可达路由信息。其消息格式如 图 3所示。Unfeasible routes lengthWithdrawn routesTotal pat
8、h attribute lengthPath attributesNLRI2 Octets N Octets 2 OctetsN Octets N Octets图3 BGP Update 消息格式一条 Update 报文可以通告一类具有相同路径属性的可达路由，这些路由放在 NLRI（Network Layer Reachable Information，网络层可达信息）字段中，Path Attributes 字段携带了这些路由的属性，BGP 根据这些属性进行路由的选择；同时 Update 报文还可以携带多条不可达路由，被撤销的路由放在 Withdrawn Routes 字段中。主要字段的解释如
9、下： Unfeasible routes length：不可达路由字段的长度，以字节为单位。如果为 0则说明没有 Withdrawn Routes 字段。 Withdrawn routes：不可达路由的列表。 Total path attribute length：路径属性字段的长度，以字节为单位。如果为 0则说明没有 Path Attributes 字段。 Path atributes：与 NLRI 相关的所有路径属性列表，每个路径属性由一个 TLV（Type-Length-Value）三元组构成。BGP 正是根据这些属性值来避免环路， 进行选路，协议扩展等。 NLRI（Network La
10、yer Reachability Information）：可达路由的前缀和前缀长度二元组。4. Notification当BGP检测到错误状态时，就向对等体发出Notification消息，之后BGP连接会立即中断。其消息格式如 图 4所示。图4 BGP Notification 消息格式主要字段的解释如下： Error code：差错码，指定错误类型。 Error subcode：差错子码，错误类型的详细信息。 Data：用于辅助发现错误的原因，它的内容依赖于具体的差错码和差错子码， 记录的是出错部分的数据，长度不固定。5. KeepaliveBGP 会周期性地向对等体发出 Keepali
11、ve 消息，用来保持连接的有效性。其消息格式中只包含报文头，没有附加其他任何字段。6. Route-refreshRoute-refresh消息用来要求对等体重新发送指定地址族的路由信息。其消息格式如图 5所示。图5 BGP Route-refresh 消息格式主要的字段解释如下： AFI：Address Family Identifier，地址族标识。 Res.：保留，必须置 0。 SAFI：Subsequent Address Family Identifier，子地址族标识。BGP 的路由属性1. 路由属性的分类BGP 路由属性是一组参数，它对特定的路由进行了进一步的描述，使得 BGP
12、能够对路由进行过滤和选择。事实上，所有的 BGP 路由属性都可以分为以下四类： 公认必须遵循（Well-known mandatory）：所有 BGP 路由器都必须能够识别这种属性，且必须存在于 Update 消息中。如果缺少这种属性，路由信息就会出错。 公认可选（Well-known discretionary）：所有 BGP 路由器都可以识别，但不要求必须存在于 Update 消息中，可以根据具体情况来选择。 可选过渡（Optional transitive）：在 AS 之间具有可传递性的属性。BGP 路由器可以不支持此属性，但它仍然会接收带有此属性的路由，并通告给其他对等体。 可选非过渡
13、（Optional non-transitive）：如果 BGP 路由器不支持此属性，该属性被忽略，且不会通告给其他对等体。BGP路由几种基本属性和对应的类别如 表 1所示。表1 路由属性和类别属性名称类别ORIGIN公认必须遵循AS_PATH公认必须遵循NEXT_HOP公认必须遵循LOCAL_PREF公认可选ATOMIC_AGGREGATE公认可选AGGREGATOR可选过渡COMMUNITY可选过渡MULTI_EXIT_DISC (MED)可选非过渡ORIGINATOR_ID可选非过渡CLUSTER_LIST可选非过渡2. 几种主要的路由属性(1) 源（ORIGIN）属性ORIGIN 属性
14、定义路由信息的来源，标记一条路由是怎么成为 BGP 路由的。它有以下三种类型： IGP：优先级最高，说明路由产生于本 AS 内。 EGP：优先级次之，说明路由通过 EGP 学到。 incomplete：优先级最低，它并不是说明路由不可达，而是表示路由的来源无法确定。例如，引入的其它路由协议的路由信息。(2) AS 路径（AS_PATH）属性8.0.0.0AS 10D = 8.0.0.0(10)D = 8.0.0.0(10)AS 20AS 40D = 8.0.0.0(20,10)D = 8.0.0.0(30,20,10)D = 8.0.0.0(40,10)AS 30AS 50AS_PATH属性按
15、一定次序记录了某条路由从本地到目的地址所要经过的所有AS 号。当BGP将一条路由通告到其他AS时，便会把本地AS号添加在AS_PATH列表的最前面。收到此路由的BGP路由器根据AS_PATH属性就可以知道去目的地址所要经过的AS。离本地AS最近的相邻AS号排在前面，其他AS号按顺序依次排列。如 图6所示。图6 AS_PATH 属性通常情况下，BGP 不会接受 AS_PATH 中已包含本地 AS 号的路由，从而避免了形成路由环路的可能。同时，AS_PATH属性也可用于路由的选择和过滤。在其他因素相同的情况下，BGP 会优先选择路径较短的路由。比如在 图 6中，AS 50 中的BGP路由器会选择经过AS 40 的路径作为到目的地址 8.
