BGP 协议研究

caronwilliam

                                                                1. BGP简介
　
　BGP（边界网关协议）主要用于互联网AS（自治系统）之间的互联，BGP的最主要功能在于控制路由的传播和选择最好的路由。中国网通
、中国电信、中国铁通和一些大的民营IDC运营商都具有AS号，全国各大网络运营商多数都是通过BGP协议与自身的AS号来实现多线互联的。使用此方案来
实现多线路互联，IDC需要在CNNIC（中国互联网信息中心）或APNIC（亚太网络信息中心）申请自己的IP地址段和AS号，然后通过BGP协议将此段IP地址广播到其它的网络运营商的网络中。使用BGP协议互联后，网络运营商的所有骨干路
由设备将会判断到IDC机房IP段的最佳路由，以保证不同网络运营商用户的高速访问。
2. BGP拓扑模型
　
　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，一般在路由器179号端口上建立TCP回话.通过会话沟通路由，经过声明的AS到达某目标网络。3. BGP的路由选择
   BGP的消息报头由三个部分组成：标记、长度和类型。标记段占16个字节，用于安全检测和同步检测；长度段占2个字节，标明整个BGP消息的长度；类型段占一个字节，标明消息的类型。报头的后面可以不接数据部分，如Keepalive消息。　
　　BGP消息有四种类型：OPEN，UPDATE，NOTIFICATION和KEEPALIVE，分别用于建立BGP连接，更新路由信息，差错控制和检测可到达性。　
　
　OPEN消息是在建立TCP连接后，向对方发出的第一条消息，它包括版本号、各自所在AS的号码（AS Number）、BGP标识符（BGP
Identifier）、协议参数、会话保持时间（Hold
timer）以及可选参数、可选参数长度。其中，BGP标识符用来标识本地路由器，在连接的所有路由器中应该是唯一的。这个标识符一般都使用接口上的最大
的IP地址（常常使用loopback接口来防止地址失效）。而会话保持时间，是指在收到相继的Keepalive或者Update信号之间的最大间隔时
间。如果超过这个时间路由器仍然没有收到信号，就会认为对应的连接中断了。如果把这个保持时间的值设为0，那么表示认为连接永远存在。UPDATE消息由
不可到达路由（Withdrawn Route）、路由属性（Route Attributes）和网络层可到达性（Network Layer
Reachability Information—NLRI）组成。　
　
　BGP路由属性是BGP
路由的核心概念。它是一组参数，在UPDATE消息中被发给连接对等体。这些参数记录了BGP路由信息，用于选择和过滤路由。它可以被看作选择路由的度量
尺度（metric）。路由属性被分为四类：公认强制（Well-known mandatory
attributes）、公认自由选择（Well-known discretionary attributes）、可选传递（Optional
transitive attributes）和可选非传递（Optional nontransitive
attributes）。公认的（Well-known）属性对于所有的BGP路由器来说都是可辨别的；每个UPDATE消息中都必须包含强制
（mandatory）属性，而自由选择的（discretionary）属性则是可选的，可包括也可不包括。对于可选的（Optional）属性，不是
所有的BGP工具都支持它。当BGP不支持这个属性时，如果这个属性是过渡性的（transitive），则会被接受并传给其他的BGP对等体；如果这个
属性是非传递性的（nontransitive），则被忽略，不传给其他对等体。　

　　在技术文档RFC1771定义了1~7号的BGP
路由属性，依次是：1，ORIGIN（产生该路由信息的AS）；2，AS_PATH（包已通过的AS集或序列）；3，NEXT_HOP（要到达该目的下一
跳的IP地址，IBGP连接不会改变从EBGP发来的NEXT_HOP）；4，MULTI_EXIT_DISC（本地路由器使用，区别到其他AS的多个出
口）；5，LOCAL-PREF（在本地AS内传播，标明各路径的优先
级）；6，ATOMIC_AGGREGATE；7，AGGREGATOR.RFC1997还定义了8，COMMUNITY.其中，1、2号属性是公认强
制；3、5、6是公认可选；7、8是可选过渡；4是可选非过渡。这些属性在路由的选择中，考虑的优先级是不同的，仅就这8个属性来说，其中优先级最高的是
LOCAL-PREF，接下来是ORIGIN和AS_PATH.　
　　BGP所使用到的路由属性并不仅仅是这8个，其他的具体内容可以参阅RFC文档（RFC1771、1996、1997、1966、1863、2283）。　　　网络层可到达性（NLRI）包含了这样的二维数组，使用CIDR（Classless Interdomain Routing）技术，来聚合路由，以减缓BGP表的增长速度。
　
　BGP工作流程如下：首先，在要建立BGP会话的路由器之间建立TCP会话连接，然后通过交换OPEN信息来确定连接参数，如运行版本等。建立对等体连
接关系后，最开始的路由信息交换将包括所有的BGP路由，也就是交换BGP表中所有的条目。初始化交换完成以后，只有当路由条目发生改变或者失效的时候，
才会发出增量的触发性的路由更新。所谓增量，就是指并不交换整个BGP表，而只更新发生变化的路由条目；而触发性，则是指只有在路由表发生变化时才更新路
由信息，而并不发出周期性的路由更新。比起传统的全路由表的定期更新，这种增量触发的更新大大节省了带宽。路由更新都是由UPDATE消息来完成。
UPDATE包含了发送者可到达的目的列表和路由属性。当没有路由更新传送时，BGP会话用KEEPALIVE消息来验证连接的可用性。由于
KEEPALIVE包很小，这也可以大量节省带宽。在协商发生错误时，BGP会向双方发送NOTIFICATION消息来通知错误。
背景知识:

AS是同一个技术管理下的一组路由器，它们使用一
种内部网关协议和一致的度量尺度来对数据包进行AS内部的路由，而使用外部网关协议来对发向其它AS的数据包进行路由选择。发展到现在，已经允许并且时常
采用在一个自治系统AS中使用多个内部网关协议，甚至多个路由选择的度量标准。所以，现在的自治系统被扩展的定义为：共享同一路由选择策略的一组路由器。

IGP（Interior gateway
protocols）——内部网关协议，定义为在一个自治系统内部使用的路由协议（包括动态路由协议和静态路由）。IGP的功能是完成数据包在AS内部的
路由选择，或者说，是讲述数据包如何穿过本地AS的。RIPv1&v2，IGRP，EIGRP，OSPF，ISIS都是典型的IGP.

EGP（Exterior gateway protocols）——外部网关协议，定义为在多个自治系统之间使用的路由协议。它主要完成数据包在AS间的路由选择，或者说，讲述数据包为了到达目的IP，需要通过哪些AS.BGP4就是一种EGP.

IGP只作用于本地AS内部，而对其他AS一无所知。它负责将数据包发到主机所在的网段（segment）。EGP作用于各AS之间，它只了解AS的整体结构，而不了解各个AS内部的拓扑结构。它只负责将数据包发到相应的AS中，余下的工作便交给IGP来做。

每个自治系统AS都有唯一的标识，称为AS号（AS number），由IANA（Internet Assigned Numbers
Authority）来授权分配。这是一个16位的二进制数，范围为1~65535，其中65412~65535为AS专用组（RFC2270）。
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               
               

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