BGP流量負(fù)載分擔(dān)規(guī)劃

馮小歐（鄭州旅游職業(yè)學(xué)院 信息中心，河南 鄭州 450001）

BGP流量負(fù)載分擔(dān)規(guī)劃

馮小歐（鄭州旅游職業(yè)學(xué)院 信息中心，河南 鄭州 450001）

如何優(yōu)化地利用網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，是流量負(fù)載分擔(dān)的關(guān)注重點(diǎn)。BGP（Border%Gateway%Protocol，邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議）選擇單條最優(yōu)路徑的這一特征往往會出現(xiàn)流量負(fù)載不均衡的流量模型，BGP流量負(fù)載均衡可從兩個角度出發(fā)解決這個問題：通過BGP強(qiáng)大的策略控制流量的負(fù)載均衡，通過多路徑選路實(shí)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)。本文主要從這兩個角度來展開分析BGP在流量負(fù)載分擔(dān)方面的技術(shù)應(yīng)用。

BGP；負(fù)載均衡；多跳；多路徑

一、負(fù)載均衡

在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行負(fù)載均衡需要綜合考慮鏈路和設(shè)備節(jié)點(diǎn)的負(fù)載情況，在滿足業(yè)務(wù)的實(shí)際需求前提下，可以通過BGP的策略工具對流量進(jìn)行均衡的規(guī)劃和調(diào)整。對于一個AS來說，流量的方向分為入境和出境兩個方向，這種區(qū)分對應(yīng)到實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)有不同的規(guī)劃，所以我們在此通過不同的場景進(jìn)行介紹。

1.入方向流量負(fù)載均衡

圖1 多宿主到不同的上游的負(fù)載均衡

我們先分析一下圖1的場景，AS100希望流量能夠在AS200和AS300間進(jìn)行負(fù)載均衡，也就是說根據(jù)業(yè)務(wù)分別映射到Link1和Link2上。

在規(guī)劃中我們有如下思路：

AS100可以在RA和RB上通過策略只向各自的對等體通告部分路由前綴，這樣可以達(dá)到不同的業(yè)務(wù)對應(yīng)不同的AS承載。如172.168.1.0/25通過RA通告給RC，172.168.1.128/25通過RB通告給RD。這種規(guī)劃能夠滿足流量分擔(dān)的效果，但是一旦出現(xiàn)鏈路或節(jié)點(diǎn)的失效，就會導(dǎo)致部分流量無法切換，業(yè)務(wù)中斷。

通過步驟1我們可以看到簡單地通過路由過濾無法很好地實(shí)現(xiàn)需求。我們可以通過對不同的前綴進(jìn)行策略區(qū)分。接著步驟1的思路，AS100希望172.168.1.0/25優(yōu)先通過AS200進(jìn)入，希望172.168.128.0/128通告的AS-PATH加一個ASNumber，如：1000%100。RB上通過策略將172.168.1.0/25通告給RD的AS-PATH加一個AS-Number，如：2000%100。

RE上關(guān)于172.168.1.0/25的前綴從RC通告過來的ASPATH是：200%100，通過RD通告過來的AS-PATH是：300%2000%100，因此優(yōu)選走AS200。關(guān)于172.168.128.0/25同理會優(yōu)選AS300。該規(guī)劃可以在滿足需求的同時解決路由備份的問題。但是我們考慮下面一個場景，當(dāng)RC合RD建立BGP連接，RD上關(guān)于172.168.1.0/25的前綴從RC通告過來的AS-PATH是100%200，從RB上通告過來的AS-PATH是2000100，也就是說RD上關(guān)于172.168.1.0/25無法很好地進(jìn)行路由選路控制。

團(tuán)體屬性是進(jìn)行本地路由控制的重要屬性，但是團(tuán)體屬性需要BGP對等雙方有屬性處理的共識。在步驟2的基礎(chǔ)上，RB在通告172.168.1.0/25時，可以將團(tuán)體屬性值修改為100：120，在RD上將團(tuán)體屬性的前綴預(yù)定義Local-preference為120，這樣對于RD來說，在收到RC和RB的前綴AS-PATH相同長度的情況下，RB通告的前綴Local-preference高，優(yōu)選RB。

分析完圖1所示的場景，我們可以繼續(xù)看看多宿主相同上游的場景，如圖2：

圖2 多宿主相同AS的負(fù)載均衡

對于相同的上游AS，我們更多地需要考慮上游AS內(nèi)部的選路，對于跨過上游AS的遠(yuǎn)端AS的選路我們很難控制，因此本文討論的重點(diǎn)就在本地和上游AS的選路策略部署。先分析需求，本地AS希望172.168.1.0/25通過RB進(jìn)入，172.168.128.0/ 25通過RC進(jìn)入。存在下述三種方式：

借鑒上文中多宿主不同AS的做法，將172.168.128.0/25通告給RB時，將AS-PATH設(shè)置為1000%100，將172.168.1.0/25通告給RC時，將AS-PATH設(shè)置為2000%100。由于RB和RC之間是IBGP鄰居，因此對于RB來說，172.168.1.0/25從RA學(xué)習(xí)到的AS-PATH是100，從RC上學(xué)習(xí)到的AS-PATH是2000%100，優(yōu)選RA的路由。對于172.168.128.0/24來說，從RA學(xué)習(xí)的路由ASPATH為1000%100，從RC學(xué)習(xí)的路由AS-PATH為100，優(yōu)選RC。這滿足了需求。

同樣，在AS間協(xié)商進(jìn)行策略部署的前提下，可以在RA上對不同的業(yè)務(wù)前綴進(jìn)行屬性賦值的區(qū)分，在RB/RC對不同的屬性設(shè)置不同的本地優(yōu)先級進(jìn)行業(yè)務(wù)的分擔(dān)均衡。

還是針對圖2，對于AS200進(jìn)行入方向的流量負(fù)載分擔(dān)部署，最直接的方法就是通過修改MED值的方法，使得RA通過MED值直接進(jìn)行路由的優(yōu)選。

2.出方向負(fù)載均衡

我們還是先分析圖1的場景，AS100希望出方向的業(yè)務(wù)流量能夠在RA和RB間進(jìn)行合理的負(fù)載均衡：可以通過在RA和RB上進(jìn)行入境路由前綴過濾，通過前綴在不同的出口路由器的通告分擔(dān)來實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流量出方向的負(fù)載均衡。

入境的過濾適用于對端AS的業(yè)務(wù)負(fù)載分擔(dān)，但是對于遠(yuǎn)端Internet的業(yè)務(wù)，無法通過入境路由前綴過濾的方法實(shí)現(xiàn)，否則會出現(xiàn)單點(diǎn)故障導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷的情況。對于Internet業(yè)務(wù)就需要進(jìn)行入境路由前綴策略控制，例如通過添加AS-PATH或者對特定前綴設(shè)置不同的本地優(yōu)先級等。

對于單點(diǎn)故障導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷的考慮還可以通過出口路由器發(fā)布缺省路由的方式作為路徑的備份，一旦出現(xiàn)某個出口路由器故障，路徑可以通過缺省路由切換至其他出口路由器，起到備份的效果。

同樣可以和上游AS協(xié)商，通過通告來的前綴攜帶不同的團(tuán)體屬性進(jìn)行相應(yīng)的策略控制。

對于圖2的場景，單出口路由器上進(jìn)行負(fù)載分擔(dān)可以借助路由策略的方法更為靈活：針對不同對等體進(jìn)行入境路由前綴過濾，使業(yè)務(wù)自然分擔(dān)到不同的出口鏈路上。同時配置缺省路由指向?qū)Φ润w，防止單點(diǎn)故障業(yè)務(wù)中斷。

通過針對特定前綴設(shè)置多種屬性，如Local-preference、Origin、MED等，在本地進(jìn)行路由優(yōu)選。

3.AS內(nèi)部負(fù)載均衡

AS內(nèi)部的負(fù)載均衡相對容易部署，通過策略對業(yè)務(wù)進(jìn)行區(qū)分，對不同的業(yè)務(wù)使用不同的BGP屬性進(jìn)行控制。如圖3，RB和RC同時向RA通告172.168.1.0/25和172.168.128.0/ 25，RA希望172.168.1.0/25業(yè)務(wù)從RB走，172.168.128.0/128從RC走。

滿足這種需求，可以直接在RA上對業(yè)務(wù)進(jìn)行區(qū)分，對RB通告的172.168.1.0/25的Local%preference設(shè)置為120，本地優(yōu)選結(jié)果能夠滿足需求。

圖3 AS內(nèi)部負(fù)載均衡

二、等價負(fù)載分擔(dān)

上文介紹的是多宿主情況下的負(fù)載均衡規(guī)劃思路，本章節(jié)需要關(guān)注的是通過等價路由在路由器之間進(jìn)行負(fù)載分擔(dān)的部署方式。

1.EBGP多跳負(fù)載分擔(dān)

圖4的場景是兩臺路由器之間通過環(huán)回建立在EBGP鄰接，我們知道對于EBGP鄰接超過1跳建立鄰接需要通過命令peer%x.x.x.x%ebgp-max-hop，其中Maximum%hop設(shè)置大于1。對每一個鏈路接口對應(yīng)配置靜態(tài)路由，指向?qū)Χ谁h(huán)回口地址，路由下一跳為鏈路對端接口地址。這種方法通過路由下一跳地址的迭代，將流量負(fù)載分擔(dān)到不同的鏈路上，實(shí)現(xiàn)多跳的EBGP對等體間的多鏈路負(fù)載分擔(dān)。

圖4 多鏈路多跳EBGP對等體負(fù)載負(fù)擔(dān)

2.EBGP多路徑負(fù)載分擔(dān)

圖5的場景和圖4類似，區(qū)別在于兩個出口路由器通過鏈路接口地址建立了多個EBGP會話，每一個會話對應(yīng)于特定的鏈路。

圖5 多鏈路多EBGP對等體負(fù)載分擔(dān)

RA和RB通過兩條鏈路的物理接口地址建立兩個單挑EBGP鄰接關(guān)系，以RA舉例，從兩個EBGP會話均收到關(guān)于172.168.1.0/24的路由信息，在其他屬性都相同的前提下，兩個EBGP對等體通告的路由形成等價。

比較上述兩種負(fù)載分擔(dān)方式，第一種方式，建立了一個EBGP會話，會話直接綁定在兩個出口路由器的環(huán)回地址，通過直連路由迭代下一跳的方式在鏈路間實(shí)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)。這種方式EBGP會話屬于多跳會話，需要兩個AS間進(jìn)行環(huán)回地址的路由部署，適用性有一定的限制。第二種方式，需要建立多個會話，對資源有一定的消耗，同時對于EBGP等價路由的配置，是針對本設(shè)備所以BGP對等體適用，無法區(qū)分對等體，因此，缺少一定的靈活性。

3.AS內(nèi)部負(fù)載分擔(dān)

AS內(nèi)部的負(fù)載分擔(dān)規(guī)劃同樣可以采用下一跳迭代的方式在同一個IBGP會話間進(jìn)行多鏈路的負(fù)載分擔(dān)。對于多IBGP對等體通告的路由在迭代屬性相同的前提下能夠形成負(fù)載分擔(dān)。對于圖6中的場景，RB和RC向RA通告172.168.1.0/ 24的路由前綴，在ORIGIN，LOCAL-PREFERENCE以及ASPATH路徑屬性均相同的前提下能夠形成負(fù)載分擔(dān)。

圖6 AS內(nèi)部負(fù)載分擔(dān)

多鏈路的負(fù)載分擔(dān)還是可以通過下一跳迭代到等價IGP路由或者默認(rèn)路由來實(shí)現(xiàn)，例如圖7所示場景：

圖7 IGP路由的下一跳迭代

RD和RA建立IBGP鄰接關(guān)系，RD向RA通告路由172.168.1.0/24，RA上關(guān)于172.168.1.0/24的路由下一跳是RD的環(huán)回口地址，在RA上針對RD環(huán)回口地址有兩條等價的IGP路由：RA-RB-RD和RA-RC-RD，通過下一跳迭代，在RA上針對172.168.1.0/24的BGP路由也形成等價。

4.負(fù)載分擔(dān)規(guī)劃原則

ORIGIN，LOCAL-PREFERENCE，MED以及AS-PATH路徑屬性均相同是形成負(fù)載分擔(dān)的前提，在此前提下還要遵循一定的原則進(jìn)行負(fù)載分擔(dān)規(guī)劃。以圖8舉例。

RB/RC均與RA通過廣播網(wǎng)絡(luò)建立單挑EBGP對等體，RA向RB/RC通告路由前綴172.168.1.0/24，RB和RC同時向RD通告，RE上收到RB和RC的路由不會形成負(fù)載分擔(dān)，為什么？

缺省情況下，邊界路由器向IBGP對等體通告EBGP路由時，不會修改下一跳，因此RB和RC向RE通告的路由下一跳均為RA的接口地址，在RE上由于下一跳相同，因此不會形成負(fù)載分擔(dān)。

可解決的辦法是：

在RB和RC上針對IBGP對等體通過配置修改為：peer%x.x. x.x%next-hop-local，將下一跳修改為本地地址，這樣RE上收到的路由下一跳不同，可以形成負(fù)載分擔(dān)。

同樣利用圖8舉例，RD是RR，RB和RE是其RR%Client，同時RB和RE間建立IBGP鄰接關(guān)系，RB通告路由172.168.1.0/24，RD反射至RE.RR在反射路由時缺省不會修改下一跳，因此在RE上關(guān)于172.168.1.0/24的路由下一跳均為RB的環(huán)回地址，可以利用前文的路由迭代，將RE-RB和RE-RD-RB的IGP路由Metric設(shè)置相同，此時能否形成負(fù)載分擔(dān)？此時無法形成負(fù)載分擔(dān)。在圖8中，可以將RC/RD均配置為RR，RB/RE為RR%Client，RC和RD反射RB的路由172.168.1.0/24至RE，這樣RE可以在兩個反射路由間形成負(fù)載分擔(dān)。

圖8 負(fù)載分擔(dān)規(guī)劃原則

三、總結(jié)

負(fù)載均衡和負(fù)載分擔(dān)均是BGP通過策略控制達(dá)到流量在網(wǎng)絡(luò)中不同節(jié)點(diǎn)、不同鏈路間的平衡，起到合理利用網(wǎng)絡(luò)資源的效果。本文介紹的是對具體網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡或分擔(dān)的需求進(jìn)行規(guī)劃的思路，實(shí)際中滿足需求的手段多種多樣，需要根據(jù)實(shí)際情況作相應(yīng)的規(guī)劃調(diào)整，因此在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時不要拘泥于本文提及的方法，更多的是思路上的借鑒。同時，負(fù)載均衡和分擔(dān)往往需要經(jīng)過多次嘗試才能盡可能接近均衡的，過于精確的均衡往往會帶來策略上的復(fù)雜度，同時在考慮均衡的同時還要兼顧路徑的備份。

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TP317

A

1671-2862（2011）01-0110-03

2011－01－06

馮小歐，女，鄭州旅游職業(yè)學(xué)校教師。