淺析邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議BGP

摘 要：邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（Border Gateway Protocol，BGP），是互聯(lián)網(wǎng)上的一種外部邊界路由協(xié)議，在自治系統(tǒng)的邊界傳播路由信息，是矢量路由協(xié)議的一種。BGP的路由信息中包含自治系統(tǒng)路徑、網(wǎng)絡(luò)策略、規(guī)則集等信息，來(lái)構(gòu)造拓?fù)鋱D。BGP的實(shí)施和使用可消除路由環(huán)路，使得用戶配置的策略得以實(shí)現(xiàn)。比起發(fā)現(xiàn)和計(jì)算路由，BGP更側(cè)重于路由的選擇和傳播。

關(guān)鍵詞：BGP；邊界網(wǎng)關(guān)；路由；自治系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP393.02

Internet是全球由成千上萬(wàn)個(gè)包含自身網(wǎng)絡(luò)設(shè)別的大型網(wǎng)絡(luò)互相鏈接而構(gòu)成的。為了便于管理，Internet被劃分為若干自治系統(tǒng)（Automomous Syetem），自治系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)種自主決定使用何種路由的網(wǎng)絡(luò)單位，可以是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，也可以是經(jīng)管理的網(wǎng)絡(luò)群體，簡(jiǎn)稱AS，如CHINANET、CERNET等。用一個(gè)1-65535范圍內(nèi)的整數(shù)來(lái)標(biāo)志，由InterNIC統(tǒng)一分配，AS號(hào)分為私有AS號(hào)和公有AS號(hào)。實(shí)際上，在一個(gè)管理機(jī)構(gòu)管理的大的網(wǎng)絡(luò)中，為了便于管理，也會(huì)劃分不同的AS，一般使用私有AS號(hào)。在AS內(nèi)運(yùn)行內(nèi)部路由協(xié)議（IGP），在AS間運(yùn)行外部路由協(xié)議（EGP），所以動(dòng)態(tài)路由協(xié)議分為內(nèi)部路由協(xié)議（主要有RIP OSPF IS-IS IGRP EIGRP等）和外部路由協(xié)議（主要有EGP BGP等）。

另一種動(dòng)態(tài)路由分類的方法是根據(jù)路由算法分為：距離矢量路由協(xié)議，如RIP、BGP等，和鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，如OSPF、IS-IS等。

BGP有如下特點(diǎn)：

BGP是一種面向連接的、高可靠的TCP傳輸層協(xié)議，通信端通過(guò)TCP的179端口會(huì)話交換數(shù)據(jù)。BGP的路由器會(huì)周期性的發(fā)送存活數(shù)據(jù)消息來(lái)保持連接，在所有路由協(xié)議中，只有BGP使用TCP連接。BGP的四種報(bào)文分別是：（1）打開（Open）報(bào)文，用來(lái)與另一個(gè)相鄰的BGP建立初期連接。（2）更新（Update）報(bào)文，用來(lái)發(fā)送路由屬性信息，以及列出要消除的多余路由。（3）保持（Keepalive）報(bào)文，用來(lái)周期性的確認(rèn)報(bào)文的和確認(rèn)鄰居關(guān)系。（4）通知（Notificaton）報(bào)文，用來(lái)發(fā)送檢測(cè)到的連接錯(cuò)誤，如參數(shù)不匹配，報(bào)文非法等。

由于BGP只發(fā)送路由變化信息，對(duì)帶寬的影響較小，并且適用于各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，?bào)文種類僅限4種，一次適用于在互聯(lián)網(wǎng)上傳播大量的路由信息。BGP路由攜帶了豐富的路由屬性，包括可達(dá)路由與不可達(dá)路由，由BGP的路由策略來(lái)選擇使用，供每個(gè)自治系統(tǒng)在入口和出口對(duì)路由進(jìn)行過(guò)濾、選擇和控制，使得BGP是既簡(jiǎn)明、靈活、強(qiáng)大。BGP支持無(wú)類別域間路由（CIDR），擴(kuò)展性較好。

1 BGP路由協(xié)議的通告原理

與BGP建立關(guān)系的路由叫做BGP鄰居，又稱為對(duì)等體。對(duì)等體可以在同一個(gè)AS中，也可以在不同的AS中。如果兩個(gè)交換BGP報(bào)文的對(duì)等體屬于不同的AS，則該鄰居為外部對(duì)等體（external peer）此時(shí)的BGP被稱EBGP（external BGP，外部BGP）；如果兩個(gè)交換BGP報(bào)文的對(duì)等體屬于同一個(gè)AS，則該鄰居為內(nèi)部對(duì)等體（internal peer），此時(shí)的BGP被稱IBGP（internal BGP，內(nèi)部BGP）。通過(guò)TCP來(lái)建立鄰居關(guān)系，任何兩個(gè)路由器只要可以建立TCP的連接就可以建立鄰居，鄰居可以是直連也可以是非直連。

同一個(gè)自治區(qū)域內(nèi)的邊界路由器之間需要建立BGP連接以確保路由信息能夠在整個(gè)AS內(nèi)傳遞。IBGP對(duì)等體之間不一定是物理上直連的，但必須保證邏輯上全連（TCP連接能夠建立即可）；EBGP對(duì)等體之間在絕大多數(shù)情況下是有物理上的直連鏈路的，但是如果實(shí)在無(wú)法實(shí)現(xiàn)，也可以配置邏輯鏈接。BGP把從EBGP獲得的路由向它所有的BGP對(duì)等體通告（包括IBGP和EBGP）；而不向IBGP對(duì)等體通告從IBGP獲得的路由。

2 BGP連接屬性

通過(guò)自治系統(tǒng)某種內(nèi)部路由協(xié)議發(fā)現(xiàn)和計(jì)算產(chǎn)生的路由信息，傳遞到自治系統(tǒng)的邊界，由自治系統(tǒng)邊界路由器（ASBR）通過(guò)EBGP連接傳播到其它AS中。路由在傳播過(guò)程中經(jīng)過(guò)的若干個(gè)自治系統(tǒng)統(tǒng)稱為過(guò)渡自治系統(tǒng)。過(guò)渡自治系統(tǒng)的邊界路由器之間運(yùn)行IBGP來(lái)交換路由信息。自治系統(tǒng)內(nèi)部的路由器只需維護(hù)設(shè)備間的IP連通性，并不與外部路由器交換數(shù)據(jù)。路由到達(dá)自治系統(tǒng)邊界后，若內(nèi)部路由器需要知道這些外部路，ASBR可以將路由引入內(nèi)部路由協(xié)議。如果外部路由的數(shù)量巨大，超出內(nèi)部路由器的處理能力，就需要通過(guò)過(guò)濾和聚合引入外部路由，以減少路由的數(shù)量，或者使用默認(rèn)路由。

從鄰居接受或者從IGP引入，是自治系統(tǒng)邊界路由器路由的主要來(lái)源。ASBR收到路由后，根據(jù)其屬性對(duì)其進(jìn)行過(guò)濾和設(shè)置，如設(shè)置AS路徑等等。如果BGP從多個(gè)鄰居收到同目的地的路由，將會(huì)篩選出最好的路由并加入IP路由表。對(duì)于IGP路由，則要經(jīng)過(guò)引入策略的過(guò)濾和設(shè)置。BGP發(fā)送優(yōu)選的BGP路由和引入的IGP路由給鄰居。

3 BGP的基本屬性和功能

BGP路由屬性是一些參數(shù)的集合，通過(guò)這些參數(shù)對(duì)路由屬性的描述，使得BGP能夠過(guò)濾和選擇合適的路由。這些屬性又分為：如果是不能處理的可選過(guò)渡屬性，則接受該屬性，并把它向前傳遞給其它BGP路由器，如果該屬性非過(guò)渡，則不能再向前傳播。必遵屬性是每個(gè)路由必須具有的屬性，如下一跳，可選屬性則可以省略，如團(tuán)體。下邊分別做簡(jiǎn)要說(shuō)明。

3.1 AS路徑屬性

是路由器發(fā)送的包含BGP度量質(zhì)量的關(guān)于目的地網(wǎng)絡(luò)的BGP更新消息，BGP更新消息中包含屬性類型屬性長(zhǎng)度，屬性值三種。路由經(jīng)過(guò)自治區(qū)域并記錄相關(guān)屬性數(shù)據(jù)，BGP不接受路徑屬性中和本自治系統(tǒng)相同屬性號(hào)的路由，因此BGP協(xié)議將自己的特征數(shù)據(jù)放到自治區(qū)域路徑頭部，以避免出現(xiàn)路由環(huán)路，并幫助選取最佳路由。BGP在向EBGP鄰居通告一條路由時(shí)，要把自己的自治系統(tǒng)號(hào)加入到路徑屬性中，以記錄此路由通過(guò)的AS區(qū)域信息。同時(shí)，AS路徑屬性也在影響路由選擇。在其它因素相同的情況下，選擇AS路徑較短的路由。

3.2 下一跳屬性

BGP的下一跳屬性與EBGP是相同的，都是通告鄰居的地址，與IGP有所不同。BGP在向EBGP鄰居通告路由時(shí)，下一跳屬性是本地BGP與對(duì)端連接的端口地址。而在其它情況下，BGP使用第三方的下一跳，如IBGP對(duì)從EBGP對(duì)等體獲得的下一跳不加改變的在自治系統(tǒng)內(nèi)傳遞。BGP在向IBGP通告從其它EBGP得到的路由時(shí)，不改變路由的下一跳屬性，本地BGP將從EBGP得到的路由的下一跳屬性直接傳遞給IBGP。

4 總結(jié)：BGP的應(yīng)用時(shí)機(jī)

BGP是一個(gè)非常復(fù)雜的路由協(xié)議，并且一般不同的自治系統(tǒng)之間的路由不一定需要使用BGP。靜態(tài)路由和默認(rèn)路由可以代替BGP，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的具體情況進(jìn)行選擇。

以下是應(yīng)當(dāng)使用靜態(tài)或默認(rèn)路由來(lái)代替BGP的情況：網(wǎng)絡(luò)中的路由器處理能力較低，網(wǎng)絡(luò)中包含的路由器數(shù)目太大；本網(wǎng)的AS只和另外一個(gè)AS相連，沒(méi)有策略的執(zhí)行；網(wǎng)絡(luò)帶寬較窄需要應(yīng)用BGP的情況是：網(wǎng)絡(luò)信息流需要策略的控制；本網(wǎng)的AS與多個(gè)AS有連接，本網(wǎng)AS將成為過(guò)渡AS；通過(guò)不通的因特網(wǎng)服務(wù)商與另一個(gè)AS相連。

以上只是部分使用（或不使用）BGP的原因。在實(shí)際中是否使用BGP、如何使用，要根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)、帶寬、設(shè)備情況進(jìn)行設(shè)置和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]張建偉.BGP路由沖突解決方案的研究[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2011（47）.

[2]王東.BGP路由協(xié)議應(yīng)用探討[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（08）.

作者單位：武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院，武漢 430205