关于边界网关协议BGP的探究Word格式.docx
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2.BGP与RIP、OSPF的区别
不同自治系统之间的通信不能使用RIP或OSPF协议
主要是BGP的使用环境不同,诸如:
Ø
因特网的规模太大,使得自治系统之间路由选择非常困难。
对于自治系统之间的路由选择,要寻找最佳路由是很不现实的。
自治系统之间的路由选择必须考虑政治、经济和安全等其他因素。
因此,边界网关协议BGP只能寻找一条能够到达目的网络且比较好的路由(不能兜圈子),而并非是要寻找一条最佳路由。
BGP采用的是路径向量选择协议。
3.BGP发言人与自治系统AS的关系
BGP发言人
从BGP路由器的角度来看,因特网是由一些BGP路由器及其连接线路组成的。
在配置路由器时,网络管理员要为每一个AS至少选择一个路由器作为该系统的“BGP发言人(BGPspeaker)”。
一般来说,两个BGP发言人通过一个共享网络连接在一起。
BGP发言人除了必须运行BGP协议之外,还必须运行他所在AS使用的内部网关协议IGP(如RIP或OSPF)。
BGP发言人一般是边界路由器。
BGP发言人交换路由信息
BGP发言人与其他AS的BGP发言人交换路由信息时,需先建立TCP连接(端口号为179),然后通过发送BGP报文来交换路由信息。
BGP发言人所交换的路由信息其实就是到达某个网络(用网络前缀表示)所要经过的一系列的AS。
换句话说,也就是网络可达性的信息。
当BGP发言人交换了网络可达性信息后,各BGP发言人就可根据所采用的策略从收到的路由信息中找出到达各AS的较好路由。
如图1所示。
二、BGP协议的报文
1.BGP协议的报文
图2表示BGP协议的报文格式。
BGP报文由首部和主体部分组成。
首部(19字节)包括三个字段:
标记(16字节)用于鉴别收到的BGP报文。
当不使用鉴别时,该字段置成全1。
长度(2字节)指出包含首部在内的BGP的报文长度,以字节为单位,最小值为19,最大值为4096。
类型(1字节)指出BGP报文的类型,其值为1~4。
2.BGP协议使用的四种报文
打开(OPEN)报文,用来与相邻的另一个BGP发言人建立关系,进行通信初始化。
更新(UPDATE)报文,用来发送一条路由信息,或列出被撤消的几条路由。
保活(KEEPALIVE)报文,用来确认OPEN报文,且周期性地证实邻站的连通性。
通知(NOTIFICATION)报文,用来发送检测到的差错状态。
三、BGP路由表的建立及路由选择
1.BGP的两种邻居
BGP在路由器上以下列两种方式运行:
IBGP(InternalBGP)
EBGP(ExternalBGP)
如果两个交换BGP报文的对等体属于同一个自治系统,那么这两个对等体就是IBGP对等体(InternalBGP),如RB和RD。
如果两个交换BGP报文的对等体属于不同的自治系统,那么这两个对等体就是EBGP对等体(ExternalBGP),如RA和RB。
虽然BGP是运行于自治系统之间的路由协议,但是一个AS的不同边界路由器之间也要建立BGP连接,只有这样才能实现路由信息在全网的传递,如RB和RD,为了建立AS1和AS3之间的通信,我们要在它们之间建立IBGP连接。
IBGP对等体之间不一定是物理上直连的,但必须保证逻辑上全连接。
(TCP连接能够建立即可)。
一般的路由器都默认要求EBGP对等体之间是有物理上的直连链路,同时他们一般也提供改变这个缺省设置的配置命令。
2.BGP的三张表
邻居关系表:
包含与之建立BGP连接的邻居
转发数据库:
从邻居那里获悉的的所有路由都被加入到BGP转发表中。
•记录每个邻居的网络
•包含多条路径去往同一目的地,通过不同属性判断最好路径
•数据库包括BGP属性
路由表:
BGP路由选择进程从BGP转发表中选出前往每个网络的最佳路由,并加入到路由表中。
•最佳路径放入路由表中
•EBGP路由(从外部AS获悉的BGP路由)的管理距离为20
•IBGP路由(从AS系统获悉的路由)管理距离为200
3.建立邻居的过程
在两个BGP发言人交换信息之前,BGP都要求建立邻居关系,BGP不是动态地发现所感兴趣的运行BGP的路由器,相反,BGP使用一个特殊的邻居IP地址来配置的。
BGP使用周期性的Keepalive分组来确认BGP邻居的可访问性。
Keepalive计时器是保持时间(HoldTime)的三分之一,如果发给某一特定BGP邻居三个连续的Keepalive分组都丢失的话,保持时间计时器超时,那个邻居被视为不可达,RFC1771对保持时间的建议是90秒,Keepalive计时器的建议值是30秒。
按照RFC1771,BGP建立邻居关系要经历以下几个阶段,如图4所示。
Idle:
在此状态下不分配网络资源,不允许传入的BGP连接。
当在持续性差错条件下,经常性的重启会导致波动。
因此,在第一次进入到空闲状态后,路由器会设置连接重试定时器,在定时器到期时才会重新启动BGP,思科的初始连接重试时间为60秒,以后每次连接重试时间都是之前的两倍,也就是说,连接等待时间呈指数关系递增。
Connect:
(已经建立完成了TCP三次握手),BGP等待TCP连接完成,如果连成功,BGP在发送了OPEN分组给对方之后,状态机变为OpenSent状态,如果连接失败,根据失败的原因,状态机可能演变到Active,或是保持Connect,或是返回Idle。
Active:
在这个状态下,初始化一个TCP连接来建立BGP间的邻居关系。
如果连接成功,BGP在发送了OPEN分组给对方之后,状态机变为OpenSent状态,如果连接失败,可能仍处在Active状态或返回Idle状态。
OpenSent:
BGP发送OPEN分组给对方之后,BGP在这一状态下等待OPEN的回应分组,如果回应分组成功收到,BGP状态变为OpenConfirm,并给对方发送一条Keepalive分组,如果没有接到回应分组,BGP状态重新变为Idle或是Active。
OpenConfirm:
这时,距离最后的Established状态只差一步,BGP在这个状态下等待对方的Keepalive分组,如果成功接收,状态变为Established,否则,因为出现错误,BGP状态将重新变为Idle。
Established:
这是BGP对等体之间可以交换信息的状态,可交换的信息包括UPDATE分组、KeepAlive分组和Notification分组。
connect和active都是TCP连接阶段,ACTIVE是发起方,connect是应答方。
4.BGP协议的三个功能性过程
邻站获取指一个邻站(即两个BGP发言人)从另一个邻站获取路由信息。
邻站可达为维持邻站关系,两个邻站需周期性地交换保活报文。
网络可达每个BGP发言人都维持一个数据库,当该数据库的内容有所改变,该发言人就广播一个更新报文,以保持网络的连通性。
由于BGP发言人可从不止一个邻站获取路由信息,因此BGP协议较易解决“坏消息传得慢”的问题。
5.BGP协议的特点
•BGP协议交换路由信息的结点数量级是自治系统数的量级,这要比这些自治系统中的网络数少很多。
•每一个自治系统中BGP发言人(或边界路由器)的数目很少。
这就使得自治系统之间的路由选择不致过分复杂。
•BGP支持CIDR,因此BGP的路由表应包含目的网络前缀、下一跳路由器,以及到达该目的网络所要经过的各个自治系统序列。
•在BGP刚投入运行时,它与邻站交换整个路由表。
但以后只当网络状态发生变化时更新有变化的部分。
这样做有利于对节省网络带宽和减少路由器的处理开销。
四、BGP协议的应用——电信网通互联互通
国内的网络格局是南方以电信为主,北方以网通为主。
南北电信网通之间的互联互通,一直是从事网络工作和事业IT人士的困扰。
在他们选择应用的时候,通常大多数的客户都是想选择能够满足各种线路的访问需求,然而国内的实际情况是很难找到完全可以满足门户,视频,电影,游戏,社区等客户需求的机房。
根据国内目前的线路资源和条件,只能是从事某类网络应用的客户通过对比性价比来选择一种适合自己的方案,随着应用的不断发展,所需的网络服务也在不断变化。
针对所遇到的客户类型及怎样才能满足客户针对互联互通的需求,目前可以有效采用的方式主要有三种,双线智能单IP机房,智能DNS,CDN加速,也就是我们平常所说的服务器负载均衡技术。
在这里仅谈论下双线BGP。
1.BGP协议双线技术
我们说的双线技术就是可以使放在双线服务器或空间上的站点或其他在被访问的时候网通和电信用户的访问速度都是同样快速的,只要达到这个效果,都可以认为是有意义的双线技术。
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协议双线接入具体过程
双线接入,不是说简单的将电信,网通两根线路直接接到服务器上,而是通过相关的网络设备和技术手段来实现的,首先,通过网通和电信节点接入双线到机房,再接入相关网络设备,并进行相关设置,通过网络设备来实现智能路由,在服务器上只需要一个IP,一根线接入,即可实现一个IP上的双线访问。
而实现这个方案最佳的方法就是采用BGP协议.。
BGP用来在AS之间实现网络可达信息的交换,整个交换过程要求建立在可靠的传输连接基础上来实现。
这样做有许多优点,BGP可以将所有的差错控制功能交给传输协议来处理,而其本身就变得简单多了。
BGP使用TCP作为其传输协议,缺省端口号为179。
与EGP相比,BGP有许多不同之处,其最重要的革新就是其采用路径向量的概念和对CIDR技术的支持。
路径向量中记录了路由所经路径上所有AS的列表,这样可以有效地检测并避免复杂拓扑结构中可能出现的环路问题;
对CIDR的支持,减少了路由表项,从而加快了选路速度,也减少了路由器间所要交换的路由信息。
另外,BGP一旦与其他BGP路由器建立对等关系,其仅在最初的初始化过程中交换整个路由表,此后只有当自身路由表发生改变时,BGP才会产生更新报文发送给其它路由器,且该报文中仅包含那些发生改变的路由,这样不但减少了路由器的计算量,而且节省了BGP所占带宽。
3.BGP机房的优点:
•服务器只需要设置一个IP地址,最佳访问路由是由网络上的骨干路由器根据路由跳数与其它技术指标来确定的,不会占用服务器的任何系统资源。
服务器的上行路由与下行路由都能选择最优的路径,所以能真正实现高速的单IP高速访问。
•由于BGP协议本身具有冗余备份、消除环路的特点,所以当IDC服务商有多条BGP互联线路时可以实现路由的相互备份,在一条线路出现故障时路由会自动切换到其它线路。
•使用BGP协议还可以使网络具有很强的扩展性可以将IDC网络与其他运营商互联,轻松实现单IP多线路,做到所有互联运营商的用户访问都很快。
这个是双IP双线无法比拟的。
图6BGP机房
参考文献:
张选波BGP路由协议详解
BGP路由协议教程
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- 关于 边界 网关 协议 BGP 探究