浅谈BGP协议的工作原理

浅谈BGP 协议的工作原理

图文信息中心 李宪民

【摘 要】BGP （Border Gateway Protocol ：边界网关协议）：是一种增强的距离矢量路由协议，属于外部路由协议。从功能上讲它是一种自治系统间的动态路由协议。它通过维护IP 路由表或‘前缀’表来实现自治系统（AS ）之间的可达性，使用基于路径、网络策略或规则集来决定路由。它的基本功能是在自治系统间自动交换无环路的路由信息，通过交换带有自治系统号(AS)序列属性的网络可达信息，来构造自治系统的拓扑图，从而消除路由环路，并使得基于自治系统级别的策略控制得以实施。

本文从应用的角度出发，通过BGP 协议特点、BGP 路由通告原则、成为BGP 路由的方法、BGP 报文（消息）、BGP 邻接关系的建立、BGP 的路由属性、BGP 路由选择等七个方面对BGP 协议进行阐释。

【关键词】 BGP 路由协议 自治系统 对等体 状态机 BGP 报文 路由属性

一、BGP 协议简介

BGP （Border Gateway Protocol ）是一种自治系统间的动态路由协议，它的基本功能是在自治系统间自动交换无环路的路由信息，通过交换带有自治系统号序列属性的路径可达信息，来构造自治区域的拓扑图，从而消除路由环路并实施用户配置的路由策略。与OSPF 和RIP 等在自治区域内部运行的协议对应，BGP 是一种EGP （Exterior Gateway Protocol ）协议，而OSPF 、RIP 、ISIS 等为IGP （Interior Gateway Protocol ）协议。BGP 协议经常用于ISP 之间。

BGP 协议从1989年以来就已经开始使用。它最早发布的三个版本分别是RFC1105（BGP-1）、RFC1163（BGP-2）和RFC1267（BGP-3），当前使用的是RFC1771（BGP- 4）。 随着INTERNET 的飞速发展，路由表的体积也迅速增加，自治区域间路由信息的交换量越来越大，影响了网络的性能。BGP 支持无类别域间选路CIDR （Classless Interdomain Routing ），可以有效的减少日益增大的路由表。BGP-4正迅速成为事实上的Internet 边界路由协议标准。

二、BGP 协议相关概念

（一）自治系统（ Autonomous System ）

自治系统：是由同一个技术管理机构管理、使用统一选路策略的一些路由器的集合。每个自治系统都有唯一的自治系统编号，这个编号是由因特网授权的管理机构分配的。

引入自治系统的基本思想：通过不同的编号来区分不同的自治系统。通过采用路由协议和自治系统编号，路由器就可以确定彼此间的路径和路由信息的交换方法。

自治系统的编号范围是1到65535，其中1到64511是注册的因特网编号，64512到65535是私有网络编号。 （二）BGP 路由传递 一般情况下一条路由是从自治系统内部

产生的，它由某种内部路由协议发现和计算，传递到自治系统的边界，由自治系统边界路由

器（ASBR ）通过EBGP 连接传播到其它自治系统中。路由在传播过程中可能会经过若干个

自治系统，这些自治系统称为过渡自治系统。如右图中AS5。若这个自治系统有多个边界路

由器，这些路由器之间运行IBGP 来交换路由信息。这时内部的路由器并不需要知道这些外部路由，它们只需要在边界路由器之间维护IP 连通性。如：AS2、AS3、AS4。还有一种自治系统称为Stub AS ，如：AS1、AS6、AS7。其内部只有一个ASBR 通过EBGP 连接外部，AS1AS7AS6

AS5AS4

AS3AS2

同外部其他AS的通信要靠过渡自治系统来转发数据。

对一个具体的ASBR来说，其路由的来源有两种：从对等体接收的或者从IGP引入的。对于接收的路由，根据其属性（如AS路径、团体属性等）进行过滤，并设置某些属性（如本地优先级、MED值等），之后若需要的话，将具体的路由聚合为超网路由。BGP可能从多个对等体收到目的地相同的路由，根据规则选择最好的路由并加入IP路由表。对于IGP 路由，则要经过引入策略的过滤和设置。BGP发送优选的BGP路由和引入的有效的IGP路由给对等体。

（三）BGP对等体

运行BGP协议来交换路由信息的路由器被称为BGP 发言人（BGP Speaker），和它通信的其它的BGP发言人，两个发言者之间构成交换路由信息的连接,这两个路由器成为相邻体或者对等体。换句话说，两个BGP发言者之间相互连接，完成路由信息的交互，这两个路由器就称为BGP对等体，是两个边缘路由器实体。BGP对等体（peer）就是BGP邻居，对等体关系就是BGP邻居关系。

BGP有两种邻居：IBGP和EBGP。

如右图所示：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

（Internal BGP），如RTB-RTD。

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（External BGP），如RTA-RTB。

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RTB和RTD，为了建立AS100和AS300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，只要TCP连接能够建立即可。为了IBGP对等体路由通告的可靠性，我们一般采用loopback接口建立IBGP邻居关系，同时必须指定路由更新报文的源接口。

路由器一般默认要求EBGP对等体之间是有物理上的直连链路，同时一般也提供改变这个缺省设置的配置命令。允许同非直连相连网络上的邻居建立EBGP连接，这时需要修改EBGP的最大跳数。

（四）IBGP全连接

物理意义的全连接：在所有ASBR任意两点之间建立物理链路。实际组网中不能保证。

逻辑意义的全连接：AS内所有设备都运行BGP，所有ASBR和所有其他路由器间建立IBGP邻居关系通告路由。这一点更不可能。大多数的实际情况是ASBR上同时运行BGP 和IGP，其他路由器仅运行IGP。所以通常在大规模网络中，如果局部无法实现ASBR全连接的话，我们可以利用BGP路由反射器或者BGP联盟来解决这样的问题