边缘网关协议(BGP)

一、背景
　　路由包括两个基本的动作：确定最佳路径和信息群（通常称为分组）通过网络的传输。通过网络传输分组相对较简单， 而路径的确定可以分复杂。BGP就是当今网络中实现路径选择的一种协议。本文简述BGP的基本操作，并提供其协议组件的描述。

　　BGP在TCP/IP网中实现域间路由。BGP是一种外部网关协议（EGP），即它在多个自治系统或域间执行路由、 与其它BGP系统交换路由和可达性信息。

　　BGP设计用以代替其前身（现在已不用了）外部网关协议（EGP）作为全球因特网的标准外部网关路由协议。 BGP解决了EGP的严重问题，能更有效地适应因特网的飞速发展。

　　注：EGP是外部网关协议（也叫EGP）的一种，这二者不要混淆。

　　下面是核心路由器用BGP在AS间路由数据的示意图。

　　BGP在多个RFC中规定：

RFC1771 - 描述了BGP4，即BGP的当前版本。
RFC1654 - 描述了第一个BGP4规范。
RFC1105，RFC1163和RFC1267 - 描述了BGP4之前的BGP版本。
二、BGP操作

　　BGP执行三类路由：AS间路由、AS内部路由和贯穿AS路由。

　　AS间路由发生在不同AS的两个或多个BGP路由器之间，这些系统的对等路由器使用BGP来维护一致的网络拓扑视图， AS间通信的BGP邻居必须处于相同的物理网络。因特网就是使用这种路由的实例，因为它由多个AS（或称管理域）构成， 许多域为构成因特网的研究机构、公司和实体。BGP经常用于为因特网内提供最佳路径而做路由选择。 AS内路由发生在同一AS内的两个或多个BGP路由器间，同一AS内的对等路由器用BGP来维护一致的系统拓扑视图。 BGP也用于决定哪个路由器作为外部AS的连接点。再次重申，因特网提供了AS间路由的实例。一个组织，如大学， 可以利用BGP在其自己的管理域（或称AS）内提供最佳路由。BGP协议既可以提供AS间也可以提供AS内部路由。

　　贯穿(pass-through)AS路由发生在通过不运行BGP的AS交换数据的两个或多个BGP对等路由器间。在贯穿AS环境中， BGP通信既不源自AS内，目的也不在该AS内的节点，BGP必须与AS内使用的路由协议交互以成功地通过该AS传输BGP通信， 下图所示为贯穿AS环境：

三、BGP路由
　　与其它路由协议一样，BGP维护路由表、发送路由更新信息且基于路由metric决定路由。 BGP系统的主要功能是交换其它BGP系统的网络可达信息，包括AS路径的列表信息，此信息可用于建立AS系统连接图， 以消除路由环，及执行AS级策略确定。

　　每个BGP路由器维护到特定网络的所有可用路径构成的路由表，但是它并不清除路由表， 它维持从对等路由器收到的路由信息直到收到增值(incremental)更新。

　　BGP设备在初始数据交换和增值更新后交换路由信息。当路由器第一次连接到网络时，BGP路由器交换它们的整个BGP路由表， 类似的，当路由表改变时，路由器发送路由表中改变的部分。BGP路由器并不周期性发送路由更新， 且BGP路由更新只包含到某网络的最佳路径。

　　BGP用单一的路由metric决定到给定网络的最佳路径。这一metric含有指定链路优先级的任意单元值， BGP的metric通常由网管赋给每条链路。赋给一条链路的值可以基于任意数目的尺度， 包括途经的AS数目、稳定性、速率、延迟或代价等。

四、BGP消息类型

　　RFC1771中规定了四种BGP消息类型：初始(open)消息，更新消息、通知消息和keep-alive消息。

　　初始消息在对等路由器间打开一个BGP通信会话，是建立传输协议后发送的第一个消息， 初始消息由对等设备发送的keep-alive消息确认，且必须得到确认后才可以交换更新、通知和keep-alive消息。

　　更新消息用于提供到其它BGP系统的路由更新，使路由器可以建立网络拓扑的一致视图。更新用TCP发送以保证传输的可靠性。 更新消息可以从路由表中清除一条或多条失效路由，同时发布若干路由。

　　通知消息在检查到有错误时发送。通知消息用于关闭一条活动的会话，并通知其它路由器为何关闭该会话。

　　keep-alive消息通知对等BGP路由器该设备仍然alive。keep-alive消息发布足够频繁以防止会话过期。

五、BGP分组格式

　　本节简述BGP初始、更新、通知和keep-alive消息类型及基本的BGP信头格式。

　　1、信头格式

所有的BGP消息类型都使用基本的分组信头。初始、更新和通知消息有附加的域，而keep-alive消息只使用基本的分组信头。
下图为BGP信头使用的域：

每个BGP分组都包含信头，其主要目的是标识该分组的功能。下面简述信头中的每个域。

标记 - 含有认证值。
长度 - 指示消息的总长度，以字节计。
类型 - 标识消息类型为下列类型之一：

初始
更新
通知
keep-alive
数据：为可选域，含有上层信息。
2、初始消息格式

BGP初始消息由BGP信头和附加域构成，下图为BGP初始消息的附加域：

在信头的类型域中标识为BGP初始消息的BGP分组包含下列各域，这些域为两个BGP路由器建立对等关系提供了交换方案：
版本 - 提供BGP版本号，使接收者可以确认它是否与发送者运行同一版本协议。
自治系统 - 提供发送者的AS号。
保持时间(Hold-time) - 在发送者被认为失效前最长的不接收消息的秒数。
BGP标识 - 提供发送者的标识（IP地址），在启动时决定，对所有本地接口和所有对等BGP路由器而言都是相同的。
可选参数长度 - 标识可选参数域的长度（如果存在的话）。
可选参数 - 包含一组可选参数。目前只定义了一个可选参数类型：认证信息。认证信息含有下列两个域：
认证码：标识使用的认证类型。
认证数据：包含由认证机制使用的数据。

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