BGP协议详解

一、BGP路由选择协议概述

1. 在因特网中，所有的AS(Autonomous system)运行相同的AS间路由选择协议，称为边界网关协议(Broder Gateway Protocol，BGP)
2. BGP协议是一个自治系统间路由选择协议(inter-autonomous system routing protocol)，该协议将因特网中数以千计的AS连接起来。
3. BGP协议是一种分布式和异步的协议，与DV距离向量路由选择算法一脉相承。
4. BGP协议基于TCP协议，是一个应用层协议。
5. 在BGP协议中，分组并不是路由到一个特定的目的地址，而是路由到CIDR化的前缀，其中每个前缀表示一个子网或一个子网集合。在BGP协议中，一个目的地可以采用类似138.16.68/22的形式，因此，一台路由器的转发表将具有形式为 \((x，l)\) 的表项，其中 x 是一个前缀(如138.6.68/22)，l 是该路由器其中一个接口的接口号。
6. 在BGP协议中，一台路由器执行以下两类任务
   1. 从邻居AS中获得前缀的可达性信息
      1. BGP允许每个AS向因特网中其余部分通告它的存在。
   2. Determining the Best Routes
7. 下面我们将详细讨论在BGP协议中，路由器将执行的两类任务。

二、任务1————从邻居AS中获得前缀的可达性信息：通告BGP路由信息

1. 在BGP协议中，每对路由器通过使用179端口的半永久TCP连接交换路由选择信息。
2. 每条直接连接以及所有通过该连接发送的BGP报文，称为BGP连接（BGP connection）
3. 跨越两个AS的BGP连接称为外部BGP(eBGP)连接
4. 在相同AS中的两台路由器之间的BGP会话称为内部BGP(iBGP)连接
   1. 每个AS内的路由器之间还有多条iBGP连接。
5. 下图中，eBGP会话显示为长虚线；iBGP显示为短虚线，注意：iBGP连接并不总是与物理链路对应。
   
   
6. 完成“向上图中所有路由器通告对于 前缀x 的可达性信息”任务
   1. 网关路由器3a 先向网关路由器2c发送一个eBGP报文“AS3 x”。（“AS3 x”：x存在并且可通过AS3到达）
   2. 网关路由器2c 向AS2中的所有其他路由器（包括网关路由器2a）发送iBGP报文“AS3 x”。
   3. 网关路由器2a 接着向 网关路由器1c 发送一个eBGP报文“AS2 AS3 x”。（“AS2 AS3 x”：x存在并且可通过AS2->AS3到达）
   4. 最后，网关路由器1c 使用iBGP向AS1中的所有路由器发送报文“AS2 AS3 x”。
   5. 在上述过程中完成后，在AS1和AS2中的每个路由器都知道了 前缀x 的存在并且都知道了通往 前缀x 的AS路径。
7. 在实际网络中，从某个给定的路由器到某个给定的目的地之间可能有多条路径，每条路径通过了不同的AS序列，如下图所示。
   
   1. 在这种情况下，同AS1到前缀x存在两条路径：通过路由器1c的路径“AS2 AS3 x”，以及通过路由器1d的另一条路径“AS3 x”。

三、任务2————Determining the Best Routes

1. 从一个给定的路由器到一个目的子网可能有多条路由路径可供选择，那么，一台路由器该如何选择它的转发路径并配置路由表呢？

3.1 BGP相关术语

1. 当路由器利用BGP连接向其他节点通告前缀时，通告报文中会包含一些BGP attribute，其中两个重要的属性介绍如下
   1. AS-PATH
      1. AS-PATH属性包含该通告已经通过的AS的列表。
      2. BGP协议中，路由器除了可利用该属性形成路由路径外，还可使用该属性来检测和防止通告回路。
      3. 若一台路由器在AS-PATH中看到包含了它自己的AS时，该路由器拒绝该通告。
   2. NEXT-HOP
      1. NEXT-HOP是AS-PATH中第一个AS的网关路由器接口的IP地址（下文会用图片展示）
2. 路由
   1. 网络前缀及其属性合称为路由route

3.1.1 路由举例【以图5-10为例】

1. AS1中的每台路由器都知晓并存储了到 前缀x 的两个BGP路由
   1. 路由1：【路由器2a的最左侧接口的IP地址；AS2 AS3； x】
   2. 路由2：【路由器3d的最左侧接口的IP地址；AS3； x】
2. 每条BGP路由包含三个组件：NEXT-HOP；AS-PATH；目的地前缀

3.2 BGP路由选择算法

3.2.1 Hot-Potato routing——热土豆🥔路由选择算法【局部最优，快速出手】

1. 【假定链路开销均为1】提问：于路由器1b而言，利用热土豆算法规划的路由路径是哪一条呢？请读者先行思考~
   1. 答案：1b->1c->2a
      

四、疑问汇总

1. 为什么会有不同的AS间合AS内部路由选择协议？
   

参考资料

1. 《计算机网路：自顶向下方法(第8版)》