【重识云原生】第四章云网络4.3.7节——BGP协议

 《重识云原生系列》专题索引：

1. 第一章——不谋全局不足以谋一域
2. 第二章计算第1节——计算虚拟化技术总述
3. 第三章云存储第1节——分布式云存储总述
4. 第四章云网络第一节——云网络技术发展简述
5. 第四章云网络4.2节——相关基础知识准备
6. 第四章云网络4.3节——重要网络协议
7. 第四章云网络4.3.1节——路由技术简述
8. 第四章云网络4.3.2节——VLAN技术
9. 第四章云网络4.3.3节——RIP协议
10. 第四章云网络4.3.4节——OSPF协议
11. 第四章云网络4.3.4.3节——OSPF协议工作原理
12. 第四章云网络4.3.5节——EIGRP协议
13. 第四章云网络4.3.6节——IS-IS协议
14. 第四章云网络4.3.7节——BGP协议
15. 第四章云网络4.3.7.2节——BGP协议概述
16. 第四章云网络4.3.7.3节——BGP协议实现原理
17. 第四章云网络4.3.7.4节——高级特性
18. 第四章云网络4.3.7.5节——实操
19. 第四章云网络4.3.7.6节——MP-BGP协议
20. 第四章云网络4.3.8节——策略路由
21. 第四章云网络4.3.9节——Graceful Restart(平滑重启)技术

1 基础概念

1.1 AS（Autonomous System，自治系统/路由选择域）

        AS（Autonomous System，自治系统/路由选择域），是指由同一技术机构管理，使用同一选路策略的一些路由器的集合。一般来说，一个公司、一个企业、一所大学就可以说是一个自治系统。

        AS内部使用IGP来计算和发现路由，同一个AS内部的路由器之间是相互信任的，因此IGP的路由计算和信息泛洪完全处于开放状态，人工干预很少。

        不同的AS之间，使用EGP来进行通信。BGP作为EGP中的一种协议，用于在AS之间进行路由控制和优先。

ASN：自治系统号

        一个自治系统将会分配一个全局的唯一的16位号码，有时我们把这个号码叫做自治系统号（ASN）。

        自治系统号由IANA分配，范围为：1-65535，最开始大小为2B（0~65535），后来由于不够用，长度升级到了4B（45536~4294967295）。

        自治系统号分为（可类比共有IP地址、私有IP地址）：

• 公有ASN：1~64511
• 私有ASN：64512~65535

1.2 IGP与EGP区别

        动态路由协议可以按照工作范围分为IGP以及EGP。IGP工作在同一个AS内，主要用来发现和计算路由，为AS内提供路由信息的交换；而EGP工作在AS与AS之间，在AS间提供无环路的路由信息交换，BGP则是EGP的一种。BGP是一种增强的路径矢量路由协议，同时BGP是拥有丰富的策略控制技术的外部网关协议。多运行于AS与AS之间。

• IGP：内部网关路由协议，包括OSPF、RIP、IS-IS等协议，注重于发现和计算路由，执行在AS内部；
• EGP：外部网关路由协议，包括EGP（目前不使用）、BGP，外部网络路由协议代表（目前AS间路由协议或者说的EGP协议一般都指的是BGP协议），由于BGP的前身EGP由于设计简单，只能简单的传递路由信息，不会对路由进行优选，会造成环路等问题，所以就有了BGP代替了EGP。

1.3 BGP邻居关系以及交互中的角色

BGP 报文交互中分为 Speaker 和 Peer 两种角色：

• Speaker：发送 BGP 报文的设备称为 BGP 发言者（Speaker），它接收或产生新的报文信息，并发布（Advertise）给其它 BGP Speaker。
• Peer：相互交换报文的 Speaker 之间互称对等体（Peer）。若干相关的对等体可以构成对等体组（Peer Group）。

        BGP邻居关系的建立、更新和删除是通过对等体之间的5种报文、6种状态机和5个表等信息来完成，最终形成BGP邻居。

        在BGP中大致可分为两种邻居关系：IBGP邻居和EBGP邻居。

• IBGP：同一个AS内部的BGP邻居关系，IBGP邻居通常是指运行BGP协议的对等体两端均在同一个AS域内，属于同一个BGP AS内部。
• EBGP：AS之间的BGP邻居关系，EBGP邻居通常是指运行BGP协议的对等体两端分别在不同的AS内。

        BGP邻居的AS号和本端的AS号相同就为IBGP（邻居），不同就是EBGP邻居。

        IGP（内部网关协议，如OSPF）建立邻居一般要求三层设备直连，并且通过广播或组播建立邻居关系。而BGP（外部网关协议）的邻居关系是基于TCP的，也就是说只要让TCP/IP可达，无论是否直连，BGP对等体彼此之间就可以建立邻居关系。所以BGP建立邻居之前首先要考虑的就是对等体之间的路径可达（是否存在路由，可以ping通）。务必要通过IGP或者静态路由使对等体两端互通。

1.4 BGP的路由器号（Router ID）

        BGP 的 Router ID 是一个用于标识 BGP 设备的 32 位的值，通常是 IPv4 地址的形式，在 BGP 会话建立时发送的 Open 报文中携带。对等体之间建立 BGP 会话时，每个 BGP 设备都必须有唯一的Router ID，否则对等体之间不能建立 BGP 连接。

        BGP 的 Router ID 在 BGP 网络中必须是唯一的，可以采用手动配置，也可以让 BGP 自己在设备上选取。缺省情况下， BGP 选择设备上的 Loopback 接口的 IPv4 地址作为 BGP 的 Router ID。如果设备上没有配置 Loopback 接口，系统会选择接口中最大的 IPv4 地址作为 BGP 的 Router ID。一旦选出 Router ID，除非发生接口地址删除等事件，否则即使配置了更大的地址，也保持原来的 Router ID。

1.5 BGP协议特点

1. 可靠的路由更新机制（有变化才发）（没有组播，只有单播的连接。建立在TCP之上。只有在路由信息发生更新的时候才会发送增量路由。不会释放掉TCP连接：keep alive机制，保证TCP连接不会断掉）（注意：建立BGP连接首先要建立TCP连接）
2. 丰富的度量方式
3. 避免环路
4. 路由附带属性信息（AS之间的路由器是不完全互相信任的，为了实现路由按需求控制和优选，BGP设置了诸多属性）
5. 支持CIDR、VLSM
6. 丰富的路由选择和路由控制
7. 增量更新计算
8. 可以跨越多跳路由器建立邻居关系

参考链接

BGP协议原理（一）BGP协议基本概念：BGP作用与特点、BGP邻居关系建立与配置_Skye_Zheng的博客-CSDN博客_bgp协议作用

【网络干货】最全BGP路由协议技术详解 - 知乎

BGP协议总结（比较详细，好理解）_Looo~ye的博客-CSDN博客_bgp协议

边界网关协议_百度百科

「长文」：BGP协议详解（理论篇）

BGP协议详解（一）_liboyang990814的博客-CSDN博客_bgp协议

BGP协议介绍 - 知乎

BGP报文及格式（2） - 简书

【干货】万字详解BGP路由技术原理及配置命令！ - 知乎

32张图详解BGP路由协议：BGP基本概念、BGP对等体、BGP报文类型、BGP状态机等 - 知乎

BGP优雅重启（Graceful Restart） - 知乎