IP骨干网中的BGP路由协议扩展性详细介绍

BGP是目前应用在因特网上的IP网络互联协议，为运营商之间的互联提供了稳定而安全的路由协议，具有丰富的路由控制机制。

为了更好地控制路由策略，当前大部分的运营商均将BGP部署到骨干路由器。随着网络的不断扩展、路由器数目的增多以及路由信息条目的激增，解决BGP的扩展性问题变得越来越重要。目前BGP的扩展性面临如下几个问题。

（1）I-BGP的Full-Mesh问题

BGP 路由协议分为I-BGP和E-BGP两个部分。I-BGP用于自治域内的路由器之间，E-BGP用于自治域间的路由器之间。为了防止产生环回路由，BGP 协议要求一个路由器通过I-BGP学到的路由，不再向其他I-BGP邻居广播，所以一个自治域内所有参加I-BGP协议的路由器都要与其他路由器建立会 话，从而保证路由信息能够正确地广播到每一个路由器。依照这个原则，一个自治域内总的I-BGP会话数为N×(N－1)/2（N为运行I-BGP的路由器 数），当N不断增大时，这个数字会大得惊人：如100台路由器，则会话数为4950。这对网络设备而言是个非常大的负担，而且还将使网络的管理与配置变得 异常复杂。而骨干网通常由大量的运行I-BGP的路由器组成，因此，这个问题是否能够解决，直接影响到网络规模的大小。

（2）更改路由策略时路由振荡的问题

BGP 属于增量更新的路由协议，当有新的路由要发布时，路由器会向邻居发送Update信息，而如果要删除某条路由时，就会发送Withdraw信息。BGP路 由的Flap的定义是：当一条路由在被收回（Withdraw）后，又被广播（Update）出来，视为一次Flap。由于任何一条路由的收回和更新都会 导致一台路由器整个路由表重新计算，因此当Flap的情况比较多时，对路由器设备的负载将产生巨大的压力。根据笔者在实际工作中的经验，一般情况下，一台 高端路由器在计算BGP路由的时候，CPU的负载基本上在80%～90%左右，有时甚至达到100％，占用了几乎所有的CPU资源。虽然目前大部分的高端 路由器都将路由计算的模块与转发模块分布在不同的硬件上，来减少主CPU忙导致的路由器性能下降的问题，但是路由表的频繁变化和更新，对整个设备的运行还 是有一定的影响的，而且这样的计算会随着路由的收回或广播，继续向自治域内部扩展，使内部的路由器产生同样的问题。

（3）其他需要考虑的问题

除了上面的两个问题会导致对路由器资源过量消耗之外，还有其他的一些因素，如路由的数目、BGP路由表的大小和路由计算的方式等，同样也会影响路由器的性能。

另外，网络越大，路由条目越多，配置和管理的工作也就越复杂，这就需要在网络设计的时候尽量简化配置，降低管理人员的工作强度，避免人为原因造成故障。

2 如何解决制约BGP扩展性的问题

针对以上问题，介绍一些相关的解决方法。

（1）解决I-BGP会话数瓶颈的方法

上面提到的I-BGP的会话数过多的问题，可以采取两种办法来解决：

1）联盟的方法（Confederations）

联 盟的工作原理是：将原来一个自治域的网络分成多个子自治域，通过Confederationsid将原AS号配置到每个路由器上。这样有两个好处：一是可 以保留原有的I-BGP属性，包括LocalPreference、MED和NEXT_HOP；二是能在Confederations的功能中自动实现， 无需管理员在网络的出口处配置过滤内部AS号信息的操作。

2）路由反射器（Route-Reflector）

采 用路由反射器是目前应用最广泛的方法，较之前面联盟的方法，具有更好的扩展性。路由反射器的工作原理是：将一个自治域内的路由器分成几个Cluster， 每个Cluster由Reflector和Client组成。Reflector之间形成FullMesh，运行常规的I-BGP；Client只与 Reflector运行I-BGP，对于Client来说，Reflector只是普通的邻居而已，Reflector则扮演了路由集散地的角色，将从其 他Reflector学到的I-BGP路由转发给Client，同时，将从Client学到的I-BGP路由转发给Cluster内的其他Clients 和Cluster外的其他Reflector，再借由Reflectors广播到其所在的Cluster。在实际的网络中，为了提高冗余度，通常一个 Client与多个Reflector建立邻居关系，而且不局限于Client所在Cluster的Reflector。

由 此可见，Client上的I-BGP会话数一般为1～2个，与联盟的方法相比，只要Reflector的性能足够高，Cluster就可以做得很大，而 Client的负载不会随Cluster的变化有太大的变化。对于前一种方法，由于一个子自治域的所有路由器还是要做到FullMesh，所以最低性能的 路由器决定了一个子自治域的大小；而路由反射器法则通常是一个或多个最高性能的路由器决定Cluster的大小，因此，具有更好的网络扩展性能。

另外，一个Reflector也可以成为另外一个Reflector的Client，形成层级结构，这特别适用于按照分层结构建设的网络，可以很容易地把平面的网络管理演变为分层管理。

当 然，在使用路由反射器的时候，也有一些需要注意的地方，比如：Reflector并不是纯粹的转发路由，所有收到的路由在Reflector上同样要经过 最优计算，然后将优选路由向外广播，所以Reflector的选择要依据网络结构而定，尽量使I-BGP邻居关系与实际的电路连接关系相对应。

（2）控制路由振荡

目 前，控制RouteFlap主要采取Damping的方法：一个BGP路由器对收到的E-BGP路由设定Penalty值，每一次路由Flap都会使该路 由的Penalty值增大，而路由稳定时，Penalty值会随时间而减小；当Penalty值超过预设的抑制限制时，该路由就不再被广播，而当 Penalty减小至低于重用限制时，该路由才会被重新向外广播。这种方法主要是针对E-BGP邻居而言的。这样，当一个网络内部发生路由振荡时，与之相 连的其他网络通过Damping可以有效地防御对各自网络的影响。

在 网络维护中，经常会遇到这样的情况：宁愿一条电路中断一段时间，也不希望它在不停地震荡。因为中断一段时间后，只要电路恢复，网络流量也会随之恢复；与此 相反，振荡的电路恢复后，需要等待一段时间才能恢复正常的流量（其他网络都在抑制振荡的路由）。Damping则可以有效地保证因特网的稳定，但同时也会 导致一些故障的延时恢复。

当前的设备基本都支持Damping的功能，而且提供可以配置的参数来精细控制Damping。一般情况下，设备提供的缺省配置能够满足大多数网络的需求，如果确有特殊需要，则一定要经过仔细计算，否则，不是没有效果，就是把别人的路由抑制后很长时间不能恢复。

（3）Peer Group的应用

在 实际的网络中，有一种非常普遍的现象，即一个路由器会有多个属于一类的BGPPeer。这里的“属于一类”是指BGP的策略相同或类似，当Peer比较多 时，BGP的配置会变得臃肿，同时，路由器的负载也会加重，因为一旦有路由的更新，路由器需要针对每个Peer做一次策略计算（虽然策略都相同）。另外， 应用PeerGroup还有一个好处，就是降低了对路由器设备的资源消耗，因为路由器对同一Group更新路由时，由于使用相同策略，因此只进行一次路由 计算，从而大大减少了占用CPU的时间。

在实际的网络维护中，即使当同一类的Peer很少时，一般也建议采用PeerGroup的方式，因为这样具有很好的扩展性。PeerGroup不但适用于I-BGP的Peer，也适用于E-BGP的Peer。

（4）关于routerefresh的措施

骨干网络维护中，经常会遇到修改BGP策略的情况，如更新某个Peer的as-path限制列表，在配置修改后需要使其生效，以前的做法是中断当前的BGP会话，然后重新建立，命令如下：

clear ip bgp x.x.x.x

这 么做主要是因为路由器在收到对方的BGP路由表后，先进行策略运算，然后将最优路由存储在本机的BGP路由表中，而不是把原始的路由统统保存。当策略改变 时，必须重新建立连接来获得对方的全部路由，然后利用新策略再次计算。这种方式的弊端显而易见，如网络阻断、大量消耗路由器的CPU资源等。

解决这个问题目前通常采用两种方法：一种方法是设法保存原始的BGP路由，这样，重新计算时就不需要重传了；另外一种方法是在启用新策略的时候，在不中断BGP会话的前提下，向对方请求重发全部BGP路由表。

第一种方法是利用软件配置实现的，配置的命令如下：

neighbor 1.1.1.1 soft-reconfiguration inbound

在启用新策略的时候输入命令：

clear ip bgp 1.1.1.1 soft [in|out]

这 样，所有的原始BGP路由就会被存储在另外一张路由表里面，在修改策略的时候，通过对这张路由表进行运算，就可以得到最优的BGP路由表，这样对路由产生 的资源消耗较小；而且有这样一张原始的路由表，可以在修改策略后、正式启用之前使用命令来检查策略修改后的效果。但这种方法需要额外的内存资源来存储路由 表。

第二 种方法是由路由器设备的BGP能力（BGPCapabilities）决定的，也就是系统软件本身内置的功能模块。在建立BGP会话的时候，这个参数通过 BGPOPEN在两个路由器间进行交换。一个设备是否支持BGP Refresh Capabilites，可以用命令下列来检查：

show ip bgp n x.x.x.x

如 果参与BGP的两个路由器都具备这个功能，那么不需要任何配置，当执行clear ip bgp n x.x.x.x in 时，本端BGP进程不会中断BGP会话，而是向对端请求重发全部的BGP路由表。相对于第一种方法，这种方法的好处是可以节省内存资源，缺点是网络管理员 无法了解对方发过来的原始路由，而且重发了全部路由表，效率上也没有第一种方法高。目前骨干网内的设备基本上都支持这个功能。

3 总结

以上对BGP扩展性相关的几个问题和相关的措施进行了论述，在实际的应用中还需要根据具体情况来部署。但是总的思路和原则都是一样的，即一方面要降低设备的资源消耗，另外一方面要简化维护管理，从硬件、软件两方面来提高网络的扩展性。

出处：[url]http://www.ser-t.cn/html/luyoujishu/IP-guganwangzhongde-BGP-luyouxieyikuozhanxingxiangxi-intro/[/url]