网络支架BGP剖析(1)(2)

4. BGP的路由选择

BGP的消息报头由三个部分组成：标记、长度和类型。标记段占16个字节，用于安全检测和同步检测;长度段占2个字节，标明整个BGP消息的长度;类型段占一个字节，标明消息的类型。报头的后面可以不接数据部分，如Keepalive消息。

BGP消息有四种类型:OPEN，UPDATE，NOTIFICATION和KEEPALIVE，分别用于建立BGP连接，更新路由信息，差错控制和检测可到达性。

OPEN消息是在建立TCP连接后，向对方发出的第一条消息，它包括版本号、各自所在AS的号码(AS Number)、BGP标识符(BGP Identifier)、协议参数、会话保持时间(Hold timer)以及可选参数、可选参数长度。其中，BGP标识符用来标识本地路由器，在连接的所有路由器中应该是唯一的。这个标识符一般都使用接口上的最大的IP地址(常常使用loopback接口来防止地址失效)。而会话保持时间，是指在收到相继的Keepalive或者Update信号之间的最大间隔时间。如果超过这个时间路由器仍然没有收到信号，就会认为对应的连接中断了。如果把这个保持时间的值设为0，那么表示认为连接永远存在。UPDATE消息由不可到达路由(Withdrawn Route)、路由属性(Route Attributes)和网络层可到达性(Network Layer Reachability Information—NLRI)组成。

BGP路由属性是BGP 路由的核心概念。它是一组参数，在UPDATE消息中被发给连接对等体。这些参数记录了BGP路由信息，用于选择和过滤路由。它可以被看作选择路由的度量尺度(metric)。路由属性被分为四类：公认强制(Well-known mandatory attributes)、公认自由选择(Well-known discretionary attributes)、可选传递(Optional transitive attributes)和可选非传递(Optional nontransitive attributes)。公认的(Well-known)属性对于所有的BGP路由器来说都是可辨别的;每个UPDATE消息中都必须包含强制(mandatory)属性，而自由选择的(discretionary)属性则是可选的，可包括也可不包括。对于可选的(Optional)属性，不是所有的BGP工具都支持它。当BGP不支持这个属性时，如果这个属性是过渡性的(transitive)，则会被接受并传给其他的BGP对等体;如果这个属性是非传递性的(nontransitive)，则被忽略，不传给其他对等体。

在技术文档RFC1771定义了1~7号的BGP路由属性，依次是：1，ORIGIN(产生该路由信息的AS);2，AS_PATH(包已通过的AS集或序列);3，NEXT_HOP(要到达该目的下一跳的IP地址，IBGP连接不会改变从EBGP发来的NEXT_HOP);4，MULTI_EXIT_DISC(本地路由器使用，区别到其他AS的多个出口);5，LOCAL-PREF(在本地AS内传播，标明各路径的优先级);6，ATOMIC_AGGREGATE;7，AGGREGATOR。RFC1997还定义了8，COMMUNITY。其中，1、2号属性是公认强制;3、5、6是公认可选;7、8是可选过渡;4是可选非过渡。这些属性在路由的选择中，考虑的优先级是不同的，仅就这8个属性来说,其中优先级最高的是LOCAL-PREF，接下来是ORIGIN和AS_PATH。

BGP所使用到的路由属性并不仅仅是这8个，其他的具体内容可以参阅RFC文档(RFC1771、1996、1997、1966、1863、2283)。

网络层可到达性(NLRI)包含了<长度，前缀>这样的二维数组，使用CIDR(Classless Interdomain Routing)技术，来聚合路由，以减缓BGP表的增长速度。

BGP工作流程如下：首先，在要建立BGP会话的路由器之间建立TCP会话连接，然后通过交换OPEN信息来确定连接参数，如运行版本等。建立对等体连接关系后，最开始的路由信息交换将包括所有的BGP路由，也就是交换BGP表中所有的条目。初始化交换完成以后，只有当路由条目发生改变或者失效的时候，才会发出增量的触发性的路由更新。所谓增量，就是指并不交换整个BGP表，而只更新发生变化的路由条目;而触发性，则是指只有在路由表发生变化时才更新路由信息，而并不发出周期性的路由更新。比起传统的全路由表的定期更新，这种增量触发的更新大大节省了带宽。路由更新都是由UPDATE消息来完成。UPDATE包含了发送者可到达的目的列表和路由属性。当没有路由更新传送时，BGP会话用KEEPALIVE消息来验证连接的可用性。由于KEEPALIVE包很小，这也可以大量节省带宽。在协商发生错误时，BGP会向双方发送NOTIFICATION消息来通知错误。