1、 本科毕业设计 （ 20 届） 企业级网络 BGP路由协议设计 所在学院 专业班级 通信工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - - 1 - - 摘 要 随着计算机网络的蓬勃发展， Internet 已经成为全球通信的核心基础设备。人们对网络的通畅性，安全性，可管理性的要求 越来越高， IETF 边界网关协议工作组为此制定标准化的 BGP（边界网关协议 )。 BGP 是一种 自治系统间的动态路由协议， 随着网络拓扑的日益复杂 ,多个自治域系统之间通信的要求越来越高 ,需要配置的策略越来越复杂 ,协议已经成为因特网路由体系的重要组成部分。 本文着重介绍了 BGP 协议的特性、
2、BGP 的路由属性、 BGP 协议的一些配置命令以及解决大规模网络问题的一些方法。对 BGP 协议在企业网络中的应用功能做了些实验，用实例演示了建立企业级 BGP 路由协议网络的过程，并介绍了 BGP 的丰富的路由策略，为企业提供了解决多样化管理，有效 地提高网络的可扩展性，安全性和可管理性提供借鉴。 关键词： BGP；协议；属性 - - 2 - - Abstract With the rapid development of the computer network, Internet has become the core based devices of global communica
3、tion. It makes people have more and more demands on the unobstructed sex, security and manageability of network, IETF border gateway protocol working group had to formulate standardized BGP (border gateway protocol). BGP is a dynamic routing protocol which runs between Autonomous Systems. With the i
4、ncreasingly complex network topology, the request of communication between several autonomous domain system become higher and higher, strategy which need to be configured become more and more complex, BGP has become an important component of the Internet routing system. This artical emphasizes on th
5、e characteristics, important properties and some Icommands Configuration of BGP and the method which can solve large scale network problem. By the lab equipment, this paper takes some examples to demonstrate the procedure of establishig enterprise-level BGP routing protocol network and introduce its
6、 routing strategies. It provides methods to solve the problem-managing diversity, improves network scalability effectively, and improves stability and availability of network protocol BGP. Key words: BGP; protocol; property - - 3 - - 目 录 1 引言 . 1 1.1 研究的历史背 . 1 1.2 未来发展趋势 . 1 2 BGP 协议概述 . 3 2.1 BGP
7、基本概念 . 3 2.2 BGP 特性 . 4 2.3 BGP 的工作机制 . 5 2.4 BGP 的两种邻居 . 6 2.5 BGP 路由通告原则 . 7 2.6 BGP 同步 . 7 3 BGP 的路由属性 . 10 3.1 ORIGI 属性 . 10 3.2 AS-PATH 属性 . 11 3.3 NEXT HOP 属性 . 12 3.4 MED 属性 . 13 3.5 本地优先属性 . 13 3.6 团体属性 . 14 4 BGP 协议基本配置 . 15 4.1 BGP 基本配置过程 . 15 4.2 BGP 基本配置举例 . 15 5 BGP 的聚合功能 . 18 5.1 路由聚合介
8、绍 . 18 5.2 路由聚合的配置 . 18 6 BGP 综合实例 . 21 6.1 组网描述 . 21 6.2 配置步骤 . 22 6.3 具 体配置 . 22 6.4 调试结果及分析 . 25 结 论 . 27 致 谢 . 错误 !未定义书签。 附录 1 配置命令清单 . 29 - 1 - 1 引言 1.1 研究的历史背 众所周知英特网是由数以万计的自治系统 (AS)连接而成的 ,这些 AS 大多是由 ISP,公司和大学来管理。而应用于 AS间的路由协议主要就是 BGP 协议了 ,那它到底是个怎样的协议呢？要了解它就必须知 道它的一个关键特性即允许 AS 采用不同的路由策略去控制 AS
9、间路径的选择以及向其它 AS 传递路径可达信息。进行有选择宣告的原因是为了处理 AS间流量工程策略问题 ,以达到控制入站流量的目的。这些路由策略的影响是很广泛的 ,同时也造成了 INTERNET 上的可用路径比看起来 AS间的可连接通路要少的多。 INTERNET的稳定性很大程度上取决于 BGP路由的稳定。在企业中要求网络具有可管理性 ，安全性和稳定性等，而对 BGP 路由协议的研究能够很好的解决企业中的管理问 题 ,所以在此对企业级的 BGP 路由配置做出了详细的案例分析，给出了一种能够 给企业实用的方法 1。 1.2 未来发展趋势 在未来的 BGP发展中，为了解决多个 BGP实体并行中的同
10、步通讯问题 ,在分布式 BGP协 议体系结构的基础上 , 进一步定义了 BGP实体间的通讯协议 BGP协议。协议定义了 BGP实体之间的控制信息、状态信息、路由处理过程的交互规范 , 使得符合该规范的 BGP实体集合在外部行为上与传统 BGP协议一致。通过对 BGP协议功能的解耦合 , 分布式 BGP体系结构能够充分利用集群路由器分布式的计算资源和存储资源 , 在协议可靠性、管理维护成本、协议多维可扩展性、简化 BGP网络设计等方面具有很大的优势。 BGP采用了路径向量的概念并支持 CIDR技术。路径向量中记录了路由所经路径上所有 AS的列表 , 这样可以有效地检测并避 免复杂拓扑结构中可能出
11、现的环路问题；对 CIDR的支持 , 减少了路由表项 ,从而加快了选路速度 ,也减少了路由器间所要交换的路由信息。另外 , BGP对等体之间 , 路由更新报文仅包含那些发生改变的路由 2, 这样减少了路由器的计算量 ,节省了 BGP所占带宽。 BGP能够很好地支持自治系统间交换网络可达信息 ;并且 BGP可提供各种灵活的路由策略来满- 2 - 足政治、军事、商业、地域、组网方式等各个方面要求 ;另外 ,BGP使用 TCP作为其传输协议 ,可以将所有的差错控制功能交给传输协议来处理 ,整个协议本身相对比较简单。随着互联网规模的不 断扩展 , 有越来越多的骨干网或自治系统之间需要相互交换路由信息
12、, 以实现网络更大范围内的互连互通。无论从其简单性 , 还是从其功能的灵活性来看 , BGP路由协议都满足了网络的这一要求 , 因此 BGP将是骨干网路由协议的理想选择。 - 3 - 2 BGP 协议概述 2.1 BGP 基本概念 BGP（ Border Gateway Protocol）是一种自治系统间的动态路由发现协议，它的基本功能是在自治系统间自动交换无环路的路由信息，通过交换带有自治系统号（ AS）序列属性的路径可达信息，来构造自治区域的拓扑图，从而消除 路由环路并实施用户配置的路由策略 3。与 OSPF和 RIP等在自治区域内部运行的协议对应， BGP是一类 EGP（ Exterio
13、r Gateway Protocol）协议，而 OSPF和 RIP等为 IGP（ Interior Gateway Protocol）协议。 BGP协议经常用于 ISP之间。 随着 internet 的飞速发展，路由表的体积也迅速增加，自治区域间路由信息的交换量越来越大，影响了网络的性能。 BGP支持无类别域间选路 CIDR（ Classless Interdomain Routing），可以有效的减少日 益增大的路由表。 BGP-4正迅速成为事实上的Internet边界路由协议标准。 特性描述如下： BGP是一种外部路由协议，与 OSPF、 RIP等的内部路由协议不同，其着眼点不在于发现和计
14、算路由，而在于控制路由的传播和选择最好的路由。通过携带 AS路径信息，可以彻底解决路由循环问题。为控制路由的传播和路由选择，它为路由附带属性信息 4。 BGP-4支持无类别域间选路 CIDR（ Classless InterDomain Routing） ,有时也称为 supernetting，这是对 BGP-3的一个重要改进。 CIDR以一 种全新的方法看待 IP地址，不再区分 A类网、 B类网及 C类网。例如非法的 C类网络地址 192.168.0.0（ 255.255.0.0）采用 CIDR表示 192.168.0.0/16就成为一个合法的超级网络。 CIDR的引入简化了路由聚合，路由聚
15、合实际上是合并几个不同路由的过程，这样从通告几条路由变为一条路由，减化了路由表。 由于政治的、经济的原因，每个自治系统希望对路由进行过滤、选择和控制，因此， BGP-4提供了丰富的路由策略，它使得 BGP便于扩展以支持因特网新的发展。与 OSPF， RIP 等 IGP协议相比， BGP的拓 扑图要更抽象和粗略一些。因为 IGP协议构造的是 AS内部的路由器的拓扑结构图。 IGP把路由器抽象成若干端点，把路由器之间的链路抽象成边，根据链路的状态等参数和一定的度量标准，每条边配以一定的权值，生成拓扑图。根据此拓扑图选择代价（两点间经过的边的权值和）- 4 - 最小的路由，假设路由器（端点）转发数据
16、包是没有代价的。而在 BGP中，拓扑图的端点是一个 AS区域，边是 AS之间的链路。此时，数据包经过一个端点（ AS自治区域）时的代价就不能假设为 0了，此代价要由 IGP来负责计算。这体现了 EGP和 IGP是分层的关系。即 IGP负责在 AS内部选择花费最小的路由， EGP负责选择 AS间花费最小的路由。 2.2 BGP 特性 BGP 在今天的 Internet 中，之所以具有这样重要的地位，是因为它具有以下这些特征 7：可靠性、稳定性、可扩展性、灵活性。 1）可靠性 可以从几个角度来考察 BGP 的可靠性：连接的建立、连接的保持、路由选择信息的精确性。 BGP 利用了传输控制协议（ TC
17、P）提供的可靠传输服务。这消除了 BGP 实现更新数据包的分段、重传、确认和先后顺序问题的需要，因为 TCP 已经完成了这些功能。另外，任何 TCP 使用的认证方法也可以用于 BGP4。会话建立后， BGP就使用通常的保活（ Keepalive）消息来维护会话的完整性。并且 BGP 通过它的AS_PATH 属性来保证其精确的路由信息。 2）稳定性 路由选择协议的稳定性在一个大型网络中是十分关键的。例如在当今Internet 这样大的网络中，大量路由的震荡将对网络产生灾难性的影响。而 BGP利用各种不同的计时器来抑制网络上出现的接口或路由震荡事件所产生的影响。设置了 BGP 的路由器可以通过跟踪
18、一条路由的震荡历史记录来抑制路由震荡。所以说 BGP 具有稳定性。 3）可扩展性 对等会话（ peer session）的数量和路由的数量可以用来评估 BGP 的可扩展性。基于路由器的配置、硬件性能（ CPU 和内存）以及路由器软件的版本， BGP已经被证明可以支持数百个对等会话，并能很好地维护超过 10万条的路由。 4）灵活性 BGP 是路径矢量（ path vector）协议 1， 8，它是距离矢量协议的一种形式，- 5 - BGP 为每一个目的地构造了一个基于自治系统的概要图。 BGP 的灵活性可以通过路径属性的数量来说明，这些路径属性是用来定义路由策略并描述 BGP 前缀的特性的参数。
19、正式由于这些属性才使 BGP 成为一种独特的路由选择协议 5。 2.3 BGP 的工作机制 BGP系统是运行在特定的路由器上的一种应用层协议。系统初始化后通过发送整个 BGP路由表交换路由信息，之后为了更新路由表只交换更新消息（ updatemessage）。系统在工作时，是通过接收和发送 keep-alive 消息来检测相互之间的连接是否正常。 如图 2-1所示，假设 AS2为 BGP发言人，当它接收到新的路由信息并发给 AS6时，经过 AS5，那么 AS5被称为过渡自治系统。而 AS2、 AS4、 AS5连接有多个边界路由器，那么整个工作机制介绍如下： 1）发送 BGP消息的路由器称为 B
20、GP发言人（ speaker），它的动作是接收或产生新路由信息，并将它广告（ advertise）给其它的 BGP发言人。 2）当 BGP发言人收到来新路由广告时，在该路由比当前已知路由好、或者当前还没有可接受路由的前提下，它会把这个路由广告给自治系统内所有其它的发言人。一个发言人也将同它交换消息的其它的 BGP发言人称为同伴（ peer）。一般情况下一条路由是从自治系统内部产生的，它由某种内部路由协议发现和计算，传递到自治系统的边界，由自治系统边界路 由器（ ASBR）通过 EBGP连接传播到其它自治系统中。路由在传播过程中可能会经过若干个自治系统，这些自治系统称AS1 AS2 AS5 AS
21、6 AS4 AS7 AS3 图 2-1 BGP工作机制 - 6 - 为过渡自治系统。 3）若这个自治系统有多个边界路由器，这些路由器之间运行 IBGP来交换路由信息。这时内部的路由器并不需要知道这些外部路由，它们只需要在边界路由器之间维护 IP连通性。 4）路由到达自治系统边界后，若内部路由器需要知道这些外部路由， ASBR可以将路由引入内部路由协议。外部路由数量是很大的，通常会超出内部路由器的处理能力，因此引入外部路由时一般需要过滤或聚合，以减少路由的数量。 5）对一个 具体的 ASBR来说，其路由的来源有两种：从对等体接收的或者从IGP引入的。对于接收的路由，根据其属性（如 AS路径、团体
22、属性等）进行过滤，并设置某些属性（如本地优先、 MED值等），之后若需要的话，将具体的路由聚合为超网路由。 BGP可能从多个对等体收到目的地相同的路由，根据规则选择最好的路由并加入 IP 路由表。对于 IGP路由，则要经过引入策略的过滤和设置。 BGP发送优选的 BGP路由和引入的 IGP 路由给对等体。 2.4 BGP 的两种邻居 BGP在路由器上以下列两种方式运行：一个是 IBGP（ Internal BGP）另一个是 EBGP（ External BGP） 。 如果两个交换 BGP报文的对等体属于同一个自治系统，那么这两个对等体就是 IBGP对等体。如果两个交换 BGP报文的对等体属于不
23、同的自治系统，那么这两个对等体就是 EBGP 对等体 4。 虽然 BGP是运行于自治系统之间的路由协议，但是一个 AS的不同边界路由器之间也要建立 BGP连接，只有这样才能实现路由信息在全网的传递，为了建立同一个 AS之间的通信，我们要在它们之间建立 IBGP连接。 IBGP对等体之间不一定是物理上直连的，但必须保证逻辑上全连接（ TCP连接能够建 立即可）。为了 IBGP对等体路由通告的可靠性，我们一般都是采用 loopback接口建立 IBGP邻居关系，同时必须指定路由更新报文的源接口。用来指定路由更新报文的源接口命令如下： peer group-name | peer-address connect-interface interface-name 在 缺省情况下， BGP使用到达 BGP对等体的最佳路由的出接口作为与对等体 /
