[Cloud Networking] BGP

1. AS (Autonomous System)

由于互联网规模庞大，所以网络会被分为许多 自治系统（AS-Autonomous system）。

所属类型	ASN	名称	IPv4 数量	IPv6数量
运营商ISP	AS3356	LEVEL3 - Level 3 Parent, LLC, US	29,798,832	73,301,954,048
互联网企业	AS15169	GOOGLE-Google LLC,US	14,223,104	103,096,123,392
互联网企业	AS8075	AS8075 Microsoft Corporation，LLC,US	55,327,7448	9,223,372,036,854,775,808

在长度为16bit的AS号表示方式中：64512-65534为私有AS号，1-64511为公有AS号。在长度为32bit的AS号表示方式中：4200000000-4294967294为私有AS号。

2. 路由协议 （Routing Protocol）

AS内部的路由器全部运行在同样的路由算法，AS之间是互联的，所以每个AS中一个或多个路由器用于不同AS之间的通信，这些路由器称为 网关路由器，用于将AS之外的目的地址转发分组。

所以路由选择协议可以划分为两大类：内部网关协议和外部网关协议。
AS之间的路由选择也叫做 域间路由选择，AS内部的路由选择叫做 域内路由选择。

内部网关协议 IGP(interior gateway protocol)，常见的有 RIP、OSPF 协议
外部网关协议 EGP(external gateway protocol)，常见的有BGP、IS-IS协议

3. BGP

Interior Routers 域内路由器，Border Routers 域间路由器：用于连接不同AS，属于网络的backbone。

BGP（Border Gateway Protocol）是AS之间交换路由信息的路由协议。
每个Border Routers上运行BGP协议，每个Border Router维护一张到其他AS的路径信息表。

3.1 BGP 数据包

BGP基于TCP 的179端口，故BGP协议中所有数据包均需要TCP建立成功后，基于TCP进行可靠传输。
其数据包包括
1 Open：负责建立邻居关系，携带 route-ie
2. Keeplive: 周期查询邻居关系是否存在，保持TCP会话
3. Update：携带路由条目，目标网络号和各种信息
4. Notification：出现错误数据时收发更新

3.2 BGP状态机

如图所示BGP的状态机展示邻居关系建立过程中的状态变化，路由器启动BGP之后，将处于IDLE状态，手动指定邻居关系后，BGP进入检察环节，基于路由表检查制定IP地址的可达性并尝试建立TCP会话，进入Connect状态。

3.3 BGP 路由黑洞 + 防环

BGP 路由黑洞是因为BGP协议支持非直连，所以可能造成控制层流量可达，但是数据层流量经过没有运行BGP设备时，无法通过形成黑洞，解决方法：

1. 所有设备运行BGP
2. BGP重新发布到IGP中
3. MPLS
   BGP同步原则：BGP要求，当一台设备接收到一条路由信息时，不能通告给自己的EBGP对等体，除非自己还通过IGP协议学习到同一条路由信息。

BGP水平分割：当一台设备从自己的IBGP对等体学到一条路由信息，它不能再出传递给其他的IBGP对等体。从而防止环路，但是也会造成路由传递障碍，解决方式：

1. 建立全联IBGP对等体：但可能造成网络可拓展性降低，占用大量资源
2. 路由反射器
3. 联邦