计算机网络：网络层 —— 边界网关协议 BGP

路由选择协议

因特网是全球最大的互联网，它所采取的路由选择协议具有以下三个主要特点：

• 自适应：因特网采用动态路由选择，能较好地适应网络状态的变化。

• 分布式：因特网中的各路由器通过相互间的信息交互，共同完成路由信息的获取和更新。

• 分层次：将整个因特网划分为许多较小的自治系统（AutonomousSystem，AS）在自治系统内部（域内路由选择）和外部（域间路由选择）采用不同类别的路由选择协议，分别进行路由选择。

• 自治系统内部使用内部网关协议 IGP ，自治系统之间使用外部网关协议 EGP

• 外部网关协议 EGP 和内部网关协议 IGP 只是路由选择协议的分类名称，而不是具体的路由选择协议。

• 外部网关协议和内部网关协议名称中使用的是“网关”这个名词，是因为在因特网早期的 RFC 文档中，没有使用“路由器”而使用的是“网关”这一名词。

动态路由协议

动态路由协议分为距离矢量路由协议和链路状态路由协议。

• 距离矢量路由协议（Distance Vector Routing Protocols）：

  • 通过向相邻路由器定期通告自己的路由表，逐跳传递路由信息。
  • 典型协议：RIP（Routing Information Protocol）。
  • 优点：实现简单。
  • 缺点：收敛慢，容易产生路由环。

• 链路状态路由协议（Link State Routing Protocols）：

  • 每个路由器通过广播链路状态信息构建整个网络的拓扑图，使用 Dijkstra 算法计算最短路径。
  • 典型协议：OSPF（Open Shortest Path First）、IS-IS（Intermediate System to Intermediate System）。
  • 优点：收敛快，路由精确。
  • 缺点：实现复杂，资源消耗大。

• 路径矢量路由协议（Path Vector Routing Protocols）：

  • 主要用于大型互联网络（如互联网），通过通告路径信息，避免路由环。
  • 典型协议：BGP（Border Gateway Protocol）。
  • 优点：适用于大规模网络，避免路由环。
  • 缺点：实现复杂，路由策略灵活。

边界网关协议 BGP

路由信息协议 RIP 和 开放最短路径优先 OSPF 都属于内部网关协议，用于自治系统内部的路由选择。

计算机网络：网络层 —— 路由信息协议 RIP

计算机网络：网络层 —— 开放最短路径优先 OSPF

边界网关协议(Border Gateway Protocol，BGP)属于外部网关协议 EGP 这个类别，用于自治系统 AS 之间的路由选择协议。

由于在不同 AS 内度量路由的“代价”（距离、带宽、费用等）可能不同，因此对于AS之间的路由选择，使用统一的“代价”作为度量来寻找最佳路由是不行的。

并且，AS 之间的路由选择还必须考虑相关策略（政治、经济、安全等）

自治系统之间的路由选择协议应当允许使用多种路由选择策略。这些策略包括政治、经济、安全等，它们都是由网络管理人员对每一个路由器进行设置的。但这些策略并不是自治系统之间的路由选择协议本身。

BGP 只能是力求寻找一条能够到达目的网络且比较好的路由(即不能兜圈子)，而并非要寻找一条最佳路由。

BGP 的基本概念

• 在配置 BGP 时，每个 AS 的管理员要选择至少一个路由器作为该 AS 的“BGP发言人”

• 一般来说，两个 BGP 发言人都是通过一个共享网络连接在一起的，而 BGP 发言人往往就是 BGP 边界路由器。

• 不同自治系统的 BGP 发言人要交换路由信息，首先必须建立 TCP 连接，端口号为 179，在此 TCP 连接上交换 BGP 报文，以建立 BGP 会话。利用 BGP 会话，交换路由信息，如增加新的路由或撤销过时的路由、报告出错的情况等。

• 使用 TCP 连接交换路由信息的两个 BGP 发言人，彼此称为对方的邻站(neighbor)或对等站(peer)

• BGP 发言人除了运行 BGP 协议外，还必须运行自己所在AS所使用的内部网关协议IGP，例如 RIP 或 OSPF

• BGP 发言人交换网络可达性的信息，也就是要到达某个网络所要经过的一系列自治系统。

• 当 BGP 发言人相互交换了网络可达性的信息后，各 BGP 发言人就根据所采用的策略，从收到的路由信息中，找出到达各自治系统的较好的路由，也就是构造出树形结构且不存在环路的自治系统连通图。

BGP 适用于特别适合于处理大型、复杂且具有多级结构的互联网环境，即多级结构的因特网：

BGP-4 的四种报文

BGP-4 是目前使用得最多的版本，在 [RFC4271] 中规定了 BGP-4 的四种报文：

1. 打开（OPEN）报文：用来与相邻的另一个 BGP 发言人建立关系，使通信初始化。

2. 保活（KEEPALIVE）报文：用来周期性地证实邻站的连通性

3. 更新（UPDATE）报文：用来通告某一条路由的信息，以及列出要撤销的多条路由。

4. 通知（NOTIFICATION）报文：用来发送检测到的差错。