BGP(边界网关协议)是用于不同自治系统(AS)之间路由交换的协议。当网络规模较大,或者一个自治系统内有多个路由器需要互相交换路由信息时,BGP路由反射器和大AS(大型自治系统)中的邻居建立过程就显得非常重要。
1. BGP路由反射器概述
在一个大的AS中,每个BGP路由器之间通过建立直接的BGP邻居关系来交换路由信息。然而,在大规模的AS中,路由器之间的连接会呈现指数增长,因此建立这么多的BGP邻居是不切实际的。为了解决这个问题,BGP引入了路由反射器的概念。
路由反射器是一种在BGP内部使用的机制,允许一个路由器作为“反射器”,它能接收来自其他BGP路由器的路由信息,并将其转发给其他路由器。这样就避免了所有路由器之间都要直接建立BGP邻居关系的需求。
2. BGP路由反射器的工作原理
路由反射器角色:在一个BGP内部的AS中,有一个或多个路由器被配置为路由反射器(Route Reflector)。反射器接收来自其直接邻居(称为客户端)的路由更新,然后再将这些路由更新转发给其他客户端。
客户端和非客户端:BGP路由反射器的客户端是指直接与反射器建立邻居关系的路由器,而非客户端是指没有直接与反射器建立邻居关系的路由器。路由反射器的客户端可以与其他客户端交换路由信息,但这些路由信息是通过路由反射器转发的。
反射规则:路由反射器会按照如下规则处理路由更新:
如果反射器接收到来自一个客户端的路由信息,它会将该信息转发给所有其他客户端,但不会转发给非客户端。
如果反射器接收到来自非客户端的路由信息,它会将该信息转发给所有客户端和非客户端。
3. 大AS中BGP邻居建立
在大型自治系统(AS)中,BGP邻居关系的建立通常遵循以下步骤:
BGP邻居的配置:每个BGP路由器需要通过配置来定义与其他路由器的邻居关系。对于内部邻居,路由器将彼此的IP地址和ASN(自治系统编号)配置在一起,形成BGP对等体(peer)。
通过路由反射器建立邻居:在大AS中,通过将路由反射器作为中介,可以减少对等体之间的邻居关系数目。每个路由反射器只需要和其客户端建立邻居关系,而不需要与整个AS中的所有路由器建立邻居关系。
BGP握手过程:
TCP连接建立:BGP使用TCP协议(端口号179)建立邻居关系。当一个BGP路由器(比如路由反射器)启动并想与另一个路由器建立邻居关系时,它会发送一个TCP SYN包,目标是对方的BGP端口(179)。
BGP会话建立:在TCP连接建立后,双方会交换BGP消息,主要包括:
Open消息:用于初始化BGP会话,交换自治系统号、BGP版本等信息。
Keepalive消息:用于维持BGP会话的活动,避免会话超时。
Update消息:用于交换路由信息,包含路由的前缀、路径等信息。
路由反射器的路径选择:当路由反射器接收到来自客户端的路由更新时,它会根据BGP的路径选择规则来决定是否转发该路由给其他邻居。如果选择了该路由,它会根据BGP的规则(如AS路径、最短路径等)将其传播给其他客户端或非客户端。
4. 大AS中的BGP邻居设计
对于大AS,BGP邻居的设计通常会依赖于多个路由反射器和客户端模型。这有助于减少邻居关系的数量,优化路由信息的传播,避免了全网每个路由器之间建立直接邻居关系的问题。
路由反射器的选举:通常,一个大AS会选定多个路由反射器来分担工作负载。路由反射器的选举可以根据策略、负载或网络拓扑来进行。
BGP的路由传播优化:大AS中的路由器通常会配合使用路由聚合、路由过滤等技术,以减少路由表的规模和复杂度。
iBGP与eBGP:大AS中的BGP邻居分为两类:
iBGP邻居:即AS内部的BGP对等体,通常通过路由反射器来减少邻居关系。
eBGP邻居:即AS外部的BGP对等体,负责与其他AS进行路由交换。
总结:在大AS中,使用BGP路由反射器可以显著简化BGP邻居的管理和路由的传播。通过将路由反射器配置为中介,它们帮助内部路由器(客户端)之间交换路由信息,避免了全网路由器之间都要直接建立邻居关系的麻烦。在这种设计中,反射器只需要和其直接的客户端建立邻居关系,极大减少了BGP对等体的数量,有效提升了网络的可扩展性。