软件定义网络-- 10 BGP（边界网关协议）

BGP 消息类型及其格式：
BGP（边界网关协议）消息有四种主要类型：OPEN、UPDATE、NOTIFICATION 和 KEEPALIVE。每种消息类型都有其特定的功能和格式

1. OPEN 消息

功能：用于建立 BGP 邻居关系。

格式：
Marker（16 字节）：标记字段，用于同步和安全性。
Length（2 字节）：消息长度，包括头部和数据部分。
Type（1 字节）：消息类型，值为 1（OPEN）。
Version（1 字节）：BGP 版本号。
My Autonomous System（2 字节）：发送者的自治系统编号。
Hold Time（2 字节）：保持时间，表示 BGP 会话的超时时间。
BGP Identifier（4 字节）：BGP 标识符，通常是发送者的 IP 地址。
Optional Parameters Length（1 字节）：可选参数长度。
Optional Parameters（可变）：可选参数。

示例： 用户 A 和用户 B 想要建立 BGP 邻居关系。A 发送一个 OPEN 消息给 B，包含其自治系统编号和 BGP 标识符。B 接收到消息后，验证信息并建立连接。

2. UPDATE 消息

功能：用于交换路由信息。

格式：
Marker（16 字节）：标记字段。
Length（2 字节）：消息长度。
Type（1 字节）：消息类型，值为 2（UPDATE）。
Withdrawn Routes Length（2 字节）：撤销路由部分的长度。
Withdrawn Routes（可变）：被撤销的路由。
Total Path Attribute Length（2 字节）：路径属性部分的长度。
Path Attributes（可变）：路径属性。
Network Layer Reachability Information (NLRI)（可变）：可达路由信息。

示例： 用户 B 有新的路由信息要通知给用户 C。B 发送一个 UPDATE 消息给 C，包含新的路由信息和路径属性。C 接收到消息后，更新其路由表。

3. NOTIFICATION 消息

功能：用于通知错误或关闭 BGP 会话。

格式：
Marker（16 字节）：标记字段。
Length（2 字节）：消息长度。
Type（1 字节）：消息类型，值为 3（NOTIFICATION）。
Error Code（1 字节）：错误代码。
Error Subcode（1 字节）：错误子代码。
Data（可变）：错误相关数据。

示例： 用户 C 发现用户 D 发送的 BGP 消息有错误。C 发送一个 NOTIFICATION 消息给 D，包含错误代码和错误描述，通知 D 关闭会话并修正错误。

4. KEEPALIVE 消息

功能：用于维持 BGP 邻居关系。

格式：
Marker（16 字节）：标记字段。
Length（2 字节）：消息长度。
Type（1 字节）：消息类型，值为 4（KEEPALIVE）。

示例： 用户 D 和用户 A 已经建立了 BGP 邻居关系，为了保持连接，D 定期发送 KEEPALIVE 消息给 A。A 接收到消息后，知道连接是活跃的，并继续保持会话。

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为什么要建立 BGP 邻居关系？

在 BGP（边界网关协议）中，建立邻居关系（也称为对等关系或 Peering）是非常关键的步骤，以下是一些主要原因：

1. 路由信息交换
   BGP 的主要功能之一是交换路由信息。通过建立邻居关系，不同自治系统（AS，Autonomous System）的路由器可以共享路由信息，确保数据包能够找到最优路径到达目标地址。
2. 网络连通性
   邻居关系使得不同网络之间能够互相通信。对于互联网服务提供商（ISP）和大型企业网络来说，建立 BGP 邻居关系是确保其网络连通性的关键步骤。
3. 路由冗余和高可用性
   通过与多个邻居建立 BGP 对等关系，可以实现路由冗余和高可用性。如果一个路由器或路径出现故障，BGP 可以自动选择其他可用的路径，确保网络的稳定性和可靠性。
4. 路由策略控制
   BGP 邻居关系允许网络管理员应用各种路由策略，控制进出自治系统的流量。例如，可以通过设置路由优先级、路径选择策略等，优化网络性能和流量管理。

举例说明
假设有两个互联网服务提供商 ISP-A 和 ISP-B，它们分别管理不同的自治系统（AS）。为了确保其客户可以互相通信，ISP-A 和 ISP-B 需要建立 BGP 邻居关系。具体步骤如下：

• 建立邻居关系：
  ISP-A 和 ISP-B 的网络管理员配置路由器，使其能够相互通信，并交换 BGP OPEN 消息建立邻居关系。
• 交换路由信息：
  一旦邻居关系建立，ISP-A 和 ISP-B 的路由器开始交换 BGP UPDATE 消息，分享各自的路由信息。
• 路径选择和优化：
  基于交换的路由信息，ISP-A 和 ISP-B 的路由器选择最优路径传输数据包。如果某个路径出现问题，BGP 会自动调整，选择其他可用路径。
• 路由策略应用：
  ISP-A 和 ISP-B 可以应用各种路由策略，例如，优先选择带宽较高的路径，或者根据流量类型选择不同的路径。

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自治系统（Autonomous System，AS）是指在单一技术管理下的一组 IP 网络和路由器，通常由一个或多个网络运营商或大型组织管理。每个自治系统在网络中具有唯一的 AS 编号（ASN），用于标识和管理其内部和外部的路由信息。

举例说明
假设有三个自治系统：AS100、AS200 和 AS300。它们分别由不同的互联网服务提供商（ISP-A、ISP-B 和 ISP-C）管理。以下是它们之间的关系和作用：

• AS 编号：
  ISP-A 管理的网络被分配了 AS100，ISP-B 管理的网络被分配了 AS200，ISP-C 管理的网络被分配了 AS300。
• 路由信息交换：
  AS100 和 AS200 通过 BGP 协议交换路由信息，确保其网络中的数据包可以互相传递。
  同样，AS200 和 AS300 也通过 BGP 交换路由信息。
• 网络连通性：
  通过建立 BGP 邻居关系，AS100 的用户可以访问 AS200 和 AS300 的网络资源，反之亦然。
• 路由策略控制：
  ISP-A 可以设置路由策略，优先选择从 AS200 传输的流量，而不是从 AS300。这些策略可以基于带宽、延迟、成本等因素进行优化。

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BGP（边界网关协议）的流量并不是非常大。尽管 BGP 是全球互联网的核心路由协议，负责在不同自治系统（AS）之间交换路由信息，但其流量主要是路由更新信息和保持邻居关系的心跳消息，实际的数据包传输并不通过 BGP 进行。

具体原因如下：

1. 路由信息交换频率低
   BGP 的路由信息交换并不是实时的，而是根据网络拓扑的变化进行更新。只有在路由发生变化时，BGP 才会发送 UPDATE 消息。这意味着在稳定的网络环境中，BGP 消息的频率相对较低。
2. 心跳消息（KEEPALIVE）
   为了维持 BGP 邻居关系，BGP 会定期发送 KEEPALIVE 消息。这些消息非常小，仅用于确认邻居关系是否正常，不会产生大量流量。
3. 路由表大小
   虽然 BGP 路由表可能非常大（包含数十万条路由），但这些路由表的传输和更新是增量式的，即只有变化的部分会被交换，而不是整个路由表。这样有效地减少了流量。
4. 数据流量不通过 BGP
   BGP 仅用于路由信息的交换，实际的数据包传输通过 IP 网络进行，不会经过 BGP 协议本身。因此，BGP 的流量主要是控制流量，而不是数据流量。