计算机网络体系结构整理-第六单元外部路由

第六单元－外部路由

一、Autonomous Systems

自治系统AS：用由ICANN唯一分配的AS号标识，AS可以独立地决定网络的互联关系，以便更有效地进行路由选择。管理域控制了路由的扩散，因此产生外部路由的概念，外部路由是可达性的路由信息，而内部路由是可操作的路由信息

AS内部使用内部路由协议 (IGP) ，AS之间的路由使用外部路由协议(EGP)

ASN的管理：ASN由5个Regional Internet Registry负责分配，

Transit：Transit 是客户和供应者AS之间的商业关系

Peering：Peering关系指两个AS之间协商仅在它们以及他们的客户AS之间交换流量，也就是相互通告相应的路由，以改善相互间的可达性以及健硕性，并减少向上游的转送成本。

AS之间的连接关系：效益最大化 vs. 收益最大化Customer-Provider、Sibling-Sibling、Backup Sibling、Indirect Peer、ISP希望寻求有利于自己的互联方式 Valley-free原则

Point-Of-Presence：ISP的外边界点称为POP。ISP的POP覆盖范围确定它的规模，如全国性网络或区域性网络。POP分为接入点(access points)和互联点(peering points) 高级别ISP之间特设的互联点，通过它可实现这些ISP之间的互联，并对这种互联实施路由政策和管理（如进行计费）

接入点的实现结构：通过高密度的接入设备实现端系统的汇聚、提供接入网与主干网之间的边界控制、通常采用多机备份结构

互联点的实现结构：基于L2的IXP结构（参加互联的各路由器之间存在一个全互联的拓扑结构）、基于L3的IXP结构（采用路由仲裁者（RA）作为中央处理器）

二、Border Gateway Protocol

AS的边界路由器称为BGP路由器，要求相邻AS中的两个 BGP路由器必须处于同一个物理网中。BGP向邻接点通告路由信息（基于逐跳的路由模型）

初始交换规程：BGP使用TCP作为传输协议，BGP在TCP建立之后，双方均要发送 open报文，以协商连接的参数。如果两个 BGP路由器同时发起连接建立的要求，则会发生连接建立冲突，这时使用 BGP连接标识符值大的一方所发起建立的连接；

BGP UPDATE Message：当BGP连接建立之后，BGP路由器就开始使用UPDATE报文进行路由更新信息的交换

路径属性：路径属性的形式为<属性类型，属性长度，属性值>，长度可变。

路径属性的类别：公认必遵、公认自决、可选过渡、可选非过渡

ORIGIN Path Attribute：公认必遵，类型码＝1AS_PATH Attribute：公认必遵，类型码＝2

Path Vectors：从源点到宿点所经历的AS序列，生成或更新时要检测路由回路

Next Hop Path Attribute：公认必遵，类型码＝3  LOCAL PREF Path Attribute：公认自决，类型码＝5，使管理员有能力为AS内外出的路由确定使用优先级Multi-exit Discriminator (MED) Path Attribute：可选非传递， 类型码＝4它可以在多归路的情况下为一个外部路由定义权重，值小者优先Community Path Attribute可选传递，4字节长，类型码＝8;

Policy With BGP：BGP通过基于属性和本地需求从多个备选方案中选择路径并控制到其他AS的广告来实施策略。策略不是BGP的一部分：它们作为配置信息提供给BGP

BGP的路由选择模型：BGP协议存在自己的路由表，与路由器正在使用的IP路由表不同，后者是供IGP使用的

Routing Information Bases (RIB)路由信息存放在RIBs中，RIB-In：从其他路由器学习的路由信息（未处理的路由信息）Loc-RIB：从Adj-RIB-In中选择的本地路由信息（本地选择的路由）RIB-Out：广告要向同行宣传（广告宣传路线）

三、Application

在BGP中缺省路由的通告为0/0，提供这个路由，表示愿意作为对方的缺省路由出口。

单归路连接：用户与ISP之间只有一条链路连接，Provider/Customer或Peer/Peer关系，Stub Network

Multihoming：More than one link external to the local network。多归路路由：Multi-homing：路由的冗余度可以为流量提供多个迂回路由，这要求与一个或多个AS建立多条连接。、对称性、负载平衡、负载均衡主要是靠对路由使用的来实现的，选择向外通告的路由还影响入流量，而来自外部的路由更新会影响出流量

PA地址方式的多归路：网络A从ISP1得到IP地址，并同时与ISP1和ISP2互联以构成多归路。

PI地址方式的多归路：网络A从ISP3获得IP地址，并与ISP1和ISP2构成多归路

Multi-Homed Stub Network：使用BGP进行负载均衡、要求使用私有ASN、上行AS需要向外通告这个网络的地址，使其从外部可达、访问能力受上行AS的限制

有多种应用的可能，例如：在同一个ISP中的分流、作为备份链路、进行负载均衡、有选择地使用不同ISP的服务

Two Links to the Same ISP：两条链路上通告的IP地址如果相同，则构成主备关系；如果不同则构成分流关系。

Two links to different ISPs (主备关系) Two links to different ISPs (负载均衡) 在不同ISP之间进行负载均衡

Private-AS的应用场景：用户在自己的主干网中实现多归路接入、一个企业网通过ISP的主干网实现分布在多个地区的子网互联、实现BGP联邦

Internal v.s. External BGP

R3和R4可以使用BGP学习路由，但是R1和R2如何学习路由？选项1：在IGP中注入路由-只适用于小路由表选项2：使用i-BGP，例如OSPF的ABR

IBGP：在同一AS内的BGP路由器之间使用，IBGP路由器之间不通告间接获得的路由信息，因此AS内所有的IBGP路由器之间都必须相互建立相邻关系。BGP必须与域内的IGP同步，必须等IGP作出路由更新之后再向外进行路由通告。

路由反射器：AS内所有的BGP路由器之间需要手工建立两两的对等相邻关系，称为BGP路由器的全闭合网、指定一个BGP路由器作为AS内BGP会话的中心点，称为路由反射器，它可以大大降低全闭合网的复杂程度。与路由反射器有相邻对等关系的BGP路由器称为其客户机

关于RR的讨论：优点（减少i-BGP的会话数和手工配置工作量）缺点RR的设立削弱了路由的鲁棒性

域间路由控制：通过协议或网管获得AS的拓扑结构与路由器配置，通过测量或SLA定义获得需求矩阵，路由控制根据优化目标计算需调整的参数

完全自私的结构：RR实现流量需求统计、路由优化控制和参数设置功能、边界路由器Ri与RR之间使用iBGP交换信息和进行配置控制、优化只根据本域的目标，只适合Stub类型的AS

Non-Stub类型AS的路由优化

相邻域协商结构

每个AS有个路由优化器，根据自己的拓扑结构和需求信息生成一个路径推荐表

基于覆盖网络的协商结构

每个AS定义一个或多个多宿主服务器MHS，通过iBGP接收该域内所有eBGP路由器的路由信息