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第31题

知识点： BGP路由协议路由器自治系统链路

关键词： OS 可达性路由器路由协议网络拓扑物理链路自治系统链路路由网络协议章/节： Internet 协议

在下图所示的网络拓扑中，假设自治系统AS3和AS2内部运行OSPF路由，AS1和AS4内部运行RIP。各自治系统间用BGP作为路由协议，并假设AS2和AS4之间没有物理链路。则路由器3c基于(31)协议学习到网络x的可达性信息。1d通过(32)学习到x的可达性信息。

A. OSPF

B. RIP

C. eBGP

D. iBGP

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知识点讲解
· BGP路由协议 · 路由器 · 自治系统 · 链路

BGP路由协议

BGP（Border Gateway Protocol，边界网关协议）是用来连接Internet上独立系统的路由选择协议。它是Internet工程任务组制定的一个加强、完善、可伸缩的协议。BGP4支持CIDR寻址方案，该方案增加了Internet上的可用IP地址数量。BGP是为取代最初的外部网关协议EGP设计的。它也被认为是一个路径矢量协议。BGP是一种在自治系统之间动态交换路由信息的路由协议。

BGP特性

BGP特性可总结为以下几点：

（1）BGP将传输控制协议（TCP）用作其传输协议，是可靠传输，运行在TCP的179端口上（目的端口）。

（2）由于传输是可靠的，所以BGP使用增量更新，在可靠的链路上不需要使用定期更新，所以BGP使用触发更新。

（3）类似于OSPF和ISIS路由协议的Hello报文，BGP使用keepalive周期性地发送存活消息（60s）（维持邻居关系）。

（4）BGP在接收更新分组的时候，TCP使用滑动窗口。

（5）丰富的属性值。

（6）可以组建可扩展的巨大的网络。

BGP的三张表

BGP的三张表包括：

（1）邻居关系表：包含所有BGP邻居。

（2）转发数据库：记录每个邻居的网络；包含多条路径去往同一目的地，通过不同属性判断最好路径；数据库包括BGP属性。

（3）路由表：最佳路径放入路由表中。EBGP路由（从外部AS获悉的BGP路由）的管理距离为2，IBGP路由（从AS系统获悉的路由）管理距离为200。

BGP的消息类型

（1）open：用来建立最初的BGP连接，包含hold-time，router-id）。

（2）Keepalive：对等体之间周期性的交换这些消息以保持会话有效，默认为60秒。

（3）Update：对等体之间使用这些消息来交换网络层可达性信息。

（4）Notification：这些消息用来通知出错信息。

建立邻居的过程

在两个BGP发言人交换信息之前，BGP都要求建立邻居关系，BGP不是动态地发现所感兴趣运行BGP的路由器；相反，BGP使用一个特殊的邻居IP地址来配置的。

BGP使用周期性的Keepalive分组来确认BGP邻居的可访问性。

Keepalive计时器是保持时间（Hold Time）的三分之一，如果发给某一特定BGP邻居三个连续的Keepalive分组都丢失的话，保持时间计时器超时，那个邻居被视为不可达，RFC1771对保持时间的建议是90秒，Keepalive计时器的建议值是30秒。

按照RFC1771，BGP建立邻居关系要经历以下几个阶段，如下图所示。

BGP建立邻居关系状态

（1）Idle：在此状态下不分配网络资源，不允许传入的BGP连接。当在持续性差错条件下，经常性的重启会导致波动。因此，在第一次进入到空闲状态后，路由器会设置连接重试定时器，在定时器到期时才会重新启动BGP，思科的初始连接重试时间为60秒，以后每次连接重试时间都是之前的两倍，也就是说，连接等待时间呈指数关系递增。

（2）Connect：（已经建立完成了TCP三次握手），BGP等待TCP连接完成，如果连接成功，BGP在发送了OPEN分组给对方之后，状态机变为OpenSent状态，如果连接失败，根据失败的原因，状态机可能演变到Active，或保持Connect，或返回Idle。

（3）Active：在这个状态下，初始化一个TCP连接来建立BGP间的邻居关系。如果连接成功，BGP在发送了OPEN分组给对方之后，状态机变为OpenSent状态，如果连接失败，可能仍处在Active状态或返回Idle状态。

（4）OpenSent：BGP发送OPEN分组给对方之后，BGP在这一状态下等待OPEN的回应分组，如果回应分组成功收到，BGP状态变为OpenConfirm，并给对方发送一条Keepalive分组，如果没有接到回应分组，BGP状态重新变为Idle或是Active。

（5）OpenConfirm：这时，距离最后的Established状态只差一步，BGP在这个状态下等待对方的Keepalive分组，如果成功接收，状态变为Established；否则，因为出现错误，BGP状态将重新变为Idle。

（6）Established：这是BGP对等体之间可以交换信息的状态，可交换的信息包括UPDATE分组、KeepAlive分组和Notification分组。

建立IBGP邻居

IBGP运行在AS内部，不需要直连。IBGP有水平分割，建议使用Full Mesh，由于Full Mesh不具有扩展性，为了解决IBGP的Full Mesh问题，使用路由反射器（RR）和联邦两种方法来解决。主要减少了backbone IGP中的路由。

可以使用下面两种方法来建立IBGP邻居：

（1）邻居之间可以通过各自的一个物理接口建立对等关系，该对等关系是通过属于它们共享的子网的IP地址来建立的。

（2）邻居之间也可以通过使用环回接口建立对等关系。

在IBGP中，由于假定了IBGP邻居在物理上直接相连的可能性不大，所以将IP分组头中的TTL域设置为255。

建立EBGP邻居

EBGP运行在AS与AS之间的边界路由器上，默认情况下，需要直连或使用静态路由，如果不是直连，必须指EBGP多跳。

可以使用下面两种方法来建立EBGP邻居：

（1）邻居之间可以通过各自的一个物理接口建立对等关系。

（2）邻居之间也可以通过使用环回接口建立对等关系。

路由器

路由器是计算机网络中重要的一个环节，分为模块化和非模块化两种类型。模块化结构的路由器的扩展性好，支持多种端口类型（如以太网接口、快速以太网接口、高速串行口等），并且各种端口的数量一般是可选的，但价格通常比较昂贵。固定配置的路由器扩展性差，只能用于固定类型和数量的端口，但价格低廉。

在选择路由器产品时，应多从技术角度来考虑，如可延展性、路由协议互操作性、广域数据服务支持、内部ATM支持、SAN集成能力等。另外，选择路由器还应遵循标准化原则、技术简单性原则、环境适应性原则、可管理性原则和容错冗余性原则等。特别是对于高端路由器，还应该更多地考虑是否和如何适应骨干网对网络高可靠性、接口高扩展性以及路由查找和数据转发的高性能要求。高可靠性、高扩展性和高性能的“三高”特性是高端路由器区别于中、低端路由器的关键所在。从技术性能上考察路由器产品，一般要考察路由器的容量、每秒钟能处理多少数据包、能否被集群等性能问题，还要注意路由器是否能够提供增值服务和其他各种服务。另外，在安装、调试、检修、维护或扩展网络的过程中，免不了要给网络中增减设备，也就是说可能会要插拔网络部件。那么路由器能否支持带电插拔，也是路由器产品应该考察的一个重要性能指标。

总的来说，路由器的主要性能指标有设备吞吐量、端口吞吐量、全双工线速转发能力、背靠背帧数、路由表能力、背板能力、丢包率、时延、时延抖动、虚拟专用网支持能力、内部时钟精度、队列管理机制、端口硬件队列数、分类业务带宽保证、资源预留、区分服务、CIR、冗余、热插拔组件、路由器冗余协议、基于Web的管理、网管类型、带外网管支持、网管粒度、计费能力、分组语音支持方式、协议支持、语音压缩能力、端口密度、信令支持等。

自治系统

事实上，因特网就是由自治系统（Autonomous System，AS）构成的，而每个自治系统又由很多路由器构成。从路由的角度看，拥有同样的路由策略、在同一管理机构下的由一系列路由器和网络构成的系统称为AS。一个AS拥有独立而统一的内部路由策略，它对外呈现一致的路由状态。每个AS都有一个唯一的16位编号（未来会扩展到32位），即AS号，AS号由因特网注册机构IANA分配。

链路

链路（link）指的是从发信点到收信点（即从信源到信宿）的一串结点和线路。链路通信是指端到端的通信。

计算机网络从逻辑结构上可以分成两部分：负责数据处理、向网络用户提供各种网络资源及网络服务的外层用户资源子网和负责数据转发的内层通信子网。通信子网由分组交换结点（简记为R）及连接这些结点的链路组成，负责在主机（Host，H）间传输分组。资源子网由连在网上的主机构成，为网上用户提供共享资源，入网途径和方法。局域网中的每台主机都通过网卡连接到传输介质上，网卡负责在各个主机间传递数据，显然，网卡和传输介质构成了局域网的通信子网，而主机集合则构成了资源子网。用户子网指的是由主计算机、终端、通信控制设备、连网外设、各种软件资源等组成。通信子网分为点对点通信子网和广播式通信子网。它主要有三种组织形式：结合型、专用型和公用型，如下图所示。

网络的组织形式

计算机网络也可以看作是在物理上分布的相互协作的计算机系统。其硬件部分除了单体计算机、光纤、同轴电缆以及双绞线等传输媒体之外，还包括插入计算机中用于收发数据分组的各种通信网卡（在操作系统中，这些网卡不当成一种外部设备），把多台计算机连接到一起的集线器（hub，该设备近年正逐步被相应的交换机取代），扩展带宽和连接多台计算机用的交换机（switch）以及负责路径管理、控制网络交通情况的路由器或ATM交换机等。其中路由器或ATM交换机是构成广域网络的主要设备，而交换机和集线则是构成局域网络的主要设备。这些设备都可看作一种专用的计算机。

综上所述，计算机网络是一个由不同传输媒体构成的通信子网，与这个通信子网连接的多台地理上分散的具有唯一地址的计算机，将数据划分为不同长度分组进行传输和处理的协议软件以及应用系统所组成的传输和共享信息的系统。

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