动态路由协议工作原理介绍(6)

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N1 N2N3N4 图2.3 交换所有的选路更新

在一对BGP路由器之间，路由以UPDATE报文通告。UPDATE报文其中包括一个〈长度，前缀〉数组的列表，它表示通过每个系统可到达的目的地的列表。UPDATE报文还包括路径属性，诸如某个特定路由的优先级别的信息。

如果信息改变了，例如一个路由难以到达或有了更多的路径，BGP就会通过撤销无效路由注入新的选路信息，来告知它的相邻体。如图2.4所示，撤销的路由是UPDATE报文的一部分。它们是不能再供使用的路由。图2.5表示了稳定状态的情形：如果没有发生路由改变，路由器只交换KEEPALIVE数据包。

N1 N2 取消N1 N3 N4 2.2.2.2 1.1.1.1 N1 N2N3 N4 N3N4 N1 N2 图2.4 N1出了问题，局部更新被发送

N3 N4 N2 2.2.2.2 1.1.1.1 N2N3 N4 N3N4 N2 图2.5 稳定状态：N1仍然中断

KEEPALIVE报文在BGP相邻体之间周期地发送，以确保连接保持有效。KEEPALIVE数据包（每个数据包19字节）不会导致路由器CPU或链路带宽的紧张，因为它们只占用最小的带宽（大约2.5bit/s，每周期60s）。

BGP保存了一个表格的版本号，以便跟踪BGP路由表的情况。如果表格改变了，BGP就增加表格的版本。表格版本的迅速增加通常表示网络的不稳定。 BGP报文报头格式

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BGP报语言报头格式是一个16字节的标记字段，跟着是2字节的长度字段和1字节的类型字段。图2.6表示了BGP报文报头的基本格式。

0 7 15 23 31

标记

长度 类型

图2.6 BGP报文头格式

报头后面接或不接数据部分都可以，这要依据报文的类型而定，例如DEEPALIVE报文，只需要报文报头，没有跟着的数据。标记字段可以用来鉴别进入的BGP报文或者检测两个BGP对等体间同步的丢失。标记字段可有两种格式：

·如果报文类型是OPEN或者这个OPEN报文没有鉴别信息，标记字段必须全为“1”。

·否则，标记字段会基于所使用的鉴别技术的一部分被计算。

长度表示整个BGP报文包括报头的长度。最短的BGP报文不会小于19字节（16+2+1），不会大于4 096字节。

类型表示了报文的类型，有以下几种可能： ·OPEN ·UPDATE

·NOTIFICATION ·KEEPALIVE

1.7. EGP

1.7.1. 给体系结构模型增加复杂性

原始的核心路由器系统在Internet网仅有一个主干网的那段时期得到了发展。提出核心体系结构的部分动机就是提供局域网与主干网的连接。如果一个互连网络仅由一个主干网以及与之相连的局域网组成，就不需要更进一步的结构。每个路由器知道与自己相连的唯一的本地网络，通过在主干网上与其他路由器通信也能知道其他网络的情况。不幸的是，除非互连网络的范围很小，让所有的路由器直接参与选路更新协议的能力就显得不足。第一、即使每个连接到这个互连网络

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上的网点仅有一个本地网络，核心体系结构也是不合适的因为它不能扩展到能适应任意数量的网点。第二、许多网点使用多个局域网，并用多个路由器相互连接。由于一个核心路由器在每一个网点上与一个网络相连，核心路由器就知道那个网点中的一个网络的情况。第三、一个大型的互连网络是把独立管理的网络群互连起来的。选路体系结构必须为每个群提供独立的控制进行选路和接入。 1.7.2. 一个其本思想：额外跳

由一个或多个主干网组成的互连网络体系结构，这些主干网被一个核心路由器所包围。我们考虑到把核心系统当做一个集中式选路机制，那些非核心路由的路由器可以把数据报交给核心系统来投递。不能随意地扩展一个单独的主干网。在互连网中的核心路由器比网络少，因此必须改变关于核心体系结构的观念，否则选路将得不到最佳。为了说明为什么是这样，图例3.1：

图3.1 额外跳的问题。连接到主干网的非核心路由器 必须从核心路由器获得路由知识以便优化选路

图中核心路由器R1和R2相应地与局域网1和2连接。它们之间可以交换选路信息，所以它们都知道怎样到达这两个网络。假设非核心路由器R3把核心路由器当做一个投递系统，并选择其中一个核心路由器，如R1便把所有发给不直接相连的网络上的数据报，都送交这个路由器由它来转发。现在R3把发给网络2的数据报，通过主干网送到所选的核心路由器R1，R1接着就必须将此数据报通过主干网送到R2。当然，传输的最佳路由是R3把发给网络2的数据报直接送给R2。请注意，选择哪个核心路由器并不重要。只有在所选择的核心路由器正好与数据报要发给的网络直接相连时才能得到最佳解，其他情况都要通过主干网路由器转发，因此在路由中就增加了一个额外跳（extra hop）。同时还要注意到，核心路由器不能用ICMP重定向报文来通知R3其路由有错，因为ICMP重定向报文只能发到初始源站而不是发到中间的路由器。

我们把图3.1中选路的反常现象称为额外跳的问题。要解决这个问题需要改变我们关于核心体系结构的观念：若把核心系统当做一个中央路由器，则对于大多数的通信流量会引起额外跳的问题。需要建立一个机制，它允许非核心路由器从核心路由器处得到路由信息，以便选择最佳的主干网路由。

允许一个网点拥有多个网络和路由器，就意味着核心系统将不能与所有网络直接相连，因而需要增加一个机制使得核心系统能得到不与之直接相连的网络的信

本地网1 R1 核心路由器 R3 非核心路由器 主干网络 R2 核心路由器 本地网2 http://www.2002china.com

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息。例如图3.2中的网络和路由器集合就不直接连到核心系统。我们可以把这种情况想像成一个公司或大学内部的网络进行互连，每个网络与一栋大楼或一个部门对应。

主干网络 R1 1 本地网1 R2 本地网2 R3 本地网3 R4 本地网4

图3.2 多个网络和路由器与单个主干网相连的例子。需

要一个机制把附加的这些本地网络的可达信息送给核心系统

假设该网点刚刚安装了本地网络4并获得其互连网络地址。设路由器R2，R3和R4拥有全部四个本地网络的路由信息，并假定默认路由是把所有其他的通信量送到核心路由器R1。直接与本地网络4相连的主机相互之间可以通信，在该网络上的其他路由器可以把分组送给其他主干网网点。但是由于路由器R1仅仅与本地网络1相连，它并不知道本地网络4的情况。那么从核心系统的角度来说，本地网络4是被本地网络1隐藏起来了。下面这一点很重要：

由于单个网点可以具有任意复杂的结构，核心系统不可能与所有的网络相连。需要一个机制让非核心的路由器把隐藏的网络的情况通知给核心系统。

请记住，除了要把隐藏网络的信息提供给核心系统，我们还需要允许非核心路由器从核心路由器处得到选路信息的机制。在理论上，一个机制应能解决这两个问题。建立这样的机制是很复杂的。敏感的问题就是职责和能力。到底由谁负责通知核心系统？如果我们决定让某个路由器去通知核心系统，那么谁有能力办到呢？再研究刚才举的这个例子。路由器R4是距本地网络4最近的路由器，但是它距最近的核心路由器还有2跳。因此R4必须依赖R3才能对发到网络4的分组选路，即R4不能仅靠自己来保证本地网络的可达性。路由器R3到核心路由器还有1跳，它可以负责分组的传送，但是它并不与本地网络4直接相连。所以让R3负责检测网络4的可达性也不行。要解决这个两难问题就需要引入新的概念。下面将研究这一概念以及建立在此概念的一个协议。

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1.7.3. 自治系统的概念

应该由哪个路由器负责与核心系统进行可达信息的通信呢？这个难题是来自于我们仅仅考虑了互连网络选路体系结构而没有考虑管理机构的作用。在主干网的网点可以具有复杂的本地结构的情况下，像图3.2中那样的网络互连不应该看作多个独立的网络，而应看作一个独立的组织，那些网络处于这个组织的控制之下。由于这些网络和路由器都在单独的管理机构控制之下，这个机构就要负责保证其内部的路由信息的一致性和可用性。另外，管理机构还要选择其内部的一台机器负责向外界提供网络的可达信息。在图3.2的例子中，由于路由器R2、R3和R4处于同一管理机构的控制之下，管理机构指定R3来通告网络2、3、4的可达信息（我们认为核心系统早就知道网络1的情况，因为有一个核心路由器直接与之相连）。

从选路的角度来说，处于一个管理机构控制之下的网络和路由器群组称为一个自治系统(autonomous system)。在一个自治系统内的路由器可以自由地选择寻找路由、广播路由、确认路由以及检测路由的一致性的机制。在这样的定义下，核心路由器自己也构成一个自治系统。我们说过原先的Internet网的核心路由器使用GGP来进行通信，而后来改为使用SPREAD。这个改变并不影响其他的自治系统。

自治系统的思想在概念上说是图3.2中描述的那种体系结构的直接而自然的派生物，只需把局域网换成自治系统即可。图3.3表述了这个思想。

主干网络 R1 R2 R3 自治 系统1 自治 系统2 自治 系统3

图3.3 自治系统与主干网相连的互连网络体系

结构。每个自治系统包括处于一个机构管

理之下的多个网络以及路由器

为了能通过Internet到达隐藏在自治系统中的网络，每个自治系统必须把自己的网络可达信息传播给其他自治。虽然在核心体系结构中可以把路由通告送给任一个自治系统，但是每个自治系统有必要把自己的信息传送给某个核心路由器。有可能存在若干路由器，每个负责通知一个网络子集合。

我们对自治系统的定义可能有点含糊不清，但是在实践中自治系统之间的划分

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