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IP骨干网BGP路由协议的扩展性

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1;制约BGP扩展性的几个问题
BGP是目前应用在因特网上的IP网络互联协议，为运营商之间的互联提供了稳定而安全的路由协议，具有丰富的路由控制机制 。;为了更好地控制路由策略，当前大部分的运营商均将BGP部署到骨干路由器 。随着网络的不断扩展、路由器数目的增多以及路由信息条目的激增，解决BGP的扩展性问题变得越来越重要 。
目前BGP的扩展性面临如下几个问题 。
（1）I-BGP的Full-Mesh问题
BGP路由协议分为I-BGP和E-BGP两个部分 。I-BGP用于自治域内的路由器之间，E-BGP用于自治域间的路由器之间 。为了防止产生环回路由，BGP协议要求一个路由器通过I-BGP学到的路由，不再向其他I-BGP邻居广播，所以一个自治域内所有参加I-BGP协议的路由器都要与其他路由器建立会话，从而保证路由信息能够正确地广播到每一个路由器 。依照这个原则，一个自治域内总的I-BGP会话数为N×(N－1)/2;（N为运行I-BGP的路由器数），当N不断增大时，这个数字会大得惊人：如100台路由器，则会话数为4950 。这对网络设备而言是个非常大的负担，而且还将使网络的治理与配置变得异常复杂 。而骨干网通常由大量的运行I-BGP的路由器组成，因此，这个问题是否能够解决，直接影响到网络规模的大小 。
（2）更改路由策略时路由振荡的问题
BGP属于增量更新的路由协议，当有新的路由要发布时，路由器会向邻居发送Update信息，而假如要删除某条路由时，就会发送Withdraw信息 。BGP路由的Flap的定义是：当一条路由在被收回（Withdraw）后，又被广播（Update）出来，视为一次Flap 。由于任何一条路由的收回和更新都会导致一台路由器整个路由表重新计算，因此当Flap的情况比较多时，对路由器设备的负载将产生巨大的压力 。根据笔者在实际工作中的经验，一般情况下，一台高端路由器在计算BGP路由的时候，CPU的负载基本上在80%～90%左右，有时甚至达到100％，占用了几乎所有的CPU资源 。虽然目前大部分的高端路由器都将路由计算的模块与转发模块分布在不同的硬件上，来减少主CPU忙导致的路由器性能下降的问题，但是路由表的频繁变化和更新，对整个设备的运行还是有一定的影响的，而且这样的计算会随着路由的收回或广播，继续向自治域内部扩展，使内部的路由器产生同样的问题 。
（3）其他需要考虑的问题
除了上面的两个问题会导致对路由器资源过量消耗之外，还有其他的一些因素，如路由的数目、BGP路由表的大小和路由计算的方式等，同样也会影响路由器的性能 。
另外，网络越大，路由条目越多，配置和治理的工作也就越复杂，这就需要在网络设计的时候尽量简化配置，降低治理人员的工作强度，避免人为原因造成故障 。
2;如何解决制约BGP扩展性的问题
针对以上问题，介绍一些相关的解决方法 。
（1）解决I-BGP会话数瓶颈的方法
上面提到的I-BGP的会话数过多的问题，可以采取两种办法来解决：
1）联盟的方法（Confederations）
联盟的工作原理是：将原来一个自治域的网络分成多个子自治域，通过Confederations;id将原AS号配置到每个路由器上 。这样有两个好处：一是可以保留原有的I-BGP属性，包括Local;Preference、MED和NEXT_HOP；二是能在Confederations的功能中自动实现，无需治理员在网络的出口处配置过滤内部AS号信息的操作 。
2）路由反射器（Route-Reflector）
采用路由反射器是目前应用最广泛的方法，较之前面联盟的方法，具有更好的扩展性 。路由反射器的工作原理是：将一个自治域内的路由器分成几个Cluster，每个Cluster由Reflector和Client组成 。Reflector之间形成Full;Mesh，运行常规的I-BGP；Client只与Reflector运行I-BGP，对于Client来说，Reflector只是普通的邻居而已，Reflector则扮演了路由集散地的角色，将从其他Reflector学到的I-BGP路由转发给Client，同时，将从Client学到的I-BGP路由转发给Cluster内的其他Clients和Cluster外的其他Reflector，再借由Reflectors广播到其所在的Cluster 。在实际的网络中，为了提高冗余度，通常一个Client与多个Reflector建立邻居关系，而且不局限于Client所在Cluster的Reflector 。

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