简介
我们将网络世界的物理设备抽象为三种：计算节点，交换节点和路由节点，路由节点之间也有数据通信，本文主要讲下路由协议BGP。
主要内容 基于 BGP漫谈 整理。
写文本的初衷是为了熟悉calico，因此会带有calico 相关内容。
路由协议划分
- AS（Autonomous system）：自治系统，指在一个（有时是多个）组织管辖下的所有IP网络和路由器的全体（破除偏见：AS 不只有一个路由器）。对于互联网来说，一个AS是一个独立的整体网络。每个AS有自己唯一的编号，联通的AS号是9800。
- 内部网关协议IGP，在一个AS内部所使用的一种路由协议，代表的实现有RIP和OSPF（主要是OSPF）
- 外部网关协议EGP，在多个AS之间使用的一种路由协议，现在已经淘汰，被BGP取而代之。
- 但是BGP也可以应用在一个AS内部。因此BGP又可以分为IBGP（Interior BGP ：同一个AS之间的连接）和EBGP（Exterior BGP：不同AS之间的BGP连接）。IGP的协议是针对同一个AS网络来设计的，一个自治网络的规模一般都不大，所以设计的时候就没有考虑大规模网络的情况。而当一个自治网络足够大时，OSPF存在性能瓶颈。BGP本身就是为了在Internet工作，其设计就是为了满足大型网络的要求，所以大型私有IP网络内部可以使用IBGP。
- 总的来说，这几类路由协议，小规模私有网络IGP，大规模私有网络IBGP，互联网EBGP。
BGP 的产生
- 背景：自己有一个局域网(命名为LAN—A)/云环境，一个路由器（命名为router-A）
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若LAN—A里的主机想上外网/对外提供服务，向ISP（比如联通）申请一个公网ip，局域网主机可以通过router-A的NAT/PAT（Network / Port address translation）将自己的私网IP转换成这个公网IP，router-A上 将ISP router的地址设为默认路由。这样地址转换之后的IP包都发送到了ISP，进而发送到了互联网（这也是我们家用路由器能让家里的设备上网的原理），就可以上网了。粗略的说，此时的LAN-A只是 联通网络的一部分
- 原来公司的服务就是这么上网的
- NAT 最初是 路由器的功能，docker 只是借用
- 若提供的对外服务非常多，同时既想访问联通、又想访问电信网络，但联通没那么多公网ip，那么向IANA 申请自己的公网ip池，组建自己的AS。此时，联通或者电信怎么知道申请的公网IP是什么？router-A的默认路由该设置到联通的ISP路由器，还是电信的？
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通过BGP，可以将router-A的路由信息发送到联通，电信，这样ISP就知道了改如何访问自己的公网ip，也就是说我们普通的使用者通过ISP，能访问到LAN-A的主机。另一方面，通过在LAN-A运行BGP服务，可以管理router-A的默认路由。此时的LAN-A已经是 跟联通电信平起平坐的大网络了 。当然，这只是理论上，国内公有云也是要租公网ip的。
tips
calico Router reflection(RR) 模式介绍及部署
同一个AS内，设备之间的邻居叫做IBGP（Interior BGP）邻居，不同AS间，设备之间的邻居叫做EBGP（Exterior BGP）邻居。运行BGP的设备叫做BGP发言者（BGP Speaker），相互之间称作BGP对等体（BGP peer）。AS 内部可以有多个 BGP speaker
AS 内部的 BGP Speaker 之间有两种互联方式（也就是ibgp）:
- 全互联模式模式
- Router reflection(RR) 模式
BGP的邻居关系（或称通信对端/对等实体）是通过人工配置实现的，对等实体之间通过TCP（端口179)会话交互数据
网络中有一堆的bgp speaker
- a bgp speaker 需手动配置 与b speaker 配对，两者以bgp 协议沟通，不配置则不连通
- 当bgp 协议应用到AS 内的多个路由器/speaker 时，ebgp speaker 默认通告所有 路由 给 peer speaker 的规则就有问题。 在ibgp内，speaker a 连通b，但a不会 把知道的所有路由（主要是AS 内部的路由）都跟b 讲。
- route reflector 可以无条件转发路由，它 和 bgp peer 不是一个东西，甚至可以部署在一个完全独立的机器上，不跑任何服务，只跑route reflector。route reflector 以 bgp 协议与 speaker 沟通，可以视为一个特别的“bgp speaker”。
- 小结：无论情况多么复杂，本质都是一堆bgp speaker 在沟通路由，连通关系手动配置或通过route reflector，是否是同一个AS 影响了speaker 之间的通告规则。
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现实世界的AS 划分一般人没机会操作，对于虚拟环境的AS 划分
- 一个主机（及其连接的所有虚拟机）一个AS，还是一个tor 一个AS，亦或整个数据中心都是一个AS。考量的点包括 物理环境是否支持，比如有的tor 交换机不支持bgp
- AS 内如何 bgp speaker 通过何种方式 通信
BGP在进行路由通告的时候，需要遵循以下原则：
- 多条路径时，BGP Speaker只选最优的给自己使用（负载均衡和FRR除外）。
- BGP Speaker只把自己使用的路由（最优路由）通告给相邻体。
- BGP Speaker从EBGP获得的路由会向自己所有BGP相邻体通告（包括EBGP和IBGP）。
- BGP Speaker从IBGP获得的路由不向自己的IBGP相邻体通告（反射器除外）。
- BGP Speaker从IBGP获得的路由是否通告给自己的EBGP相邻体要根据IGP和BGP同步的情况来决定。
- 当收到对端的refresh报文并且本端邻居支持refresh能力，BGP Speaker将把自己所 有BGP路由通告给对等体。
- GR过程中，主备倒换方在GR结束时BGP Speaker会把自己所有BGP路由通告给对等体。
这些规则的来龙去脉 参见 BGP Basics: Internal And External BGP
BGP 协议特点
- 应用层协议，基于tcp。其它路由协议还到不了传输层，传输机制及单次数据量都赶不上tcp。这是BGP 适合大规模网络环境的重要原因。
- BGP: 一个更像应用程序的路由协议BGP工作于TCP 179号端口，与其说是路由协议，不如说是一个应用程序，一个用来互相分发路由信息的应用程序。tcp 是两个主机的通信，我们将运行 BGP 服务的主机/路由器成为 BGP router，与之相对的tcp 对端称为bgp peer（可以看到，peer是一个相对概念）。每个BGP router在收到了peer传来的路由信息，会根据policy 丢弃或存储在自己的数据库。
- BGP 协议有点像http2协议，有Open、Update、Notification和Keepalive几种类型，每种类型有自己的格式。BGP Open 数据，由于是发送的第一个包，因此就是一些配置信息。包括自身的AS号，BGP连接的超时时间（hold time），BGP id。
- BGP连接后的首次Update会交换整个BGP route table，之后的Update只会发送变化了的路由信息。
- RIP 路由信息中的路径是路由器地址链 (router1 -> router3 -> router2)，BGP 路由信息中的路径是AS 地址链（AS2 -> AS1）