BGP负载均衡技术在骨干网的应用

冯振

摘 要 在骨干网层面互联网数据的高速转发主要由路由器来实现，路由器的主要作用就是路由选择和转发，从而实现多个网络之间的数据传递。本文分析了网关协议IGP与EGP的区别，BGP路由协议的应用，以及基于BGP路由的负载均衡原理，并从实际应用中给出了应用效果。

【关键词】BGP；骨干网；路由选路

当今的互联网，在骨干网层面，主要由路由器来完成数据的高速转发，而路由器的主要作用就是路由选择和转发，从而实现多个网络之间的数据传递。路由器之所以能够进行路由选择，是因为运行了路由协议，而路由协议分为静态路由协议和动态路由协议。

1 IGP与EGP的区别

大的ISP的网络可能含有上千台路由器，而小的网络通常具有十几台路由器，每个ISP管理自己的内部网络，一般称为一个管理域或者自治域。不同的自治域之间通过EGP协议来交换路由信息，同一个自治域内部通过IGP来交换路由信息，即IGP 负责一个路由域内路由的路由协议，称为域内路由协议（Interior Gateway Protocol，IGP），它的作用是确保在一个域内每个路由器均遵循相同的方式表示路由信息，并且遵循相同的发布和处理信息的规则。域内路由协议有：RIP、OSPF、IGRP等。EGP负责在自治系统之间或域间完成路由和可到达信息的交互，称为域间路由协议（Exterior Gateway Protocol，EGP）。域间路由协议主要就是BGP。

2 BGP路由的应用

BGP协议特别是BGP-4，由于能处理聚合（采用CIDR无类域间路由技术）和超网（supernet）的功能，为互联网提供可控制的无循环拓扑，在互联网上被大量使用。BGP协议分为EBGP和IBGP，EBGP —— （External Border Gateway Protocol） 外部边界网关协议，用于在不同的自治系统间交换路由信息。 IBGP——内部BGP协议（IBGP）的主要作用是向你的内部路由器提供更多信息，用于同一个自治域内部。IBGP路由器特性之一是不会A路由器不会把从B路由器学到的路由信息传递给C路由器，所以，每一台路由器为了学习到全部的路由表，必须以全网状结构相连，以防止路由环，而使用路由反射器可以解决这一问题。

3 基于BGP路由的负载均衡

BGP因为其开放和强大的路由收敛和聚合能力成为骨干网上最重要的路由协议，但是，因为其选路规则，也会来带来一些负载均衡的问题，本文主要说明BGP的选路规则和其所面临的负载均衡问题，以及通过虚拟下一跳技术解决此问题的可行性。

3.1 路由选路规则

BGP的选路主要有5条规则，按顺序依次为：

（1）weight先比较管理权重（越大越优先），这个参数本地有效。虽然Weight属性是Cisco私有的，但是很多厂商也是内置该属性（但无法显示及修改），这样就保证了本地始发的路由是最优先的，因为本地始发路由的Weight为32768，从其他BGP Peer学习过来的路由的Weight为0.

（2）local-pref本地首选项（越大越优先），这个参数在本AS内传递。Local Preference属性只能在IBGP Peer之间传递，如果在EBGP Peer之间收到的路由的路径属性中携带了Local Preference，则会触发Notifacation报文，造成会话中断。

（3）路由器本地始发的路径优先。本地始发的路径特点是next-hop为0.0.0.0，weight为32768。可以使用不同的方式比如network或redistribute等，那么这些方式之间是存在优先顺序的原则：network>redistribute>aggregate，但该原则是不会作为BGP路由选路策略的。

（4）具有最短AS-path路径（就是AS-PATH中AS最少的优先）的路由优先。但是可以配置bgp bestpath as-path ignore来忽略这一步。注意：在做聚合路由时，使用as-set后产生的AS-Path列表中的{}里的AS号长度只算一个AS号的长度；而在联盟内的AS-Path列表中的（）的AS号长度不做计算依据！不同方向的route-map对于插入的AS号的位置是不同的。

（5）比较origin属性，具有最低origin源码。三种不同的Origin属性的优先顺序：IGP>EGP>incomplete，Origin属性会一直在BGP路由中携带。很少使用设置Origin属性作为BGP路由选路策略。

3.2 技术原理

利用地址宣告属性实现的负载均衡只是一种相对的均衡，没有办法实现对某一个独立的IP地址做到完全的负载均衡，这种方案也没有办法完全利用所有的互联电路资源，特别是会影响城域网内部的流量。

那么，既然不能实现完全的负载均衡，是因为两台CR的IP地址不同，那么能不能将两台物理设备隐藏为一台逻辑设备，是骨干网认为该城域网在逻辑上只有一台路由与之互联呢。使用虚拟下一跳技术，完全可以将城域网核心由两台物理设备，逻辑上隐藏成一台设备。

3.3 实现效果

某城域网于2010年起尝试通过CIDR 地址块均分劈半引导的方式，均衡集团回省内的流量，取得了一定得效果，部分省内客户业务流量从集团AR2-省内CR2-省内AR2-SR/BRAS，但由于各个地市地址使用分配上与省内向集团通告的CIDR 地址段并不一致，还有就是专线、IDC、XDSL 各类客户流量模型上存在着差异等，导致省内CR1 到AR1 与省内CR2 到AR2 链路之间的流量比例只有6：4这样的使用比例，而城域网内的SR 及BRAS双上行链路流量比例只有7：3，分公司扩容BRAS上行板卡时只选择占70%比例的一侧。虽然有所改善，但资源的利用率同样得不到很好的使用。

后来对城域网又进行了一次改造，使用了虚拟下一跳技术，将地市汇聚设备由两台物理设备，逻辑上隐藏成一台设备，其本质是将汇聚层设备的功能由BGP省内地址通告、BGP集团通告及流量引导，BGP省内流量引导，修正成BGP省内地址通告、BGP集团策略（med 属性）通告及流量引导，IGP省内流量引导，利用IGP 替代BGP无法很好实现的流量负载均衡。

参考文献

[1]冯小欧.BGP流量负载分担规划[J].河南广播电视大学学报，2011（01）.

[2]邓炜，赵武，范春湘.利用BGP虚拟下一跳技术实现IP骨干网流量负载均衡[J]. 电信工程技术与标准，2009（08）.

作者单位

亳州职业技术学院 安徽省亳州市 236800