Section 5 网络层：控制平面

中科大郑烇、杨坚老师《计算机网络》笔记

5.4 ISP之间的路由选择

平面路由
- 一个网络中的所有路由器的地位一样（在一个平面）
- 通过LS、DV等算法，所有路由器都要知道其他所有路由器（子网）的路径
- 平面路由的问题
  - 规模巨大的网络中，路由信息的存储、传输和计算代价巨大
  - 管理问题：不同网络不同管理形式；对外网隐藏网络细节
层次路由
- 将互联网分成自治系统AS
- AS内部路由：Intra-AS Routing Protocol（RIP、OSPF、思科IGRP等）
  - 网关路由器连接其他AS
- AS之间路由：外部网关协议 Inter-AS Routing Protocol
- 解决了规模问题（具有可扩展性，性能下降比较缓慢）和管理问题
AS间的路由：Border Gateway Protocol（BGP）
- BGP提供给每个AS的方法
  - eBGP：从相邻的ASes那里获得子网可达信息
  - iBGP：将获得的子网可达信息传遍到AS内部的所有路由器
  - 根据子网可达信息和策略来决定到达子网的“好”路径
  - 采用改进的DV算法（包括到达各个目标网络的详细路径信息）
- BGP基础
  - BGP会话：两个BGP路由器在一个半永久的TCP连接上交换BGP报文：通告（BGP advertisement）向不同目标子网前缀的“路径”
    - 通告一个子网前缀: prefix + attributes
    - 两个重要属性：AS-PATH和NEXT-HOP
  - 基于策略的路由
    - 当一个网关路由器接收到了一个路由通告,使用输入策略来接受或过滤（accept/decline），e.g. 不想经过某个AS，转发某些前缀的分组，已经有了一条往某前缀的偏好路径
  - BGP通告：通告所经过的AS列表，目的是检测环路/多路径选择，转发前加上自己的AS号
- BGP报文
  - 使用TCP协议交换BGP报文
  - BGP报文
    - OPEN：打开TCP连接，认证发送方
    - UPDATE：通告新路径 (或者撤销原路径)
    - KEEPALIVE：在没有更新时保持连接，也用于对OPEN请求确认
    - NOTIFICATION:报告以前消息的错误，也用来关闭连接
- BGP路径选择
  - 路由器可能获得一个网络前缀的多个路径，自定义方案打分
    - 可能的方案：本地偏好值属性、最短AS-PATH、最近的NEXT-HOP路由器（热土豆路由：有人给你了一个热土豆，你就找代价最低的一个邻居赶紧丢出去）、附加的判据（使用BGP标示）
为什么内部网关协议和外部网关协议设计不同？
- 策略
  - Inter-AS：管理员需要控制通信路径，谁在使用它的网络进行数据传输
  - Intra-AS：子网管理者，所以无需策略，尽可能地利用资源进行快速路由
- 规模
  - Inter-AS：必须考虑规模问题，以便支持全网的数据转发
  - Intra-AS：规模可控（如果AS太大，可将此AS分成小的AS）
- 性能
  - Inter-AS：策略可能比性能更重要
  - Intra-AS：关注性能