BGP在Ipv6过渡阶段的应用

BGP在Ipv6过渡阶段的应用邓冬平摘要Ipv6是下一代互联网的核心协议，从Ipv4网络迁移到Ipv6网络需要一个长时间的过渡阶段。BGP是目前Ipv4网络域间路由采用的主要路由协议，BGP具有良好的扩展能力，能够支持Ipv6过渡阶段的不同应用需求。本文分析了Ipv6过渡阶段中BGP协议的多种应用环境。BGP及其扩展边界网关协议(BGP)是目前IP网络中应用广泛，并且也是唯一的域间路由协议，目前协议版本号是4(即BGP4)。BGP4最早由RFC1771描述(1995年)，在2006年则发布了BGP的最新描述RFC4271。在此期间的十几年内，随着BGP的广泛应用，各种各样的扩展功能被加入到BGP中。对BGP的扩展分为两个大的方面：一个方面是对性能的增强(比如反射器，自治系统联盟，路由过滤，平稳重启，聚合)，另一个方面是对功能的增强(多协议支持)。在功能方面，RFC2858为BGP引入了多协议扩展(MBGP)，从而大大扩展了BGP的使用范围。现在，BGP已经不局限于Ipv4路由的交换，它能够支持BGP/MPLSVPN，KompellaMPLSL2VPN，组播拓扑通告，以及Ipv6路由交换。BGP具有很多独特属性：使用TCP连接提供可靠的路由信息发布，不需要周期性更新和额外的确认。采用距离矢量方法，路由计算简单。路由更新采用增量更新，只更新发生变化的路由，减小了路由更新开销。强大的路由控制能力(LOCAL_PREF,MED，聚合，团体属性)，能够进行动态的策略路由。具有较好的可伸缩性(路由反射器，自治系统联盟)，能够适应不同的网络规模。BGP的基本工作过程如下：1两个BGP实体间建立TCP连接，通过Open消息协商属性，协商成功则建立BGP邻居关系，并周期性发送Keepalive消息保持邻居关系。2在BGP邻居建立时一次性交换路由信息。3路由发生改变时发送Update消息更新路由。BGP使用TCP来传输协议消息，而TCP本身属于传输层机制，能够在Ipv4和Ipv6上运行，和底层IP版本无关。BGP的传输机制和MBGP能力结合起来，使得BGP承载的信息与网络层无关，比如，能够通过Ipv4网络传递Ipv6路由，也能够通过Ipv6网络传递Ipv4路由。这一能力决定了BGP在Ipv6过渡阶段将起到重要作用，BGP可以用于单纯Ipv6环境，也可以用于Ipv4和Ipv6混合环境。Ipv6过渡阶段与BGP下一代互联网(CNGI)将采用Ipv6作为核心协议以替代目前的Ipv4。然而，互联网络的现状决定了Ipv6替代Ipv4的过程是平稳和漫长的。这个过程的第一步是利用Ipv4网络连接不同的Ipv6孤岛，第二步是大的Ipv6网络连接不同的Ipv4孤岛，最后，网络将完全使用Ipv6。可见，在Ipv6完全替代Ipv4之前，网络设备一个重要功能就是实现Ipv4和Ipv6的互通。当前互通应用主要有三类，即Ipv4和Ipv6网络的通信(NATPT，SIIT等)，Ipv6孤岛通过Ipv4网络的通信(各种隧道技术)，以及Ipv4通过Ipv6网络的通信(也是各种隧道技术)。在这三类应用中，Ipv4和Ipv6互通只需要一个网关设备，不需要BGP的参与；而隧道技术则至少需要一对隧道端点，可以采用BGP来建立隧道。BGP在纯Ipv6环境下协议操作过程和Ipv4环境下的过程基本一致，因此本文以下仅分析BGP在Ipv4/v6混合环境下的应用。以下的分析包括如何建立BGP会话以及如何使用BGP两个部分。混合环境下的BGP应用分析BGP可应用于跨越Ipv4网络的Ipv6互联和跨越Ipv6网络的Ipv4互联，这两种情况的原理基本一致，因此以下仅分析前一种网络环境下的应用。图1显示了这种应用的示意图，图中，R1和R4是纯Ipv6节点，而R2和R3则是双栈节点，R2和R3之间通过隧道技术提供两个Ipv6网络的互联。图1：跨越Ipv4网络的Ipv6互通在这个网络环境中，按照节点类型的不同，我们将BGP的使用分为以下几个情况来分析：纯Ipv6节点间应用BGP假定需要在R1和R4间使用BGP，则双方均采用Ipv6地址进行通信。此时，BGP协议消息在Ipv4网络看来就是普通的Ipv6数据，可以由隧道直接传输，BGP本身也不需要检测Ipv4的存在，这种情况实际上等同于纯Ipv6环境中的应用。纯Ipv6节点于双栈节点间应用BGP假定需要在R1和R3间使用BGP，R1采用Ipv6传输，而R3同时支持Ipv4和Ipv6，因此具有两种选择。根据网络过渡的基本原则，R3应采用和R1相同的传输技术，即Ipv6。此时，R1和R3间的BGP会话也等同于纯Ipv6环境中的应用。双栈节点间应用BGP-Ipv6假定R2和R3间需要建立BGP会话，则存在两种选择，即同时使用Ipv6地址，和同时使用Ipv4地址。R2和R3间使用Ipv6地址时，BGP的协议消息需要通过R2和R3间的隧道传输，本质上仍然是纯Ipv6环境的范畴，与上面的两种应用相同。双栈节点间应用BGP-Ipv4当R2和R3间采用Ipv4建立BGP会话时，情况与上述纯Ipv6环境有所不同。此时，BGP能够控制R2和R3间的隧道，因此，比单纯Ipv6环境中的应用更有意义。以下根据隧道类型不同分别进行描述1MPLS3层隧道(6PE)BGP可以在交换Ipv6路由的时候为此路由分配一个MPLS标记。比如，当R3向R2通告路由2000::/64时可以附加一个标记L。R2收到此更新后将生成一条2000::/64的路由，路由下一跳指向(R3,L)组成的一条MPLS3层隧道。此后，当R2转发2000::/64的数据时，将把Ipv6数据前填充MPLS标记L，并将此标记包发送到R3(可以采用MPLS或GRE来封装这个MPLS包)。这种技术被称为6PE。2MPLS2层隧道现有的BGP扩展能够实现VPWS/VPLS这样的2层服务，在这种应用中，R1和R4在IP层不识别R2和R3，对R1和R4而言，它们是直接连接的。R2将R1发送的2层包整个发送到R4。3Ipv6隧道现有的Ipv6隧道需要在隧道两个端点进行配置，所有参数都需要人工检查。BGP的扩展能力使得自动隧道成为可能，通信双方只需要在本地配置隧道参数，而使用BGP交换隧道信息，从而自动生成隧道。而BGP自身具有的各种属性能够对隧道建立进行监控，比如出现配置错误时能够给出告警。自动建立隧道能够极大减少隧道配置工作量，对Ipv6网络的演进具有推动作用。烽火网络对Ipv6的支持武汉烽火网络公司与2004年6月推出了从高端到低端的IPv6路由器产品，烽火网络公司最新的模块化路由操作系统软件平台MROS全面支持IPv4/IPv6双栈。MROS中的BGP协议实现了RFC2858规定的MBGP，能够支持纯Ipv6环境下的Ipv6路由交换，还支持MPLSL3VPN，6PE，VPWS/VPLS等MPLS隧道功能，能够很好地适应Ipv6应用过渡过程中的各个阶段。小结适应Ipv6过渡阶段中不同的网络环境和要求，并能够减少Ipv6部署的配置工作量。因此，BGP将在Ipv6的过渡过程中起到重要作用。薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿羁膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿腿节蒆羈芈莄蚁袄芈蒆蒄螀芇膆蚀蚆袃莈蒃蚂袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀莅蕿蚈衿蒇莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蚁羅芄蚄罿羄莆蒇袅羃蒈蚂螁羂膈蒅蚇肁芀蚁薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿羁膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿腿节蒆羈芈莄蚁袄芈蒆蒄螀芇膆蚀蚆袃莈蒃蚂袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀莅蕿蚈衿蒇莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蚁羅芄蚄罿羄莆蒇袅羃蒈蚂螁羂膈蒅蚇肁芀蚁薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃