作者簡介：肖宏輝，畢業于中科院研究生院，8年的工作經驗，其中6年云計算開發經驗，OpenStack社區積極活躍，有超過300個commit和超過30000行代碼的貢獻。目前關注SDN/NFV等虛擬網絡技術。本文所有觀點僅代表作者個人觀點，與作者現在或者之前所在的公司無關。

路由協議，套用IT里面的術語，實際上就是分布式數據庫系統，它包含了節點間的數據傳遞和節點內的數據處理。對于BGP來說，節點間基于TCP(端口179)的連接，在這個基礎上，可以構建AS間的EBGP，AS內的IBGP，IBGP有full mesh，BGP路由反射器等，這些都是BGP節點之間的連接方式，這次看看BGP router內部是如何處理數據。 

BGP是一種path vector路由協議，對比其他類的路由協議，path vector隨路由攜帶的輔助信息更多，處理也稍微復雜一些。BGP內部處理流程簡單的畫了一下，如下所示，各家的實際實現可能略有不同，但應該大同小異。 

在看這個處理流程前，先看看一些相關概念。

Path Attribute(PA)

Path對應的就是route，那顧名思義，這是BGP Route的一些參數屬性。Path Attribute是BGP的基礎組成元素，它貫穿了整個BGP 路由處理的過程。

首先，BGP節點間傳遞的BGP message就是由NLRI(Network Layer Reachability Information)和PA組成。這個可以從BGP Update Message看出來。如果只考慮IP路由，那么NLRI就是IP prefix。 

其次，BGP policy engine的處理是圍繞著Path Attribute展開的。第三，BGP best path selection，是根據PA做的算法。

Path attribute分為4類：

• Well-known Mandatory: 所有的BGP router必須識別這個屬性，并且所有的BGP Message必須包含這個屬性
• Well-known Discretionary: 所有的BGP router必須識別這個屬性，BGP Message可以不包含這個屬性
• Optional Transitive: BGP router可以不識別這個屬性，如果不識別直接無視這個屬性
• Optional Non-transitive: BGP router可以不識別這個屬性，如果不識別要將這條BGP Message丟棄

常見的BGP Path Attribute如下表所示： 

這里NEXT_HOP也屬于Path Attribute，BGP處理過程中可以修改NEXT_HOP。EBGP router默認會修改NEXT_HOP為自己，IBGP router默認不會修改NEXT_HOP，這在上一篇講過。

Routing Information Base(RIB)

RIB其實是設備商的術語。或許不太恰當，但是Global RIB可以對應操作系統里面的路由表。Global RIB和路由表都決定IP packet的三層轉發的路徑。RIB除了存放路由條目，還保存一些路由協議相關的輔助信息。除了Global RIB，每個路由協議都有自己的RIB，這樣，路由協議可以將一些生(Raw)數據與真正應用的數據進行隔離。BGP維護幾個RIB，包括了：

• BGP Adjacent In RIB：保存所有接收到的BGP Message，這里可能存在多條BGP Message指向同一個目的IP prefix
• BGP Local RIB：保存經過處理和運算得到的***BGP Message，對于同一個目的IP prefix，只存在一條***的BGP Message
• BGP Adjacent out RIB：保存將要發送給BGP Peer的BGP Message

BGP協議收發的數據不會直接寫到Global RIB里，而是放到了BGP自己的RIB里面，在適當的時候寫入Global RIB，前面說過，這樣可以實現數據隔離，有選擇的將BGP數據寫入主路由表。BGP的三個RIB保存著不同處理階段的BGP Message，為不同階段的操作提供數據。接下來過一下BGP路由處理過程。

Route Processing

1. BGP Adjacent in RIB 

這一步比較簡單，來者不拒，所有收到的BGP Message都存到了BGP Adjacent in RIB

2.Input Policy 

nput policy會完成兩部分工作，filtering和manipulation。

Filtering會根據Path Attribute過濾BGP Message，這里需要注意兩個內置的過濾，一個是判斷當前的AS是否在BGP Message的AS_PATH中，如果在的話，那么這是一條之前已經經過當前AS的Message，這條Message會被過濾。另一個會判斷BGP Message里的NEXT_HOP是否可達，如果不可達，那么這條Message會被標成Invalid，也會被過濾。除了內置的過濾，用戶(對，就是網工)和控制程序也可以添加過濾規則，例如通過route-map，access-list，distribution-list等。

Manipulation會修改BGP Message的Path Attribute，這樣可以控制后面的步驟，例如Best path selection。舉個例子，BGP Router從兩個鄰居收到同一個IP Prefix的BGP Message，那么可以通過修改某一個鄰居的BGP Message的PA，使得其中一條BGP Message在下一步中勝出。

3.Best path Selection 

Local Route是本地的并且希望通過從BGP發布出去的路由。例如思科的設備，通過network命令可以發布本地路由，也可以通過redistribution，將IGP的路由重分布到BGP。這些Local Route都將轉換成了BGP Message，和經過Input policy過濾和修改過的BGP Message，一起參與Best Path Selection。

Best Path Selection是一個根據Path Attribute運算，從指向同一個目的IP prefix的，多條BGP Message中選出一條***的過程。這個過程不復雜，但是比較繁瑣，相應的介紹也很多了，限于篇幅我就不展開了，感興趣可以看看思科的文檔BGP Best Path Selection Algorithm。

4.BGP Local RIB 

Best Path Selection能確保指向同一個IP prefix只有一條(其實也可以多條，取決于multipath)***的BGP Message，這些BGP Message會存到BGP Local RIB。接下來的處理會分兩條路徑。

***個是寫入到Global RIB，也就是全局路由表。當路由器中，沒有其他的路由協議生成了指向相同目的IP prefix的路由，或者有的話，該路由協議的Administrative Distance(AD)大于BGP的AD值，那么這個時候BGP Local RIB的路由才會寫入到Global RIB。EBGP的AD值是20，小于大部分路由協議，IBGP的AD值是200，大于大部分路由協議。

第二個是輸出到Output Policy，進而發往其他的BGP Peer。

這兩個路徑互不影響，就算BGP沒有競爭過其他路由協議，沒有將路由寫到全局路由表，也不影響路由傳遞給其他的BGP Peer。

5.Output Policy 

與Input Policy類似，這里也做filtering和manipulation。

Filtering會根據Path Attribute過濾BGP Message，可以自己定義，也有BGP程序自帶的過濾。還是以AS_PATH為例，如果目的BGP Peer的AS在BGP Message的AS_PATH中，那么這條BGP Message不會生成對應的發往該BGP Peer的BGP Message。

Manipulation會修改BGP Message的Path Attribute，例如修改MED值，進而生成發往BGP Peer的BGP Message。

經過Output Policy之后，一條BGP Message，會生成針對每一個可以送達的BGP Peer的，多條BGP Message。雖然來自同一個BGP Message，但是這里的每個BGP Message里面包含的Path Attribute可能因為定義策略不一樣。

6.BGP Adjacent out RIB

類似于***步，這部分也簡單，生成好的BGP Message發往對端的BGP Peer。

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以上就是BGP路由處理過程，可以看出都是圍繞Path Attribute。如果說BGP基于TCP傳輸，給BGP router間的傳輸帶來可靠性，那么Path Attribute給BGP的應用帶來了靈活性。