BGP（3）：BGP 的路径优选

10.3 BGP 的路径优选

BGP Speaker 在收到它的邻居发送过来的路由通告（BGP Update 报文）时，除了要泛洪出去（如果需要的话），还会根据通告中的路由信息处理自己的 BGP 路由表。

对于通告信息中的“Withdrawn Routes”信息，其处理相对简单，根据“Withdrawn Routes”中的二元组“<Length, Prefix>”列表，逐个删除 BGP 路由表中的对应的路由表项即可。

对于通告信息中的 NLRI（Network Layer Reachability Information），如果对应的目的地只有1条路径，那也简单，把相应的路由信息安装进 BGP 路由表即可。

但是，如果到达同一个目的地，存在多条路径，该将哪条路径所对应的路由信息安装进 BGP 路由表呢？或者说，BGP 的最优路径规则是什么呢？

BGP 的最优路径规则，简单地说，就是比较候选路径上的相关属性及这些属性的优先级，以选出相对最优的路径。

下面我们讲述这些属性的比较规则。

• 第1优先级：Local_Perf

BGP 选择最优路径，首先考虑是域内的最优。也就是说，两条路径，如果其中一条是域内最优的，那么 BGP 就选这条了，再也不会管整体的所谓最短路径（最小 AS 跳数）。

而 BGP 所考虑的域内最优，是基于属性 Local_Pref，如图10-18所示。

 

图10-１8 基于 Local_Pref 选择最优路径

图10-18中，R1 到达 8.8.8.0/24 网段的路由有2个。

（1）A 路径：AS1(R1-R2)-AS2-AS3-AS4-AS5-AS6

（2）B 路径：AS1(R1-R3)-AS7-AS6

显然，如果如果比较 AS_Path，则 B 路径比 A 路径要优的多（因为路径短）。但是 BGP 优选路径的第1优先级规则，不是最短 AS_Path，而是 Local_Pref。

这有点出人意料，却也在情理之中。毕竟路径长度影响的是时延，而本地优先级影响的则是带宽。在绝大部分场景下，带宽的优先级要大于时延。

说明：

（1）并不是说 Local_Pref 一定要与接口带宽挂钩，只是说，绝大部分场景下，接口带宽与 Local_Pref 有着强相关性

（2）AS_Path 最短，并不意味着实际的物理距离最短，只不过两者也有着一定的强相关性罢了

• 第2优先级：AS_Path

最短路径终于粉墨登场！如果多条候选路径的 Local_Path 的值是一样的，那么 BGP第2优先级选路的指标就是“最短路径”。这个我们不做过多解释，因为这个符合直观感受。BGP 所谓的最短路径，就是看 AS_Path 里面的 AS 数量（经过了几个 AS），如图10-19所示。 

 

图10-19 基于 AS_Path 选择最优路径

图10-19中，由于第1优先级的 Local_Perf 没有分出“胜负”，所以基于第2优先级的 AS_Path“一决雌雄”，结果 B 路径“AS1(R1-R3)-AS7-AS6”胜出。

需要说明一点，既然是最短路径，为什么选择最短的 AS 跳数（AS_Path），而不是更直接更彻底的路由器（网关）跳数？答案是做不到！

在 BGP 当前协议中，直接与路径长短属性相关的就是 AS_Path，间接相关的，或者说仅有一点点关系的是 Next_Hop。AS_Path 顾名思义，只有 AS 跳数，而没有网关跳数。而 Next_Hop，顾名思义，只有1跳而已。要想通过 Next_Hop，推导出到达目的地到底要经过多少跳，这是 BGP 协议无法承担的重任。

• 第3优先级：MED

BGP 选择最优路径的第3优先级就是 MED，如图10-20所示。 

 

图10-20 基于 MED 选择最优路径

图10-20中 R1 到达 8.8.8.0/24 网段的路径有2个。

（1）A 路径：R1(AS1)-R2(AS2)-R4(AS3)

（2）B 路径：R1(AS1)-R3(AS2)-R4(AS3)

两个条路径的 Local_Pref、AS_Path 两个指标都一样，按照第3个指标 MED（谁小谁优先），第1条路径“R1(AS1)-R2(AS2)-R4(AS3)”胜出。

不过 MED 有个特点，那就是“只有多条路径到达同一个 AS，MED 才有意义”，如图10-21所示。 

图10-21 目的地是不同 AS 的 MED

图10-21中 R1 到达 8.8.8.0/24 网段的路径有2个。

（1）A 路径：R1(AS1)-R2(AS2)-R4(AS3)

（2）B 路径：R1(AS1)-R3(AS3)-R4(AS3)

图10-21与图10-20最大的不同是：前者的“R2、R3”分属不同的 AS，而后者的“R2、R3”属于同1个 AS。这就造成了图10-21中，无法根据 MED 来选择哪条路径更优。

当然，即使是属于同1个 AS，如果多条候选路径的 MED 相同（Local_Perf、AS_Path 这两个参数的值也得相同），也无法选出哪条路径最优。

此时，只能依赖第4个参数。

• 第4优先级：路由来源

BGP 选择最优路径所依据的前3个参数（Local_Perf、AS_Path、MED）都是路径的属性，第4个参数，则与路径属性无关，而与路由的来源有关。所谓路由来源，就是1个路由器所收到的路由信息，是通过 eBGP 路由通告还是 iBGP 路由通告。

BGP 的选路规则是：eBGP 的路由优于 iBGP 的路由，如图10-22所示。

   

 

图10-22 基于路由来源选择最优路径

图10-22中，R1、R2 分别与 R4 组建了 eBGP peer，R1 与 R2 组建了 iBGP peer。R1 通过 eBGP 和 iBGP 学习到了2条路由。

（1）路由 A（路由来源 eBGP）：Dst = 8.8.8.0/24，Next_Hop = R4

（2）路由 B（路由来源 iBGP）：Dst = 8.8.8.0/24，Next_Hop = R4

表面上看这两2路由没有任何区别，仅仅是来源不同。但是两条路由所经历的的网关跳数，其实是不一样的。

（1）路由 A 的跳数是1跳（R1-R4）

（2）路由 B 的跳数是3跳（R1-R3-R2-R4）

实际上，到达 AS 域外目的地，iBGP 学习到的路由，至少要比 eBGP 学习到的路由多1跳。所以，BGP 规定：（在其他指标都相同的情况下）eBGP 学习到的路由优于 iBGP 学习到的路由。

说明：

到目前为止，经过了4个参数的比较（Local_Perf、AS_Path、MED、路由来源），如果所选择的“最优”路径还是不止1条，那么就有2种作法。

（1）放弃比较，多条路径负载分担

（2）依据其他参数，继续比较下去

如果选择“放弃比较”，那需要 BGP 开启“负载分担”特性。但是一般来说，BGP 的“负载分担”特性都没有打开，所以绝大部分情况下，BGP 还得继续比较下去，一定要选出1个最优路径。

• 第5优先级：路由学习时间

所谓路由学习时间，实际上指的是路由器接收 BGP 路由通告的时间。路由学习时间也不是 BGP 的路径属性，而是 BGP 程序本身记录下来的——什么时间收到了路由通告，就记录下来，作为相应路由的学习时间，如图10-23所示。 

图10-23 基于路由学习时间选择最优路径

图10-23中，如果前几个比较参数（Local_Perf、AS_Path、MED、路由来源）都相同，BGP 则会比较路由学习时间。我们假设 t1 < t2（即 t1 比 t2 更早），那么 BGP 则会选择路径“R1-R2-R4”。

BGP 选择“学习时间更早”的路由，是考虑到路由翻转。由于接口不稳定（一会 up，一会 down）等原因，BGP 的路由，就会出现路由翻转：一会增加这条路由，一会取消这条路由。而选择一个学习时间最长的路由，则这条路由出现路由翻转的概率就相对最小。

• 第6优先级：Cluster_List

Cluster_List、Cluster ID，我们会放到10.4节再详细讲述。不过这2个概念与 BGP 最优路径选择相关，所以我们这里提前介绍一点相关的内容。

我们可以把 Cluster_List 类比为“AS_Path”，把 Cluster ID 类比为“AS ID”，这样的话，就可以理解 BGP 基于 Cluster_List 的最优路径选择规则：Cluster_List 最短者当选，所谓最短，就是 Cluster_List 里所包含的 Cluster ID 最少。

这个规则只有在 iBGP 选路时才会用到，因为 Cluster_List、Cluster ID 只与 iBGP 相关。

• 第7优先级：下一跳的 Router ID

如果说以上参数（Local_Perf、AS_Path、MED、路由来源、路由学习时间、Cluster_ID）还是“讲道理”的话（毕竟参数值的不同，可以代表路径的优劣），那么接下来的参数跟“闭着眼随便选1个”也没有本质区别，因为这个参数是 Router ID。

BGP 的最优选路规则是：如果“Local_Perf、AS_Path、MED、路由来源、路由学习时间”这些参数的值都相同，那么下一跳的 Router ID 最小者，其所在路径为最优路径。如图10-24所示。 

 

图10-24 基于下一跳的 Router ID 选择最优路径

图10-24中，由于 R2 的 Router ID 比 R3 的小，所以 BGP 会选择路径“R1-R2-R4”。

说明：BGP的Router ID，BGP 在启用BGP协议的时候会自动赋值 Router ID，其赋值规则有2个。

（1）所有 loopback 地址中最大者为 Router ID

（2） 如果没有 loopback 接口，则所有处于 up 状态的物理接口地址最大者为 Router ID

• 第8优先级：下一跳的 IP

“下一跳的接口 IP”这个参数，也是跟“闭着眼随便选1个”没有本质区别，其应用场景如图10-25所示。 

 

图10-25 基于下一跳 IP 选择最优路径

图10-25所描述的场景是多个接口之间创建了多条3层连接，而且其他参数（Local_Perf、AS_Path、MED、路由来源、路由学习时间、下一跳的 Router ID）都相同，此时 BGP 就根据下一跳 IP 选择最优路径，下一跳 IP 最小者当选。

对于图10-25来说，其最优路径是“R1.inf1-R2.inf1-R4”。

需要说明的是，到此为止，BGP 可能能选出1条最优路径，除非路由器接口 IP 重复。不过 IP 重复，这种异常情况，不是 BGP“最优路径规则”所要考虑的范围。

 

• 小结

BGP 的最优路径选择规则，是将一系列的参数按照优先级排列，逐个比较，直至选出最优路径。

这一系列的参数，有2种分类方法。

（1）一种是按照参数的归属分类

（1.1）Local_Perf、AS_Path、MED、Cluster_List，属于 BGP 的路径属性

（1.2）路由来源、路由学习时间、下一跳的 Router ID、下一跳的 IP，则不属于 BGP 的路径属性

 

（2）另一种是按照是否“讲道理”来分类

（2.1）Local_Perf、AS_Path、MED、Cluster_List、路由来源、路由学习时间，这些参数是“讲道理”的，因为通过参数的比较，可以评估路径的优劣

（2.2）下一跳的 Router ID、下一跳的 IP，这2个参数是“不讲道理”的，根据它们无法评估路径的优劣。只是由于必须要选出1个“最优”路径，才不得已让这些参数“上马”。实际上它们与“闭着眼随便选1个”没有本质区别。

为什么一定要选1个“最优”路径呢？这是因为 BGP 在大部分场景下没有开启“负载分担”的特性，此时，如果到达同一个目的地存在多条路径，那 BGP 会一脸茫然。

如果开启了“负载分担”，那么 BGP 的参数是到“MED”为止。也就是说，如果根据 MED 选出了多条“最优”路径，那 BGP 也不会再比较下去，而是将这多条路径基于“负载分担”方案，当作“1”条“最优”路径。

BGP 的选路参数，对于 eBGP 和 iBGP 来说，绝大部分是相同的，只有1个例外，那就是“Cluster_List”。因为 Cluster_List 只是 iBGP 里面的一个概念。

我们将 BGP 的最优路径选择规则，总结为图10-26所示。 

 

图10-26 BGP 最优路径选择规则

我们继续将 BGP 最优路径选择规则总结为表10-4所示。

表10-4  BGP 最优路径选择规则

参数优先级	参数	参数比较规则
1	Local_Pref	Local_Pref 最大者当选
2	AS_Path	AS_Path 中包含 AS 最少者当选
3	MED	MED 最小者当选
4	路由来源	路由来源于 eBGP 者当选
5	Cluster_List	Cluster_List 中包含 Cluster_ID 最少者当选
6	路由学习时间	路由学习时间靠前者当选
7	下一跳 Router ID	下一跳 Router ID 最小者当选
8	下一跳 IP	下一跳 IP 最小者当选