BGP在Ipv6过渡阶段的应用.doc

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/MPLS VPN，Kompella MPLS L2VPN，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1 MPLS3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。2 MPLS2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。3 Ipv6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