BGP 路由协议

2026 大纲 四（五）5 BGP，同时承载 四（五）1 自治系统在域间这一侧。AS 的定义、IGP/EGP 的划分、路径向量作为一类算法的定位在《路由算法》。

一、为什么 OSPF 拉大了用不行

RIP 和 OSPF 都只能在一个 AS 内部工作。没有 BGP，全世界数以万计的 AS 就是一个个没有联系的孤岛——正是有了 BGP 这种黏合剂，这么多孤岛才连成一个完整的互联网。

问题是：既然 OSPF 已经能算最短路，把它的区域再往上套一层不就行了吗？不行，有三条理由，而且每一条都指向同一个结论。

第一条是规模。 目前互联网主干网路由器的转发表项目数可达 50 万个网络前缀。用链路状态协议的话，每台路由器都得维持一个巨大的链路状态数据库，对这么大的图跑 Dijkstra，花的时间也太长。

第二条是度量不可比。 对某个 AS 来说，代价 1000 可能表示一条比较长但可用的路由；对另一个 AS，代价 1000 却可能表示不可接受的坏路由。度量口径根本不通约，比较合理的做法只能是在 AS 之间交换"可达性"信息。

第三条是策略。 AS 之间的路由选择必须考虑政治、安全或经济方面的因素——AS3 可能就是不愿意让 AS1 的数据报穿过自己。最短的路不一定是允许走的路。

三条合起来，直接定死了 BGP 的口径：它力求选出一条能够到达目的网络前缀且比较好（不兜圈子）的路由，而并非要计算出一条最佳路由。"BGP 找最短路"是个错误说法。

顺带说明一处边界：策略由网络管理人员在各路由器上配置，这些策略本身并不是自治系统之间的路由选择协议——协议只提供"能表达策略"的能力，具体表达什么由管理员决定。

二、BGP 路由长什么样，防环为什么是结构性的

一条 BGP 路由由三部分组成：前缀 + AS-PATH（所经过的 AS 序列）+ NEXT-HOP（这条路由的起点）。

AS-PATH 里装的是 AS 号，不是路由器。 BGP 路由只指出要通过哪些自治系统，不指出中途要经过哪些路由器——这个设计后面会带来一个必须处理的后果（第三节的两次递归查找）。

有了完整的 AS 序列，防环就变得非常简单：AS-PATH 里出现自己的 AS 号，就直接丢弃。

把它和 RIP 的水平分割放在一起，差别一目了然：

	距离向量的水平分割	路径向量
携带的信息	只有一个距离数值	完整的 AS 序列
能挡住	只有两点环	任意长度的环
为什么	只知道"从谁学来的"，不知道更远处的来路	环必然使本 AS 号出现在路径里，一看便知
有没有上限	必须靠 16 这类约定截断	不需要上限

RIP 之所以要设 16 这个上限，本质上是因为它没有办法识别环，只能靠一个截断值让错误的循环停下来。路径向量把"怎么走的"也带上了，环路当场可判，上限就不需要了。

但 AS-PATH 长度不是第一优先级。 真实选路里 LOCAL_PREF（值越大越优先，是管理员表达商业策略的主要手柄）排在 AS_PATH 之前，再往后才是 NEXT_HOP 的 IGP 代价；MED 则用于影响外部 AS 选择进入本 AS 的入口。408 的要求止于"AS-PATH 最短优先"，但要知道它上面还压着策略。

三、两次递归查找

BGP 给的 NEXT-HOP 是对方 AS 里的路由器，本 AS 的路由器都不认得它；而转发表里能写的是下一跳。两者对不上，所以要翻译两次：

换起点：把" $R_{1} \to X$ "改写成" $R_{2} \to R_{1} \to X$ "。 $R_{2}$ 是本方与 $R_{1}$ 直连的边界路由器，它在本 AS 内，本 AS 的所有路由器都能把分组送到它。
查 IGP：由本 AS 的 IGP 算出"到 $R_{2}$ 的最佳路由中下一跳是谁"，这个才是填进转发表的值。

BGP 管跨 AS 的方向，IGP 管本 AS 内的路，两者必须接力。 转发表中"前缀匹配"用 CIDR 记法；由于路由器有两个以上接口，"下一跳"用进入该路由器的接口的 IP 地址表示。

一个 AS 至少要有一个边界路由器与相邻 AS 的边界路由器直接相连，AS 之间才谈得上用 BGP 交换可达性信息。

两个 BGP 路由算例：环路检测选路、从一条路由填出转发表（想把 AS-PATH 与两次递归查找亲手走一遍时展开）

（一）环路检测与 AS-PATH 选路。 某边界路由器位于 AS5，就同一个目的前缀 X 收到三条 BGP 路由：

编号	BGP 路由
①	前缀 X，AS-PATH = `AS2 AS3 AS7`，NEXT-HOP = $R_{a}$
②	前缀 X，AS-PATH = `AS4 AS7`，NEXT-HOP = $R_{b}$
③	前缀 X，AS-PATH = `AS2 AS5 AS6 AS7`，NEXT-HOP = $R_{c}$

（a）环路检测——逐条查 AS-PATH 里有没有本 AS 号 AS5：

编号	AS-PATH	含 AS5？	处理
①	`AS2 AS3 AS7`	否	保留
②	`AS4 AS7`	否	保留
③	`AS2 AS5 AS6 AS7` ← 第二个就是 AS5	是	直接丢弃

环路路由是无效路由，留着参与选路只会污染结果，所以先滤环、再选优；顺序反过来可能选中一条根本走不通的路。③ 声称"经过 AS2 → AS5 → AS6 → AS7 可以到 X"，而 AS5 就是我自己——采纳它，分组会在 AS5 和外面之间来回打转。

（b）若只按 AS-PATH 长度选：① 长度 3，② 长度 2 → 选 ②，NEXT-HOP 为 $R_{b}$ 。

⚠️ 这一问的限定在"只按 AS-PATH 长度"。真实选路第一优先级是 LOCAL_PREF：管理员若把 ① 的 LOCAL_PREF 设得更高（比如 AS3 是自家花钱买了带宽的合作方），BGP 会选 ①，尽管它更长。这正是"策略优先于长度"的具体样子。

（二）从一条 BGP 路由到一行转发表。 AS2 内的路由器 $R_{x}$ 收到 BGP 路由「前缀 X，AS-PATH = AS1，NEXT-HOP = $R_{1}$ 」，其中 $R_{1}$ 是 AS1 内的边界路由器；AS2 内与 $R_{1}$ 直连的本方边界路由器是 $R_{2}$ ；AS2 内部跑 OSPF， $R_{x}$ 到 $R_{2}$ 的最短路第一跳是 $R_{3}$ 。

第一次递归：原路由是「 $R_{1} \to X$ 」，而起点 $R_{1}$ 并不在 AS2 中，AS2 的路由器都不能识别它。把起点改为 $R_{1}$ 的对等端 $R_{2}$ ：

“ R_{1} \to X ” ⟹ “ R_{2} \to R_{1} \to X ”

第二次递归： $R_{x}$ 查本 AS 的 OSPF 最短路，得知到 $R_{2}$ 的下一跳是 $R_{3}$ 。于是转发表增加一行「前缀 X → 下一跳 $R_{3}$ 」。

AS2 内每一台路由器都做同样两步， $R_{3}$ 也会算出它到 $R_{2}$ 的下一跳。于是目的为 X 的分组沿

R_{x} \to R_{3} \to R_{2} \to R_{1} \to X

一路走下去。

四、eBGP 与 iBGP

这两个不是两种协议。 它们使用同样的报文格式、同样的属性类型，遵循同一个 BGP；唯一的区别是发送路由通告时的规则不同。

	eBGP（外部 BGP）	iBGP（内部 BGP）
连接谁	不同 AS 的两个对等端	同一 AS 的两个对等端
是否要直连	通常直连	可以不直连（IGP 路由可达即可）
从它学来的路由能转告给 iBGP 对等端吗	✅ 可以	❌ 不能转告给同 AS 内其他 iBGP 对等端
能转告给 eBGP 对等端吗	✅ 可以	✅ 可以

那条唯一的"不能"为什么必须存在：iBGP 对等端之间用不上 AS-PATH 防环——在同一个 AS 内部传递，AS 号根本不变化，环路检测失效。只能靠"只转一跳"这条规则挡住路由在 AS 内部循环通告。代价是AS 内所有跑 BGP 的路由器必须两两建立 iBGP 会话。

边界路由器还可以按本 AS 管理员规定的策略拒绝某些路由（收到后即删除），只在 iBGP 连接上转发符合策略的路由——策略生效的位置就在这里。

五、四种报文与封装

BGP 有四种报文：OPEN 建立连接并协商 AS 号与保持时间；UPDATE 通告或撤销路由，路由信息全靠它承载；KEEPALIVE 保活，兼作对 OPEN 的确认；NOTIFICATION 报错，并随后关闭连接。

BGP 报文作为 TCP 报文的数据部分传送（端口 179），四种类型具有同样的首部。

三个协议的封装要一起记，而且它们各有各的道理——本质上是"可靠性从哪来"的三个不同答案。RIP 封装在 UDP 520：它周期性重发完整路由表，丢了下一轮自然补上，不需要可靠。OSPF 直接封装在 IP 中（协议号 89）：它自己用 LSAck 与序号实现了可靠，而且洪泛要跨多跳、发给"所有路由器"而非某个端口，用 TCP 反而不合适。BGP 封装在 TCP 179：它只在变化时增量通告且数据量大，一条 UPDATE 丢了不会自动重来，交给 TCP 就不必自己实现确认与重传。

六、三类 AS 讲的是钱

最后一节的内容表面看像术语表，实际讲的是互联网的商业结构。

末梢 AS（stub AS）只收发自己的分组、不转发过路流量，它必须向所连接的 AS 付费才能发送或接收分组。穿越 AS（transit AS）有高速干线、替别人转发流量，靠这个收费。对等 AS（peering AS）直接互连互换流量，彼此免费。

多归属 AS 仍然是末梢 AS。 同时连两家运营商只是增加连接的可靠性——一条断了还有另一条。它并不因此变成穿越 AS：它不转发过路流量，甚至不会把经由一家的路由通告给另一家。这句话点出了一个关键：策略是在"路由通告"这一层执行的，不在转发层面。不通告，别人就不会把流量往这边送，根本不需要在转发时逐包过滤。

七、三大路由协议总对照

对比项	RIP	OSPF	BGP
类别	IGP	IGP	EGP
算法	距离向量	链路状态	路径向量
交换什么	整张路由表（距离）	本机链路状态	前缀 + AS-PATH + NEXT-HOP
封装	UDP 520	IP 协议号 89	TCP 179
作用范围	小型 AS 内	中大型 AS 内	AS 之间
规模上限	15	靠区域划分扩展	整个互联网
选路依据	跳数最少	代价最小	策略最优
防环	上限 16 截断 + 水平分割	LSDB 一致性	AS-PATH 结构性防环
收敛	慢	快	慢，但对稳定性的要求高于速度

本节小结

域间不能沿用 IGP 的三条理由——规模、度量不可比、策略——共同给出 BGP 的口径：力求找到能到达目的前缀且不兜圈子的比较好的路由，而非最佳路由。
BGP 路由 = 前缀 + AS-PATH + NEXT-HOP，只记 AS 不记路由器，所以填转发表要两次递归查找（换起点 → 查 IGP 要下一跳）；防环靠"AS-PATH 里出现自己就丢"，挡得住任意长度的环。
eBGP 与 iBGP 是同一个协议，只有通告规则不同：从 iBGP 学来的不能再转告给同 AS 内其他 iBGP 对等端。报文四种、TCP 179。三类 AS 里，多归属末梢 AS 仍是末梢——策略在路由通告层面执行。

考点速记

BGP 在真题里被考过的形式有两种，都不考选路算法，只考"它是什么类别、跑在什么之上"。

① 三个路由协议分别封装在什么之上（cn-2017-37）。问"直接封装 RIP、OSPF、BGP 报文的协议分别是"，答 D：UDP、IP、TCP。这道题只有一个考点，就是第五节那三行。别只背结论——记住那三个理由（RIP 周期性重发所以不需要可靠、OSPF 自己实现了可靠且要跨多跳洪泛、BGP 增量通告丢了不会自动重来），选项换个顺序也不会晃。

② 跨自治系统用什么协议交换路由、它封装在哪（cn-2013-47 的第 (3) 问，整题 9 分）。题面里 R1 属于 AS1、R2 属于 AS2，问它们之间用哪个路由协议、该协议报文封装到哪个协议的分组中。判据只有一句：跨 AS 就是外部网关协议，当前实际部署的是 BGP（BGP-4），封装在 TCP 里（端口 179）。

这道题前两问其实不在 BGP 上：第 (1) 问要写 R2 的路由表并做聚合，第 (2) 问考最长前缀匹配——而且埋了一个很值得看的坑。R2 为了让路由项最少，把 194.17.20.0/25 和 194.17.21.0/24 合成了一条 194.17.20.0/23 走 S1，可这条 /23 顺带覆盖了 E0 直连的 194.17.20.128/25。于是收到目的 194.17.20.200 时两条路由同时命中，靠最长前缀匹配取 /25 走 E0。"聚合出的粗路由盖住了自己的细路由，靠最长前缀匹配化解"是出题人故意埋的，这两个知识点讲在网络层功能。

本篇练习区里还会出现四道题，机制讲在别处：cn-2010-35 与 cn-2016-37 考 RIP 的距离更新，在 RIP；cn-2014-43 与 cn-2026-38 考 OSPF，在 OSPF；cn-2021-37 考距离向量的一轮计算，在路由算法。

其中 cn-2024-47 的后两问正好落在本篇，整题在 RIP 组织：第 (4) 问，R44（AS4）向 R13（AS1）通告路由是跨 AS，走 eBGP 会话，用 UPDATE 报文；R13 再把这个信息告诉同在 AS1 的 R14、R15，是同 AS 内部，走 iBGP 会话。第 (5) 问在无策略约束下比 AS-PATH 长度，R11 那条（AS2 AS8 AS19）和 R13 那条（AS4 AS10 AS19）都是 3、并列，于是落到下一条准则比 AS1 内部到下一跳的 IGP 距离：R14 直连 R11 选 R11，R15 直连 R13 选 R13。

易错：封装三条一起记——RIP → UDP 520，OSPF → 直接在 IP 上（协议号 89），BGP → TCP 179。

易错：BGP 求的是"可达且比较好、不兜圈子"，不是最佳路由。 跨 AS 的代价没有可比性。

易错：AS-PATH 长度不是第一优先级，LOCAL_PREF 排在它前面。题面说"无策略约束"才轮到比长度。

易错：AS-PATH 长度并列时，比的是本 AS 内部到下一跳的 IGP 距离，不是随便挑一个。

易错：eBGP 与 iBGP 是同一个协议，只是通告规则不同；跨 AS 用 eBGP，AS 内同步用 iBGP。

易错：从 iBGP 学来的路由不能再转告给同 AS 内其他 iBGP 对等端，所以 AS 内 BGP 路由器要两两建会话。

易错：AS-PATH 里是 AS 号不是路由器，所以填转发表要做两次递归查找。

易错：多归属 AS 仍是末梢 AS。 连两家只增加可靠性，它不转发过路流量，策略在路由通告层面执行。

教材出处

谢希仁《计算机网络》（第 8 版）4.6.4 外部网关协议 BGP，印刷版 p168–p172：
- BGP 的必要性见 p168——"若没有协议 BGP，那么分布在全世界数以万计的 AS 都将是一个个没有联系的孤岛。正是由于有了 BGP 这种黏合剂，才使得这么多的 AS 孤岛能够连接成一个完整的互联网"。
- 不能用 IGP 的第一个原因（规模）在 p168——"目前在互联网的主干网路由器中，一个转发表的项目数甚至可达到 50 万个网络前缀。如果使用链路状态协议，则每一个路由器必须维持一个很大的链路状态数据库。对于这样大的主干网用 Dijkstra 算法计算最短路径时花费的时间也太长"；度量不可比同页——"对某 AS 来说，代价为 1000 可能表示一条比较长的路由。但对另一 AS，代价为 1000 却可能表示不可接受的坏路由"，并给出"比较合理的做法是在自治系统之间交换'可达性'信息"。
- 第二个原因（策略）在 p168——"自治系统 AS 之间的路由选择必须考虑有关策略……这些策略包括政治、安全或经济方面的考虑"；AS3 不愿让 AS1 的数据报通过、以及"这些策略并不是自治系统之间的路由选择协议本身"同在此页。
- BGP 的口径见 p169——"边界网关协议 BGP 只能是力求选择出一条能够到达目的网络前缀且比较好的路由（不能兜圈子），而并非要计算出一条最佳路由"；"BGP 采用了路径向量（path vector）路由选择协议，它与距离向量协议（如 RIP）和链路状态协议（如 OSPF）都有很大的区别"。边界路由器与内部路由器的区分、"一个 AS 至少要有一个边界路由器"也在此页。
- eBGP / iBGP 的关系与转告规则见 p170——"eBGP 和 iBGP 并不是两个不同的协议……在这两种不同连接上传送的 BGP 报文，都遵循同样的协议 BGP，使用同样的报文格式和具有同样的属性类型。唯一的不同点就是在发送 BGP 路由通告时的规则有所不同"；"从 eBGP 对等端收到的 BGP 路由，可通过 iBGP 告诉同 AS 内的对等端。反过来也是可以的……但是，从 iBGP 对等端收到 BGP 路由，不能转告给同一个 AS 内不同 iBGP 的对等端"。同页给出边界路由器"可以拒绝某些路由（收到这种路由后即删除掉）"。
- BGP 路由格式见 p170——"BGP 路由 = '前缀，BGP 属性' = '前缀, AS-PATH, NEXT-HOP'"；"'BGP 路由'必须指出通过哪些自治系统 AS，但不指出路由中途要通过哪些路由器"。
- 两次递归查找见 p171——"这需要经过两次递归查找。首先， $R_{x}$ 要把这条 BGP 路由的起点进行转换……路由的起点 $R_{1}$ 并不在 AS2 中。AS2 中的路由器都不能识别 $R_{1}$ ……其次， $R_{x}$ 要利用内部网关协议，找到从 $R_{x}$ 到 $R_{2}$ 的最佳路由中的下一跳"；同页说明转发表中"前缀匹配"用 CIDR 记法、"下一跳"用进入该路由器的接口的 IP 地址表示。
- 三类 AS 与多归属 AS 见 p171–p172——"可以把 AS 划分为……末梢 AS（stub AS）、穿越 AS（transit AS）和对等 AS（peering AS）"；"末梢 AS 必须向所连接的 AS 付费才能发送或接收分组"；"多归属 AS 可以增加连接的可靠性，因为若有一条连接出现故障，那么还有另一条连接可用"；关键的一句——"末梢 AS 不是穿越 AS，它不允许分组穿越自己的自治系统。末梢 AS5 也不能把（AS5-AS2-AS4）这样的 BGP 路由信息通告给 AS3"。
- BGP 报文的封装见 p175——"BGP 报文是作为 TCP 报文的数据部分来传送的……四种类型的 BGP 报文具有同样的首部"。
⚠️ 本篇未引教材的部分：BGP 选路属性的优先级顺序（LOCAL_PREF > AS_PATH > NEXT_HOP，以及 MED 的作用）、KEEPALIVE 的默认周期，谢希仁书中没有给出完整表述，出自 BGP-4 的协议规范，属于了解性内容。408 的要求止于"AS-PATH 最短优先"这一条。

真题练习

2026Q382分 2024Q479分 2021Q372分 2017Q372分 2016Q372分 2014Q439分 2013Q479分 2010Q352分

BGP 路由协议

一、为什么 OSPF 拉大了用不行

二、BGP 路由长什么样，防环为什么是结构性的

三、两次递归查找

四、eBGP 与 iBGP

五、四种报文与封装

六、三类 AS 讲的是钱

七、三大路由协议总对照

本节小结

考点速记

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