BGP协议论文

哈尔滨师范大学学年论文题目基于Dynamips环境下的BGP协议研究与应用学生叶巨岩年级2011级专业光电信息工程系别物理系学院物理与电子工程学院哈尔滨师范大学20144年4月题目基于Dynamips环境下的BGP协议研究与应用论文摘要以随着Intemet应用的快速发展，高性能核心路由器已经成为当前网络领域研究的热点和重点。核心路由器可能应用于各种环境，它必须提供多种路由协议，包括R于、OSPF、IS一IS以及BGP等内部和外部网关路由协议。其中BGP协议是为TCP/IP网络设计的边界网关路由协议，目前其版本为4。BGP协议是一种路由协议，用于交换因特网自治域系统间的路由信息。它已经成为因特网路由体系的重要组成部分，国际和国内许多的网络和电信设备供应商已经实现和配置BGP协议，用于支撑因特网运行，减少交换和路由设备的运行负荷。本文主要介绍了在Dynamips环境下进行网络拓扑环境设计，对BGP协议进行分析研究以及实现，并在此基础上实现BGP后门链路（Backdoor）。最后对BGP路由同步进行了研究分析。关键词DynamipsBGP（边界网关协议）后门链路路由模拟器1.课题背景因特网在上世纪六十年代，是由美国国防部的高级研究计划局（ARPA）建设了一个军用网“阿帕网”（ARPAnet）发展、演变而来。因特网的联网概念是利用装有联网协议的路由器进行对等对话来选择路由，使得信息到达最后的目的地。而近年来因特网的网络规模和业务量一直遵循每6-9个月翻一番的新摩尔定律在爆炸式增长。因特网的迅猛发展正在引发着整个电信领域的一场极其深刻的变革，一个以因特网为中心的电信市场新格局正在形成和发展。而思科系统公司称成为了行业的领导者。CiscoSystems是一个数据通信整体解决方案公司，于1984年由斯坦福大学的两位学者创立。今天，Cisco科技已成为全球各电信服务业者、大型银行、企业、大学和政府机关数以千计的数据通信网络的核心，不分何时、何地、何种通信协议，随时为人们提供高效率的多媒体通信。Internet是这些网络中最著名的一个，它绝大部分的基础也是采用Cisco科技，事实上，全球Internet上约88%的路由器均来自Cisco。由于CiscoSystem在全球的广泛应用，思科系统（CiscoSystem）的网络工程师也享有了黄金网络工程师之称，因为拥有CiscoRouter技术的工程师广受业界欢迎而且待遇相当不错，所以越来越多的人，选择了这个行业，从而产生了许多培训机构和在业内很有名的DynamipsCisco模拟器。Dynamips是一个基于虚拟化技术的模拟器（emulator），用于模拟思科（Cisco）的路由器，其作者是法国UTC大学(UniversityofTechnologyofCompiegne,France)的ChristopheFillot。作者的目的是使用真实的CiscoIOS操作系统构建一个学习和培训的平台，让人们更加熟悉Cisco的设备，以及领略Cisco作为全世界计算机网络技术的领跑者的风采，测试和实验CiscoIOS操作系统中数量众多、功能强大的特性，迅速地构建路由器的配置。BGP（BorderGatewayProtocol，边界网关协议）是用来连接Internet上的独立系统的路由选择协议。它是Internet工程任务组制定的一个加强的、完善的、可伸缩的协议。BGP4支持CIDR寻址方案，该方案增加了Internet上的可用IP地址数量。BGP是为取代最初的外部网关协议EGP设计的。它也被认为是一个路径矢量协议。2.课题研究的目的和意义课题目的在熟练掌握Dynamips的应用及网络拓扑图的设计的基础上，在Dynamips环境下进行网络拓扑环境设计、分析研究并实现BGP协议、实现BGP后门链路（Backdoor）以及对BGP路由同步进行研究分析。Dynamips是一款直接运行IOS来模拟Cisco路由器的网络模拟工具，具有强大的设备接口支持、网络拓扑定制等功能。它能够在传统的PC机上模拟（emulate）Cisco的7200路由器。发展到现在，该模拟器已经能够支持Cisco的3600系列（包括3620，3640，3660），3700系列（包括3725，3745）和2600系列（包括2610到2650XM，2691）路由器平台。这使得构建满足局域网拓扑结构的多台路由器、交换机或防火墙并实现相互通信成为可能。BGP协议的主要功能是主要功能是在系统之间交换网络可达信息，它已经成为因特网路由体系的重要组成部分。例如：中国互联网长期以来存在电信网通南北“割据”，虽然互联却不互通的状况。这种情况在网站上的表现，即是用网通接入的网站，使用电信线路的网民访问速度极慢，使用电信线路接入的网站，使用网通线路的网民访问速度极慢。利用BGP多线接入技术就能很好解决上述问题，比如BGP双线，使用BGP技术配合中国网络带宽出口最优秀的北京电信、北京网通，确保全国南北互联互通，彻底解决了南电信北网通的互连问题。目前国际和国内许多的网络和电信设备供应商已经实现和配置BGP协议，用于支撑因特网运行，减少交换和路由设备的运行负荷。为了避免在现实的网络设计、配置中产生不必要的错误，造成经济损失和资源浪费，可以借用Dynamips进行模拟，这种先虚拟测试再真实部署的方法，帮助人们更顺利解决所遇到困难，也可以保证科研成果的科学性、严谨性和正确性。3.本文的研究内容本课题主要是分析研究BGP协议，并在Dynamips模拟器的环境下设计网络拓扑，实现BGP的应用。BGP协议是用来连接Internet上的独立系统的路由选择协议，本课题内容具体包括以下几个方面：1.在思科路由仿真器Dynamips环境下进行网络拓扑环境设计；2.分析研究BGP协议，并在Dynamips环境下加以实现；3.BGP后门链路（Backdoor）实现；4.BGP路由同步研究分析；5.IP路由故障恢复的研究分析。4.BGP的概述BGP（BorderGatewayProtocol，边界网关协议）是一种用于自治系统AS（AutonomousSystem）之间的动态路由协议。AS是拥有同一选路策略，在同一技术管理部门下运行的一组路由器。BGP是一种外部网关协议（EGP），与OSPF、RIP、IS-IS等内部网关协议（IGP）不同，其着眼点不在于发现和计算路由，而在于控制路由的传播和选择最佳路由。BGP与OSPF和RIP的不同之处在于BGP使用TCP作为其传输层协议。用一条TCP连接两个正在运行BGP的系统，然后交换整个BGP路由表。从这个时候开始，在路由表发生变化时，再发送更新信号。BGP把Internet划分成许多自治系统，在RFC1711上这样定义了AS:过去的自治系统定义是：单一技术管理下的一系列路由器集合，在AS内部使用公用度量值路由报文和内部网关协议，在与其他AS互通时使用外部网关协议路由信息报文。随着这个传统定义的不断演变，如今，一个AS内也可使用多种内部网关协议，有时也可以有几套度量值。在这我们就是要强调一个事实：即使使用了多个度量值和可多种IGP，在其他自治系统看来一个自治系统的管理有一个连贯的内部路由计划，并展现了通过该自治系统可到达目的地的一致布局。BGP是一个距离向量协议，但是与（通告到目的地址跳数的）RIP不同的是，BGP列举了到每个目的地址的路由（自治系统到达目的地址的序列号）。这样就排除了一些距离向量协议的问题。采用16bit数字表示自治系统标识。5.BGP的历史外部网关协议（ExteriorGatewayProtocol，EGP）是BGP的前身，最初始于1982年在RFC827中提出的，于1984年在RFC904中正式化。EGP的产生是由于当每个管理员可以管理自己域内的路由器，选择自己的路由协议，但是当需要在几个域之间进行路由时就需要有另外一种办法，而EGP就是由此而生，它提供了在管理域之间管理路由的方法。人们也逐渐的意识到要把互联网划分成多个管理域或自治系统，也确实把其中某些自治系统实际上作为在不同AS间传输流量的传送器使用。为了给这些中转自治系统的管理员更多的访问权——这就是EGP产生的主要原因。随着因特网的不断发展与进步，BGP也经历了不同的发展阶段，1989、1990和1993年公布了BGP协议的版本一(BGP-1)、版本二(BGP-2)和版本三(BGP-3)，从1993年开始研发的当前版本BGP-4，建议号RFC1771。如今BGP-4已经广泛应用于网络中，它提供了一套新的机制以支持无类域间路由。这些机制包括支持网络如今BGP-4已经广泛应用于网络中，它提供了一套新的机制以支持无类域间路由。这些机制包括支持网络前缀的通告、取消BGP网络中“类”的概念。BGP-4也引入机制支持路由聚合，包括AS路径的集合。这些改变为提议的超网方案提供了支持6.开始实施为了实施BGP我们首先要搭建好一个网络拓扑，在这里我选择用两个路由器搭建网络。图1基本BGP配置首先按照以下代码配置路由器名称及接口，然后给各接口分配IP地址。Router1接口配置如下：RouterenRouter#conftEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.Router(config)#hor1r1(config)#ints0/0r1(config-if)#ipaddress192.168.12.1255.255.255.252r1(config-if)#noshr1(config-if)#exitr1(config)#inte1/0r1(config-if)#ipaddress192.168.0.1255.255.255.0r1(config-if)#noshr1(config-if)#exit1(config)#inte1/1r1(config-if)#ipaddress192.168.1.1255.255.255.0r1(config-if)#noshr1(config-if)#exitr1(config)#exitRouter2接口配置如下：RouterenRouter#conftEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.Router(config)#hor2r2(config)#ints0/0r2(config-if)#ipaddress192.168.12.2255.255.255.252r2(config-if)#noshr2(config-if)#exitr2(config)#inte1/0r2(config-if)#ipaddress192.168.2.1255.255.255.0r2(config-if)#noshr2(config-if)#inte1/1r2(config-if)#ipaddress192.168.3.1255.255.255.0r2(config-if)#noshr2(config-if)#exitr2(config)#exit配置路由器后，需要先确认检查各接口都已激活，再进行下一步的BGP配置。可以在特权模式下使用showipinterfacebrief来查看要认证的接口是否有效。r1#showipinterfacebriefInterfaceIP-AddressOK?MethodStatusProtocolSerial0/0192.168.12.1YESmanualupupSerial0/1unassignedYESunsetadministrativelydowndownSerial0/2unassignedYESunsetadministrativelydowndownSerial0/3unassignedYESunsetadministrativelydowndownEthernet1/0192.168.0.1YESmanualupupEthernet1/1192.168.1.1YESmanualupu