BGP路由协议在民航通信网IP承载网中的应用

BGP路由协议在民航通信网IP承载网中的应用

田 泽

（中国民航西北地区空中交通管理局，陕西 西安 710000）

摘要：民航通信网IP承载网是面向整个民航系统的业务传输网络，整个网络覆盖了华北、东北、华东、中南、西南、西北、新疆七大地区。本文阐述了网络工程师通过分析IP承载网的网络结构和业务传输需求，使用BGP路由协议在全网设置分级路由反射器，并结合BGP扩展团体属性制定路由策略，实现了民航通信网IP承载网的业务路由优化，减少了全网的路由条目，提高了网络运行的可靠性。

关键字：BGP路由协议；路由反射器；扩展团体属性；路由策略

引言：随着我国民航运输事业的不断发展，民用机场、航空公司、空管台站数量不断增加，民航通信网IP承载网的网络规模、业务数量也在不断增长，网络传输开销也随之增长，系统性能大幅下降，严重影响网络安全性。BGP作为一种成熟的互联网路由协议，有着强大的扩展性，非常适合用来优化业务路由，降低网络管理难度，提高网络的稳定性。

1.BGP路由协议

BGP是一种自治系统间的动态路由发现协议，它的基本功能是在自治系统间自动交换无环路的路由信息，帮助确定数据包在网络中的最佳路径，以确保数据包能够安全、高效地传递到其目的地。与ISIS和RIP等在自治区域内部运行的协议对应，BGP是一类EGP（Edge Gateway Protocol）协议。BGP协议支持多种路由类型，包括内部网关协议（IGP）和外部网关协议（EGP），它可以与其他路由协议进行相互操作，实现不同网络之间的无缝连接，具有强大的扩展性。

2. BGP路由反射器

路由反射器（Route Reflector，简称RR）在IP网络中主要应用于解决BGP水平分割问题。BGP默认存在水平分割的特性，即从一个IBGP邻居接收到的路由不会传递给其他IBGP邻居。这可能导致路由学习不完整或者出现网络黑洞。为了解决这个问题，通常需要采用IBGP邻居全互联的方式，但当IBGP邻居数量庞大时，维护这些邻居关系将变得非常繁琐。路由反射器通过集中存储和转发路由信息，可以有效地解决IBGP水平分割问题，路由反射器会与其他IBGP邻居建立连接，并收集它们的路由信息，当路由反射器收到一个BGP路由更新时，它会根据一定的规则来决定是否将该路由信息反射给集群中的其他IBGP路由器。

在路由反射器的架构中，存在客户机（Client）和非客户机（Non-Client）的概念。客户机是那些与路由反射器建立反射邻居关系的IBGP设备，它们只需要与路由反射器建立IBGP连接，而不需要与其他客户机建立连接。非客户机则是那些既不是路由反射器也不是客户机的IBGP设备，它们之间以及它们与路由反射器之间仍然需要建立全连接关系。路由反射器接收来自其客户机和非客户机的BGP路由更新，并根据规则将这些更新反射给集群中的其他路由器，具体规则如下：

（1）从非客户机学到的路由，路由反射器会发布给所有客户机。

（2）从客户机学到的路由，路由反射器会发布给所有客户机和非客户机

（3）从EBGP对等体学到的路由，路由反射器会发布给所有的客户机和非客户机。

为了增加网络的可靠性，防止网络中的单个RR故障对业务传输造成影响，可以在一个集群中配置多个RR。由于RR打破了从IBGP对等体收到的路由不能传递给其他IBGP对等体的限制，所以同一集群内的多个RR之间可能存在环路。为了避免RR之间的路由环路，我们需要为同一集群中的所有RR配置相同的Cluster ID。

3.IP承载网路由反射器应用

民航通信网IP承载网是一张覆盖全国的传输网络，网络结构如图1所示，整个网络配置在同一个AS区域内，但是根据地理位置可以看作是由七个地区网组成。整个网络呈现出双星型拓扑结构，逻辑结构分为核心层、汇聚层和接入层。整个网络包含2个全网核心分别在北京网控中心和上海网控中心，14个区域核心分别在7个地区空管局和7个区域管制中心，37个地区汇聚分别在37个空管分局，每个空管局和空管分局还下联多个机场和台站。

图1民航通信网IP承载网拓扑图

根据业务传输需求，除了每个地区内部有大量业务传输，每个地区之间也会有业务传输，如果通过全网所有IBGP设备之间建立IBGP邻居实现业务传输，会导致每台IBGP设备都要学习全网路由，增加了网络传输开销，降低了系统性能，影响网络的安全性。为了解决这个问题， 我们结合IP承载网的网络结构、路由反射器的反射原理，在全网设置分级路由反射器。我们在北京网控中心、上海网控中心、灾备中心分别设置一台路由器作为全网的一级RR, 在各地区空管局和区管中心分别设置了一台路由器既作为一级RR的客户机，又作为该地区的二级RR，各地区的其他路由器设置为二级RR的客户机仅连接到本地区的二级RR。全网一级RR路由器建立一个cluster，北京网控中心RR作为主用，灾备中心RR作为备份，上海网控中心RR作为次备份。各地区二级RR的两台路由器，也各建立一个cluster，其中连接北京链路的RR作为主用，连接上海链路的RR作为备用。采用二级路由反射器规划后，IBGP连接数量大大减少，降低了管理难度，同时又便于业务扩展。

民航通信网IP承载网涉及多种业务传输，为使这些业务进行隔离保障，我们采用BGP/MPLS VPN技术，实现不同业务之间的VPN隔离。根据IP承载网网络拓扑我们可以分析出，各地区之间的业务传输需要通过一级RR实现反射传输，例如西北地区机场A至华东地区台站A的业务，业务流向可以简单理解为机场A--西北地区二级RR--北京网控中心一级RR—华东地区二级RR--台站A；而各地区内部的业务传输只需要通过各地区二级RR反射完成，但是由于各地区二级RR也是一级RR的客户机，所以各地区内部的业务路由信息也会由一级RR反射给全网，这无疑是对网络资源的浪费。为了解决这个问题，我们通过路由策略对路由的选取进行控制，在二级RR上对一级RR的出方向进行BGP扩展团体属性过滤，只允许带有一级vpn RT的vpnv4通过，也就是说，只有跨地区的BGP/MPLS VPN业务路由允许传递给一级RR，而各地区内部的BGP/MPLS VPN业务路由只能传递给各地区二级RR，不会传递给一级RR，这样就可以根据业务传输需求控制VPN路由的发送和接收，实现了区域化的业务管控，完成了全网业务路由优化，减少了各级RR路由器的运行负担。

4.结束语

民航通信网IP承载网作为民航系统IP类业务的重要传输网络，承载着全国七大地区内部和七大地区之间的多种业务，本文介绍了通过应用BGP路由协议，在全网设置一级和二级路由反射器，并通过配置路由策略对BGP扩展团体属性进行过滤，实现了网络路由优化，提高了民航通信网IP承载网的网络性能。

参考文献

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