BGP在IPv6过渡阶段的应用

  一、BGP及其扩展

  边界网关协议(BGP)是目前IP网络中应用广泛且惟一的域间路由协议，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、平稳重启和聚合)，另一个方面是对功能的增强(多协议支持)。

  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，即BGP可以用于单纯IPv6环境，也可以用于IPv4和IPv6混合环境。这一能力决定了BGP在IPv6过渡阶段将起到重要作用，

  二、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。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，因此本文仅分析BGP在IPv4/v6混合环境下的应用。以下分析包括如何建立BGP会话以及如何使用BGP两个部分。

  三、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的使用分为以下几种情况。

  1．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。

  2．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。

  3．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。

  4．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层包作为整体发送到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，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。

  四、烽火网络对IPv6的支持

  武汉烽火网络公司于2004年6月推出了从高端到低端的系列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也全面支持IPv4/IPv6双栈。MROS中的BGP协议实现了RFC2858规定的MBGP，能够支持纯IPv6环境下的IPv6路由交换，还支持MPLSL3VPN、6PE、VPWS/VPLS等MPLS隧道功能，能够很好地适应IPv6应用过渡过程中的各个阶段。