一、开始之前

当你点开这篇文章时，你可能对 BGP 只有一个模糊的印象，但没关系，我们先把概念重新说一遍~~虽然很多时候你未必真用得上~~。

什么是 BGP

以下文段来自维基百科

边界网关协议（英语：Border Gateway Protocol，缩写：BGP）是互联网上一个核心的去中心化自治路由协议。它通过维护 IP路由表或”前缀”表来实现自治系统（AS）之间的可达性，属于矢量路由协议。BGP 不使用传统的内部网关协议（IGP）的指标，而使用基于路径、网络策略或规则集来决定路由。因此，它更适合被称为矢量性协议，而不是路由协议。

简而言之，BGP 是在自治系统之间交换路由信息的最主要协议（虽然思科的 EIGRP 技术上也支持跨自治系统路由，但在真实世界几乎没有应用）。BGP 的核心作用是在自治系统之间传递路由信息，并通过路径属性和策略来选择并传播“最优路径”。

路由

如果你看到这里，说明你对“路由”应该已经有了基础认识。简单来说， 路由 (Route) 作为名词，指的是“某个 IP 段要从哪条线路、走哪个网关出去”；作为动词，就是路由器在收到数据包后，帮它找出应该走哪条路的过程。路由表，顾名思义，就是记录了若干条路由信息的表格。

在路由表里，除了目的网络段和下一跳，还会包含失效时间、度量值、路由来源等附属信息。例如，下面是一条在 Linux 中查看到的去往 10.2.5.0/24 的路由：

1
10.2.5.0/24 via 10.254.0.34 dev wg0 proto bird src 10.2.3.1 metric 32

来拆解一下：

10.2.5.0/24 目标 IP 段
via 10.254.0.34 下一跳的 IP
dev wg0 目标接口
proto bird 路由来源的协议，此处为 bird 指的是从 bird 写入
src 10.2.3.1 当这跳转发的来源是本机的时候，采用的源地址 IP
metric 32 路由度量值，存在多个对同一 IP 段的路由时用来决定选择哪条路由来使用，metric 越小路由优先级越高

但你可能不知道的是，在路由器内部，路由表其实分成两张：在大多数商业路由器里，路由表分为 RIB（Routing Information Base，路由信息库） 和 FIB（Forwarding Information Base，转发表）。RIB 汇聚来自各种协议和配置的路由信息，经过选路后，只有最优路由会被安装到 FIB，供硬件用于实际数据转发。下面这张图就展示了 RIB 到 FIB 的过程。本教程中，Bird 就负责管理 RIB，而 Linux 内核就是我们的转发表 FIB。

graph TD
  subgraph RIB["RIB（路由信息库）"]
    A1["BGP 路由<br>10.0.0.0/24 → 经 192.168.1.1"]
    A2["OSPF 路由<br>10.0.0.0/24 → 经 192.168.1.2"]
    A3["静态路由<br>192.168.0.0/16 → 经 10.1.1.1"]
  end

  subgraph FIB["FIB（转发表）"]
    B1["10.0.0.0/24 → 出口 eth0"]
    B2["192.168.0.0/16 → 出口 eth1"]
  end

  RIB -->|安装最佳路由| FIB
  A1 -.->|选为最佳路由| B1
  A3 --> B2
  A2 -.->|未被选中| X[❌]

  FIB --> C[转发数据包]
  C --> D[下一跳]

ASN、前缀、IRR 与 RPKI

你打算购买自己的 ASN 和 IP ，开始自己的 BGP 生涯。但在你搜索的时候，你对它们的关系陷入了疑惑。这两个有什么从属关系吗？如果没有从属关系，那 IP 广播又为什么会用到 ASN 呢？同时你也看到了一个新词：前缀。前缀又是什么呢？

ASN（Autonomous System Number） 即自治系统编号，用来标识一个自治系统（AS, Autonomous System）。一个自治系统通常代表一家企业、机构或某项网络业务，比如 Google（AS15169）、Cloudflare（AS13335）、Lumen（AS3356）。同一个公司在不同地区也可能使用多个 ASN（例如 Misaka Network Inc）。ASN 由五大 RIR（区域互联网注册机构，如 APNIC、ARIN、RIPE NCC）分配，NIR（国家互联网注册机构，如 CNNIC）或 LIR（地方互联网注册机构）可以代理申请。NIR、RIR 通常不接受个人业务，所以我们自己用 ASN 一般都是找 LIR 申请。
前缀（Prefix），也叫 IP 段，是指一段连续的 IP 地址。组织通常以块为单位申请和广播 IP。在 IPv4 中，/24 是最小的可单独广播单位；在 IPv6 中则是 /48。

前缀和 ASN 在申请时彼此独立。一个组织可以拥有多个前缀和多个 ASN。但在广播时，每个前缀都必须由一个起源 ASN（Origin AS）对外发布，未经授权广播他人 IP 就是“盗播”。那么 IP 的授权是如何确认的呢？这就涉及 IRR 和 RPKI。

钱虽然好用，但你家的钱只有你能花——IP 也是一样，只有 IP 的主人才能授权给别的 ASN 用。未经许可的 ASN 广播 IP，就成盗播了。那 IP 是怎么授权给别人用的呢？这就要提到 IRR 和 RPKI 了。

IRR（Internet Routing Registry） 是一个分布式数据库系统，用于登记和查询路由信息如路由对象（route object），而路由对象上就记录了哪个前缀可以用于哪个 ASN 。常见的 IRR 可在 https://irr.net/registry/ 查询。除了五大 RIR 自建的 IRR 外，还有像 RADB、ALTDB、LEVEL3 等企业或第三方运营的 IRR。目前 IRR 仍是主流的归属管理方式，但因为分散、验证较弱，存在滥用风险。下面是 1.1.1.0/24 的 IRR 记录，采用 RPSL 语言，里面标识了起源 AS。

1
route: 1.1.1.0/24
2
origin: AS13335
3
descr: APNIC Research and Development
4
  6 Cordelia St
5
mnt-by: MAINT-APNICRANDNET
6
last-modified: 2023-04-26T02:42:44Z
7
source: APNIC

RPKI（Resource Public Key Infrastructure） 是一种基于公钥基础设施的路由验证机制，通过数字签名和证书链验证 IP 和 ASN 的对应关系，防止路由被劫持或冒用。RPKI 是对 IRR 的补充甚至替代，但普及仍在进行中。

目前 RPKI 的推进虽然有所成效，但还十分缓慢，所以一般（五大 RIR 的）IRR 才是判断 IP 是否能够被某个 ASN 广播的金标准。但新的 IP 段授权的时候，一般会同时加上 IRR 和 RPKI。

BGP Session 、 BYOIP 与 IP Transit

申请完了 ASN 和 IP，你打算去买一个能够使用你的 IP 的服务。但当你找寻相关的服务时，你看到了诸如”BGP Session”, “BYOIP” 和 “IP Transit” 之类的名词，让你眼花缭乱。这些名词究竟指的是什么？

BGP Session 指的是与服务商建立 Border Gateway Protocol（边界网关协议）会话的服务，常见于 IDC（数据中心）环境中。通过建立 BGP 会话，你可以将自己的 IP 地址广播到互联网，并通常能够接收到完整的 BGP 路由表（即“全表”）。这种服务多见于各类虚拟服务器，大多数情况下，BGP Session 所产生的流量会与你自身网络的出入流量合并计算。

通常而言，我们需要找的是带有 BGP Session 的 VPS。

BYOIP 指的是“自带 IP 地址”的服务，常见于云计算平台（如 AWS、GCP）和部分 SaaS 提供商（如 Cloudflare）。这项服务允许你将自己的 IP 地址段（通常是 RIR 分配的）映射到云平台上使用。

与 BGP Session 和 IP Transit 不同的是，许多 BYOIP 服务并不直接与用户建立 BGP 会话。虽然服务商依然会使用 BGP 将你的 IP 广播到互联网，但你作为用户通常只需在控制面中提交 IP 段，后台由平台负责路由发布。因此，从你的角度看，它更像是使用一个“静态 IP”，而不是动态的路由对等关系。

IP Transit 是最传统意义上的“接入互联网”服务，主要提供商是 ISP 或上游运营商。购买 IP Transit 意味着你可以使用对方的网络作为通往整个互联网的“高速公路”。

IP Transit 通常包含与对方建立 BGP Session 的能力，以便你用自己的 AS（自治系统号）广播自有的 IP 地址段。这使得你能将自己的网络纳入全球互联网的路由体系中。它的计费单位一般是 Mbps/月，采用 95 分位计费（95th percentile billing）：每 5 分钟记录一次带宽使用量，去掉全月中最高的 5% 样本后，剩下的最大值作为该月计费带宽。

需要注意的是，IP Transit 提供的是“通向互联网的路径”本身，而不是像 DIA（Dedicated Internet Access）那样只提供几个静态 IP 给你使用，通常不带 BGP 功能。DIA 常面向企业客户，IP Transit 则更偏向网络服务商、内容分发商等具备一定网络运营能力的客户。

BIRD

有了带 BGP Session 的 VPS 后，你需要一个路由软件来建立 BGP 连接。以前这需要昂贵的硬件路由器，如今只需在 Linux 上安装路由守护进程即可。常见的有 FRR、OpenBGPD，而本教程将使用 BIRD。

什么是 BIRD

以下文段来自 BIRD 中文文档

BIRD 全称 BIRD Internet Routing Daemon，旨在开发一个功能完备的动态 IP 路由守护进程 (Routing Daemon)，主要针对 Linux、FreeBSD 等其他类 UNIX (UNIX-like) 系统开发适配，完整源代码采用 GNU 通用公共许可证 (GNU General Public License) 协议发布，它负责在运行 IP 协议的互联网上的路由器之间传递路由信息。

BIRD 此前是布拉格查拉斯大学 (Charles University in Prague) 数学和物理学院的一个研究项目。从 2009 年开始由捷克域名注册机构 - CZ.NIC Labs 接手项目并全权负责开发和维护。

路由器一般只与相邻的路由器交换路由信息，这样就可以快速发现网络中的拓扑结构，以找到到达目标路由器的最佳（以某种度量为基础）路径，并不断地更新路由表，以便在网络拓扑发生变化（如链路故障、新增链路）时，能够及时地找到最新的最佳路径。

在 BIRD 出现之前，这些路由器之间的路由信息交换是通过价格昂贵的专用硬件完成的，而 BIRD 的出现，使得这些路由器可以通过普通的计算机（通常是运行 Linux 或类 UNIX 的操作系统）来实现。

BIRD 的版本变迁

Bird 目前有三个大版本：v1, v2, v3

v1

Bird v1 是最早的 Bird，由两个守护进程分别支持 IPv4 与 IPv6 的路由，最晚版本是 1.6.8，于 2019 年 9 月 11 日发布，现已不推荐使用。

v2

Bird v2 是目前 Bird 的主线版本。与 v1 相比，v2 仅使用一个守护进程来运行 v4 与 v6 的路由。在本教程中，我们将使用 Bird v2 作为路由守护进程。

v3

Bird v3 是 Bird 的下一代版本，该版本增加了多线程的支持，仍在完善中。

如何安装 BIRD

请参阅 BIRD 中文文档：如何安装 BIRD

Bird 的基本语法

请参阅 BIRD 中文文档：BIRD 配置

路由基础概念的讲解到此就告一段落。如果你还想了解更多，欢迎你前往 Cloudflare 的网络层知识进行阅览。下一章，我们将带你使用 Bird 与服务提供商建立 BGP 会话，完成你的第一次广播。