Wed Aug 20 2025

网络

# 互联网“骨干协议” —— BGP

B 站视频： https://www.bilibili.com/video/BV19VYfzWETN/ (opens new window)
抖音视频： https://v.douyin.com/7Nw9TRdTGDs/ (opens new window)

# 背景

最近将站点部署在 Cloudflare Pages 上，访问速度不稳定，有时非常慢；
分析原因，发现有绕远路的现象；

不翻墙，请求由洛杉矶的机房处理；翻墙后，请求由新加坡的机房处理； 实测翻墙后速度有很大提升。

按理说上海的请求应该都由新加坡（或香港）的机房处理，因为物理距离相比洛杉矶近很多；
为什么会有绕远路的现象？

ping 域名观察 ip 地址

IPv4 的归属地是“泛播”，IPv6 则指向美国

于是跟 AI 学习了一点关于网络知识，同时理解了以前工作中碰到的一些“神奇”现象（后文介绍）。

# 前序基础知识

计算机网络模型、TCP/IP 协议、CDN、DNS
对这些知识有个大概印象就好，若不了解，后续再补充学习也行

后面是跟 AI （ChatGPT5）的对话记录

# 介绍 Cloudflare ip 泛播的工作原理，如何让不同地区服务器共享同一个 ip，ipv6 可以泛播吗？

# 1. 什么是 IP 泛播（Anycast）

单播（Unicast）：一个 IP 地址对应唯一的服务器/节点，客户端请求必须路由到这个唯一的节点。
广播（Broadcast）：一个 IP 地址对应一整个网络段，数据包会发给网络段里的所有节点（通常只在局域网中使用）。
泛播（Anycast）：多个地理位置不同的节点（数据中心/服务器）共享同一个 IP 地址，BGP 协议会把客户端流量路由到“网络拓扑上最接近”的那个节点。

Cloudflare 就是通过 BGP + Anycast 来实现的：

Cloudflare 在全球每个数据中心的边界路由器上，都对外 通告相同的 IP 前缀（比如 104.16.0.0/12）。
全球 ISP 的路由器接收到这些 BGP 通告后，会选择一条最优路径（最短 AS path、最低成本等）来决定访问该 IP 的流量应该送往哪一个 Cloudflare 数据中心。
最终效果就是：用户访问 Cloudflare 的同一个 IP，会自动路由到离自己最近的 Cloudflare 节点。

# 2. 为什么能做到“不同地区服务器对应一个 IP”

本质是 BGP 路由选择：同一个 IP 前缀被全球多地的 Cloudflare 节点宣告，但 ISP 只会选择一条“最优路径”。
所以即便 IP 相同，来自美国的请求可能会落到 Cloudflare 洛杉矶节点，中国大陆可能走到香港节点，欧洲可能走到法兰克福节点。
这样就达到了“同一个 IP，根据用户地理/网络位置，进入不同的服务器”的效果。

换句话说：

不是服务器自己判断用户来源，而是网络路由在传输层就已经把请求送到了就近节点。

# 3. IPv6 能不能泛播？

答案是：可以，Cloudflare 已经在使用 IPv6 Anycast。

IPv6 同样依赖 BGP 进行路由，和 IPv4 原理完全一致。
Cloudflare 的 IPv6 地址段（比如 2606:4700::/32）同样在全球所有数据中心通过 BGP 泛播出去。
用户访问 Cloudflare 提供的 IPv6 地址时，也会自动路由到最近的数据中心。

# 4. 总结

工作原理：Cloudflare 在全球所有边缘节点使用 BGP Anycast 宣告相同的 IP 段，用户的 ISP 会选择到最近的节点转发请求。
为什么能做到“同一个 IP 不同地区落到不同服务器”：这是因为路由协议的“最优路径选择”，而不是靠应用层判断。
IPv6 是否支持泛播：完全支持，Cloudflare 的 IPv6 服务就是依赖 IPv6 Anycast 部署的。

# 介绍 BGP 协议

# 1. BGP 是什么

全称：Border Gateway Protocol，边界网关协议。
作用：互联网的“骨干协议”，用于在不同自治系统（AS，Autonomous System）之间交换路由信息。
地位：没有 BGP，就没有今天的互联网。因为全球互联网是由成千上万的 AS（ISP、运营商、IDC、大型企业网络等）互联组成的，而 BGP 是它们之间的“导航系统”。

# 2. 自治系统（AS）

在理解 BGP 前，先要理解 AS：

AS（Autonomous System）：一个由统一管理的网络系统，通常由一个运营商、公司或组织控制。
每个 AS 有唯一的 AS 编号（ASN），由国际机构（IANA / RIR）分配。
举例：
- 中国电信 AS4134
- Cloudflare AS13335
- Google AS15169

BGP 就是不同 AS 之间的路由协议，所以被称为 外部网关协议（EGP）。

# 3. BGP 的核心原理

BGP 的基本工作流程：

建立会话：两个 AS 之间的边界路由器建立 TCP 连接（端口 179）。
交换路由信息：边界路由器会发布自己能到达的网络前缀（IP 段）。
- 例如：Cloudflare 的路由器对外宣告 104.16.0.0/12，表示“我可以处理发往这些 IP 的流量”。
路由选择：其他 AS 收到这些前缀后，会根据 BGP 路由选择规则，决定把数据包往哪条路径送。
持续更新：一旦路由有变化（链路中断、新路径出现），BGP 会更新路由表，确保网络连通。

# 4. BGP 路由选择原则

BGP 不像 OSPF、IS-IS 那样追求“最短路径”，它的路由选择考虑很多因素：

最短 AS Path（AS 路径最短的优先）
Local Preference（本地偏好值，运营商可以手工配置）
Origin Type（路由的来源方式）
MED（多出口判别）（跨运营商时使用的权重参数）
eBGP 优先于 iBGP（外部路径优先）
更低的路由 ID / 优先级

最终决定哪条路由被采用。

# 5. BGP 的两种类型

eBGP（External BGP）：不同 AS 之间的 BGP，会经过公网。
iBGP（Internal BGP）：同一个 AS 内部不同路由器之间的 BGP，用于保持一致的路由信息。

# 6. BGP 的应用场景

互联网骨干：全球互联网依靠 BGP 互联。
CDN/Anycast：Cloudflare、Google、Akamai 等通过 BGP Anycast，把同一个 IP 在全球宣告。
多线接入/智能路由：一个企业接入多家运营商（如电信/联通/移动），通过 BGP 做智能选路。
防御 DDoS：通过 BGP 黑洞路由（BGP Blackhole），快速把攻击流量丢弃。
流量工程：运营商可以用 BGP 属性（Local Pref、AS Path prepend 等）调整流量走向。

# 7. BGP 的特点

基于 TCP 179 端口（保证可靠传输）。
只传递可达性信息（我能到达哪些网段），不传输具体的拓扑。
收敛速度较慢（相比 OSPF），但稳定性更好。
高度可控（通过策略路由，可以精细化调整流量）。

✅ 总结： BGP 是互联网的“导航协议”，通过 AS 之间的路由信息交换，让全球无数网络拼接成一个“全球互联网”。Cloudflare、Google、Facebook、ISP 等大厂都通过 BGP 来实现 IP 泛播、流量调度、跨网互联。

# 既然有了 BGP 实现的泛播，为什么网络社区还需要做 Cloudflare 优选 IP？

确实，Cloudflare 已经用 BGP Anycast 做了全球泛播，理论上用户访问同一个 IP，都会走到「最近、最优」的 Cloudflare 节点。那为什么还会出现「Cloudflare 优选 IP」这种需求呢？

我给你从 BGP 路由机制的限制 和 实际网络环境的复杂性 两方面来解释。

# 1. 理论：BGP Anycast = 最近节点？

BGP 的路由选择不是“地理最近”，而是根据一套策略：

AS Path（自治系统路径长短）
Local Pref（运营商的本地偏好设置）
路由策略（运营商可能有商业合作，比如强制优先走某条链路）
网络成本（ISP 间的结算关系，可能绕远路但便宜）

👉 所以，虽然 Cloudflare 在全球宣告相同 IP 段，但并不保证你在中国一定走香港节点，也可能被运营商绕去美国、日本，延迟和丢包率都更高。

# 2. 现实：为什么要“优选 IP”

在真实网络环境中，有几个典型问题：

运营商策略问题
- 比如中国移动的国际出口，常常绕路，用户去香港的 Cloudflare 节点，结果被 BGP 路由到美国西海岸，延迟直接 200ms+。
- 这不是 Cloudflare 的问题，而是运营商的 BGP 策略 + 结算关系 导致的。
网络拥塞
- 即使理论上路由到了“近点”，但链路本身可能拥塞、丢包高。
- Cloudflare 没办法控制每一家 ISP 的链路质量。
Cloudflare 的 Anycast 粒度较粗
- Cloudflare 的 IP 段很大（比如 104.16.0.0/12），一个段里可能包含很多节点。
- 但用户可能需要“更细粒度”的选择，找出其中 对自己网络环境延迟最低的 IP。

# 3. 什么是“优选 IP”

所谓 Cloudflare 优选 IP，其实就是：

网络社区里的人测试 Cloudflare 所有可用的 Anycast IP（IPv4/IPv6），
对比在不同地区/不同运营商下的 延迟、丢包率、带宽，
最终挑选出“对自己网络环境最优”的 IP 来使用。

例如：

某个中国移动用户，优选测试后发现 104.19.192.12 比默认的 104.16.0.0/12 其他 IP 更快，于是就固定用这个 IP。
本质上就是 人工补充了 BGP 没法保证的“真实网络质量”信息。

# 4. IPv6 的情况

IPv6 也有 Anycast，同样存在这个问题：

BGP 仍然是运营商策略主导，IPv6 甚至在国内的优化更差。
所以 IPv6 也会出现“访问 Cloudflare 走远路”的情况，依然需要“优选 IP”。

# 5. 总结

BGP Anycast 只能保证“拓扑意义上的最近路径”，但不能保证“实际网络质量最好”。
运营商路由策略、国际出口瓶颈、链路拥塞，都会导致用户访问 Cloudflare 的延迟和体验不稳定。
优选 IP 就是用户自己在 Cloudflare 提供的 IP 段里挑选“在自己运营商网络下延迟最低、质量最优”的那个 IP 来用。

👉 换句话说：

Cloudflare Anycast 是全球层面的优化。
优选 IP 是用户侧的本地优化。

# 前面提到绕远路可能是运营商的策略，那采用社区的优选 IP 是否会被惩罚或封禁？

问题涉及 Cloudflare、运营商、用户三方的关系。我们分情况来分析：

# 1. Cloudflare 的角度

Cloudflare 官方不会惩罚使用“优选 IP”。
- 因为你本质上还是在访问 Cloudflare 的 Anycast 节点。
- 优选 IP 只是你在 Cloudflare 公布的 合法 IP 段 里，挑选出最适合你网络的一个。
- Cloudflare 的 IP 段是对外公开宣告的，所有人都可以直接访问。
只要不滥用（比如恶意 DDoS、爬虫、攻击），Cloudflare 不会因为你用了“优选 IP”而封禁。
有些服务（比如 CDN 域名）可能依赖 Host Header / TLS SNI，即便你直连优选 IP，也还是通过 Cloudflare 的边缘节点进入，Cloudflare 仍然能做流量管理。

# 2. 运营商的角度

运营商不会因为你使用“优选 IP”而“惩罚你”，因为对他们来说，你就是访问了一个 Cloudflare 的 IP，没什么特别。
但运营商 可能会随时调整 BGP 策略，你今天的“优选 IP”走香港，明天可能又绕去美国。
这就是为什么社区优选 IP 工具通常要 定期测试、自动切换，因为运营商的路由策略是不稳定的。

# 3. 潜在风险

虽然不会“惩罚”，但有几点需要注意：

IP 可用性波动
- Cloudflare 的大段 IP 可能分配给不同的服务（网站/CDN/API/Workers…），某些 IP 在特定地区可能被屏蔽或限速。
- 选中的优选 IP 可能一段时间好用，过一段时间就不行了。
部分业务可能不兼容
- 如果某个服务要求 CNAME / 域名解析绑定，直连优选 IP 可能绕过 Cloudflare 的一些安全功能（例如 WAF、Bot 管理）。
- 特别是 SaaS 型客户（如 Shopify、Notion），可能不允许直连 IP，而必须用域名。
法律/合规风险
- 在某些地区（例如中国大陆），Cloudflare 节点的可用性受政策影响，如果你绕过官方解析结果，可能访问效果不稳定，甚至被阻断。

# 4. 总结

✅ 不会被 Cloudflare 惩罚，因为你访问的还是 Cloudflare Anycast 公布的合法 IP。
✅ 不会被运营商封禁，因为运营商看不出你是不是“优选 IP”，只会按 BGP 策略路由。
⚠️ 最大风险是可用性：优选 IP 可能随时间变化，需要定期维护。
⚠️ 部分场景不适用：某些服务要求强制走域名，直连 IP 可能绕过安全功能或导致不可用。

换句话说：

社区优选 IP 是一种用户侧的“临时网络优化手段”，风险主要在稳定性，而不是封禁或惩罚。

# CDN 也会路由用户请求到最近的节点处理，它的实现原理（动态/智能 DNS）跟 BGP 协议有什么关系和区别？

你已经注意到 CDN 调度 和 BGP Anycast 的相似点：两者都能让用户请求落到“最近/最优”的节点。但它们的实现原理其实完全不同，我给你系统对比一下：

# 1. CDN 的调度方式

主流 CDN（阿里云、腾讯云、Akamai 等）大多数采用 DNS 解析调度：

用户访问 example.com。
浏览器向 本地 DNS 服务器（LDNS）发起域名解析请求。
解析请求最终到达 CDN 的 权威 DNS（通常是智能调度系统）。
CDN 根据多个维度（用户的 IP、LDNS 的 IP、网络拓扑、节点负载、带宽成本…）返回一个 离用户最优的节点 IP。
用户再用这个 IP 去访问 CDN 节点。

👉 这种方式叫做 智能 DNS / 动态 DNS 调度。

优点：粒度更细，可以根据用户来源灵活选择节点。
缺点：DNS 只能做到“粗略定位”，因为权威 DNS 看到的是 LDNS 的 IP，而不一定是用户的真实 IP（比如公司内网、公共 DNS）。

# 2. Cloudflare 的 Anycast 调度方式

Cloudflare 与传统 CDN 最大的不同：

它不是依赖 DNS 返回不同的 IP，而是给所有用户返回 相同的 Anycast IP。
之后交给 BGP 路由协议来选择最近的 Cloudflare 数据中心。

👉 本质是 网络层调度（BGP），而不是 应用层调度（DNS）。

优点：快速、简洁，用户只需解析一次 IP，路由天然送去最近节点。
缺点：路由选择由运营商决定，Cloudflare 无法完全掌控（会出现“绕路”问题，需要优选 IP）。

# 3. 二者关系与区别

维度	BGP Anycast（Cloudflare）	智能 DNS（大多数 CDN）
调度层级	网络层（路由层）	应用层（DNS 解析）
调度手段	BGP 路由最优路径	根据用户 IP/LDNS IP 返回不同 IP
用户看到的 IP	全球相同（Anycast IP）	不同地区返回不同 IP
调度精细度	粗（依赖运营商路由策略）	细（可基于用户、网络、负载调整）
稳定性	简单高效，但可能绕路	灵活可控，但依赖 DNS 准确性
延迟影响	无 DNS 多级跳转开销	受限于 DNS 缓存与 LDNS 位置
典型代表	Cloudflare、Google DNS、Quad9	Akamai、阿里云 CDN、腾讯云 CDN

# 4. CDN 为什么不都用 Anycast？

Anycast 要求在全球都有自建节点，并且在所有 ISP 建立 BGP 对等关系 → 成本极高，只有 Cloudflare、Google、Meta 这样的大厂能玩。
DNS 调度更灵活，可以按需控制：比如某个节点过载，直接不返回它的 IP；但 Anycast 流量过来后，除非内部再转发，否则节点自己必须处理。
DNS 调度能区分业务：同一个域名下，可以按地区返回不同的 CNAME/IP，适合多租户、多业务的复杂场景。

# 5. 总结

BGP Anycast：让“网络本身”决定用户走到哪个节点，速度快、实现简洁，但受限于运营商策略，不可控。
智能 DNS 调度：由“CDN 平台”决定用户走到哪个节点，调度灵活、可控，但受限于 DNS 层的局限（缓存、LDNS 偏差）。
Cloudflare 之所以特别：它用 BGP Anycast 做第一层“最近节点路由”，再结合 内部负载均衡（Argo Smart Routing 等）做第二层调度。