BGP
Материал из Xgu.ru
BGP (Border Gateway Protocol) — это основной протокол динамической маршрутизации, который используется в Интернете.
Маршрутизаторы, использующие протокол BGP, обмениваются информацией о доступности сетей. Вместе с информацией о сетях передаются различные атрибуты этих сетей, с помощью которых BGP выбирает лучший маршрут и настраиваются политики маршрутизации.
Один из основных атрибутов, который передается с информацией о маршруте — это список автономных систем, через которые прошла эта информация. Эта информация позволяет BGP определять где находится сеть относительно автономных систем, исключать петли маршрутизации, а также может быть использована при настройке политик.
Маршрутизация осуществляется пошагово от одной автономной системы к другой. Все политики BGP настраиваются, в основном, по отношению к внешним/соседним автономным системам. То есть, описываются правила взаимодействия с ними.
Так как BGP оперирует большими объемами данных (текущий размер таблицы для IPv4 более 450 тысяч маршрутов), то принципы его настройки и работы отличаются от внутренних протоколов динамической маршрутизации (IGP).
Содержание |
[править] Терминология протокола
- Внутренний протокол маршрутизации (interior gateway protocol) – протокол, который используется для передачи информации о маршрутах внутри автономной системы.
- Внешний протокол маршрутизации (exterior gateway protocol) – протокол, который используется для передачи информации о маршрутах между автономными системами.
- Автономная система (autonomous system, AS) — набор маршрутизаторов, имеющих единые правила маршрутизации, управляемых одной технической администрацией и работающих на одном из протоколов IGP (для внутренней маршрутизации AS может использовать и несколько IGP).
- Транзитная автономная система (transit AS) — автономная система, через которую передается трафик других автономных систем.
- Путь (path) — последовательность состоящая из номеров автономных систем через которые нужно пройти для достижения сети назначения.
- Атрибуты пути (path attributes, PA) — характеристики пути, которые позволяют выбрать лучший путь.
- BGP speaker — маршрутизатор, на котором работает протокол BGP.
- Соседи (neighbor, peer) — любые два маршрутизатора, между которыми открыто TCP-соединение для обмена информацией о маршрутизации.
- Информация сетевого уровня о доступности сети (Network Layer Reachability Information, NLRI) — IP-префикс и длина префикса.
[править] Описание протокола
BGP выбирает лучшие маршруты не на основании технических характеристик пути (пропускной способности, задержки и т.п.), а на основании политик. В локальных сетях наибольшее значение имеет скорость сходимости сети, время реагирования на изменения. И маршрутизаторы, которые используют внутренние протоколы динамической маршрутизации, при выборе маршрута, как правило, сравнивают какие-то технические характеристики пути, например, пропускную способность линков.
При выборе между каналами двух провайдеров, зачастую имеет значение не то, у какого канала лучше технические характеристики, а какие-то внутренние правила компании. Например, использование какого канала обходится компании дешевле. Поэтому в BGP выбор лучшего маршрута осуществляется на основании политик, которые настраиваются с использованием фильтров, анонсирования маршрутов, и изменения атрибутов.
|
|
Как и другие протоколы динамической маршрутизации, BGP может передавать трафик только на основании IP-адреса получателя. Это значит, что с помощью BGP нет возможности настроить правила маршрутизации, в которых будет учитываться, например, то, из какой сети был отправлен пакет или данные какого приложения передаются. Если принимать решение о том как должен маршрутизироваться пакет, необходимо по каким-то дополнительным критериям, кроме адреса получателя, необходимо использовать механизм policy-based routing (PBR). |
[править] Основные характеристики протокола
BGP это path-vector протокол с такими общими характеристиками:
- Использует TCP для передачи данных, это обеспечивает надежную доставку обновлений протокола (порт 179)
- Отправляет обновления только после изменений в сети (нет периодических обновлений)
- Периодически отправляет keepalive-сообщения для проверки TCP-соединения
- Метрика протокола называется path vector или атрибуты (attributes)
[править] Автономная система
Автономная система (autonomous system, AS) — это система IP-сетей и маршрутизаторов, управляемых одним или несколькими операторами, имеющими единую, четко определенную политику маршрутизации с Интернетом (RFC 1930).
Диапазоны номеров автономных систем (autonomous system number, ASN):
- 0-65535 (изначально определенный диапазон для ASN 16 бит)
- 65536-4294967295 (новый диапазон для ASN 32 бита (RFC 4893))
Использование:
- 0 и 65535 (зарезервированы)
- 1-64495 (публичные номера)
- 65552-4294967295 (публичные номера)
- 64512-65534 (приватные номера)
- 23456 (представляет 32-битный диапазон на устройствах, которые работают с 16-битным диапазоном)
[править] Описание работы протокола
- Таблица соседей (neighbor table) — список всех соседей BGP
- Таблица BGP (BGP table, forwarding database, topology database):
- Список сетей, полученных от каждого соседа
- Может содержать несколько путей к destination сетям
- Атрибуты BGP для каждого пути
- Таблица маршрутизации — список лучших путей к сетям
По умолчанию BGP отправляет keepalive-сообщения каждые 60 секунд.
Если существует несколько путей к получателю, то маршрутизатор будет анонсировать соседям не все возможные варианты, а только лучший маршрут из таблицы BGP.
[править] Внутренний BGP (Internal BGP) и Внешний BGP (External BGP)
- Внутренний BGP (Internal BGP, iBGP) — BGP работающий внутри автономной системы. iBGP-соседи не обязательно должны быть непосредственно соединены.
- Внешний BGP (External BGP, eBGP) — BGP работающий между автономными системами. По умолчанию, eBGP-соседи должны быть непосредственно соединены.
Если iBGP-маршрутизаторы работают в нетранзитной AS, то соединение между ними должно быть full mesh. Это следствие принципов работы протокола — если маршрутизатор, находящийся на границе AS, получил обновление, то он передает его всем соседям; соседи, которые находятся внутри автономной системы, больше это обновление не распространяют, так как считают, что все соседи внутри AS уже его получили.
[править] Таймеры протокола
- Keepalive Interval — Интервал времени в секундах, между отправкой сообщений keepalive. По умолчанию 60 секунд.
- Hold Time — Интервал времени в секундах, по истечении которого сосед будет считаться недоступным. По умолчанию 180 секунд.
[править] Типы сообщений BGP
У всех сообщений BGP такой формат заголовка:
|<-------------------------- 32 бита --------------------------->| +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | | + + | | + + | Marker | + + | | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Length | Type | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Поля заголовка BGP-сообщений:
- Marker — поле, которое включено в заголовок для совместимости. Размер поля — 16 байт, все байты должны быть 1.
- Length — длина всего сообщения в октетах, включая заголовок. Поле может принимать значения от 19 до 4096.
- Type — тип передаваемого сообщения:
- 1 — OPEN
- 2 — UPDATE
- 3 — NOTIFICATION
- 4 — KEEPALIVE
[править] Open
Open — используется для установки отношений соседства и обмена базовыми параметрами. Отправляется сразу после установки TCP-соединения.
Формат сообщения Open:
|<-------------------------- 32 бита --------------------------->| +-+-+-+-+-+-+-+-+ | Version | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | My Autonomous System | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Hold Time | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | BGP Identifier | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Opt Parm Len | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | | | Optional Parameters | | | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Кроме стандартного заголовка пакета BGP, в сообщении Open такие поля:
- Version — версия протокола BGP
- My Autonomous System — номер автономной системы отправителя
- Hold Time — максимальное время в секундах, которое может пройти между получением Keepalive и сообщением Update. Время выбирается минимальным
- BGP Identifier — играет роль в выборе пути пересылки BGP-сообщений при наличии более одного канала связи между BGP-соседями
- Optional Parameters Length — если равен 0, то в маркер записываются единицы, а Optional Parameters имеет нулевую длину; если не равен 0, то в Optional Parameters записываются данные для определения кода, который указывается в маркере.
- Optional Parameters — играет роль в формировании и последующем определении кода в поле маркер.
[править] Update
Update — используется для обмена информацией маршрутизации.
Формат сообщения Update:
+-----------------------------------------------------+ | Unfeasible Routes Length (2 octets) | +-----------------------------------------------------+ | Withdrawn Routes (variable) | +-----------------------------------------------------+ | Total Path Attribute Length (2 octets) | +-----------------------------------------------------+ | Path Attributes (variable) | +-----------------------------------------------------+ | Network Layer Reachability Information (variable) | +-----------------------------------------------------+
[править] Notification
Notification — используется когда возникают ошибки BGP. После отправки сообщения сессия с соседом разрывается.
Формат сообщения Notification:
|<-------------------------- 32 бита --------------------------->| +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Error code | Error subcode | Data | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ + | | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
Кроме стандартного заголовка пакета BGP, в сообщении Notification такие поля:
- Error Code — тип оповещения:
- 1 — Message Header Error
- 2 — OPEN Message Error
- 3 — UPDATE Message Error
- 4 — Hold Timer Expired
- 5 — Finite State Machine Error
- 6 — Cease
[править] Keepalive
Keepalive — используется для поддерживания отношений соседства, для обнаружения неактивных соседей.
Сообщения Keepalive состоят только из заголовка пакета (длина 19 октетов).
Если периодичность отправки keepalive-сообщений выставлена в 0, то сообщения не отправляются.
[править] Отношения соседства
Для того чтобы установить отношения соседства, в BGP надо настроить вручную каждого соседа.
Когда указывается сосед локального маршрутизатора, обязательно указывается автономная система соседа. По этой информации BGP определяет тип соседа:
- Внутренний BGP сосед (iBGP-сосед) — сосед, который находится в той же автономной системе, что и локальный маршрутизатор. iBGP-соседи не обязательно должны быть непосредственно соединены.
- Внешний BGP сосед (eBGP-сосед) — сосед, который находится в автономной системе отличной от локального маршрутизатора. По умолчанию, eBGP-соседи должны быть непосредственно соединены.
Тип соседа мало влияет на установку отношений соседства. Более существенные отличия между различными типами соседей проявляются в процессе отправки обновлений BGP и добавлении маршрутов в таблицу маршрутизации.
BGP выполняет такие проверки, когда формирует отношения соседства:
- Маршрутизатор должен получить запрос на TCP-соединение с адресом отправителя, который маршрутизатор найдет указанным в списке соседей (команда neighbor).
- Номер автономной системы локального маршрутизатора должен совпадать с номером автономной системы, который указан на соседнем маршрутизаторе командой neighbor remote-as (это требование не соблюдается при настройках конфедераций).
- Идентификаторы маршрутизаторов (Router ID) не должны совпадать.
- Если настроена аутентификация, то соседи должны пройти её.
|
|
У первого пункта проверки есть некоторая особенность: только у одного из двух маршрутизаторов IP-адрес, указанный как адрес отправки обновлений, должен быть указан в команде neighbor другого маршрутизатора. |
BGP выполняет проверку таймеров keepalive и hold, однако несовпадение этих параметров не влияет на установку отношений соседства. Если таймеры не совпадают, то каждый маршрутизатор будет использовать меньшее значение таймера hold.