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.
[править] Состояния связи с соседями
- Idle
- Connect
- Open sent
- Open confirm
- active
- Established
| Состояние | Ожидание TCP? | Инициация TCP? | Установлено TCP? | Отправлено Open? | Получено Open? | Сосед Up? |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Idle | Нет | |||||
| Connect | Да | |||||
| Active | Да | Да | ||||
| Open sent | Да | Да | Да | Да | ||
| Open confirm | Да | Да | Да | Да | Да | |
| Established | Да | Да | Да | Да | Да | Да |
Если не совпали IP-адреса с соседом, то этот сосед будет в состоянии active.
[править] Атрибуты пути (path attributes)
Атрибуты пути разделены на 4 категории:
- Well-known mandatory — все маршрутизаторы, работающие по протоколу BGP, должны распознавать эти атрибуты. Должны присутствовать во всех обновлениях (update).
- Well-known discretionary — все маршрутизаторы, работающие по протоколу BGP, должны распознавать эти атрибуты. Могут присутствовать в обновлениях (update), но их присутствие не обязательно.
- Optional transitive — могут не распознаваться всеми реализациями BGP. Если маршрутизатор не распознал атрибут, он помечает обновление как частичное (partial) и отправляет его дальше соседям, сохраняя не распознанный атрибут.
- Optional non-transitive — могут не распознаваться всеми реализациями BGP. Если маршрутизатор не распознал атрибут, то атрибут игнорируется и при передаче соседям отбрасывается.
Примеры атрибутов BGP:
- Well-known mandatory:
- Autonomous system path
- Next-hop
- Origin
- Well-known discretionary:
- Local preference
- Atomic aggregate
- Optional transitive:
- Aggregator
- Communities
- Optional non-transitive:
- Multi-exit discriminator (MED)
- Originator ID
- Cluster list
[править] Autonomous system path
Атрибут Autonomous system path (AS Path):
- Описывает через какие автономные системы надо пройти, чтобы дойти до сети назначения.
- Номер AS добавляется при передаче обновления из одной AS eBGP-соседу в другой AS.
Используется для:
- обнаружения петель
- применения политик
Каждый сегмент атрибута AS path представлен в виде поля TLV (path segment type, path segment length, path segment value):
- path segment type — поле размером 1 байт для которого определены такие значения:
- 1 — AS_SET: неупорядоченное множество автономных систем, через которые прошел маршрут в сообщении Update,
- 2 — AS_SEQUENCE: упорядоченное множество автономных систем, через которые прошел маршрут в сообщении Update
- path segment length — поле размером 1 байт. Указывает сколько автономных систем указано в поле path segment value
- path segment value — номера автономных систем, каждая представлена полем размером 2 байта.
[править] Next-hop
Атрибут Next-hop
- IP-адрес следующей AS для достижения сети назначения.
- Это IP-адрес eBGP-маршрутизатора, через который идет путь к сети назначения.
- Атрибут меняется при передаче префикса в другую AS
Third party next hop:
[править] Origin
Атрибут Origin — указывает на то, каким образом был получен маршрут в обновлении.
Возможные значения атрибута:
- 0 — IGP: NLRI получена внутри исходной автономной системы;
- 1 — EGP: NLRI выучена по протоколу Exterior Gateway Protocol (EGP). Предшественник BGP, не используется
- 2 — Incomplete: NLRI была выучена каким-то другим образом
[править] Local preference
Атрибут Local preference:
- Указывает маршрутизаторам внутри автономной системы как выйти за её пределы.
- Этот атрибут передается только в пределах одной автономной системы.
- На маршрутизаторах Cisco по умолчанию значение атрибута — 100.
- Выбирается та точка выхода у которой значение атрибута больше.
- Если eBGP-сосед получает обновление с выставленным значением local preference, он игнорирует этот атрибут.
[править] Atomic aggregate
Метка, указывающая, что NLRI является summary.
[править] Aggregator
Список RID и ASN маршрутизаторов, создавших summary NLRI.
[править] Communities
Атрибут community:
- Тегирование маршрутов
- Существуют предопределенные значения
- По умолчанию не пересылаются соседям
- Один из вариантов применения: передается соседней AS для управления входящим трафиком
Значения от 0x00000000 до 0x0000FFFF и от 0xFFFF0000 до 0xFFFFFFFF зарезервированы.
Как правило community отображаются в формате ASN:VALUE. В таком формате, доступны для использования community от 1:0 до 65534:65535. В первой части указывается номер автономной системы, а во второй значение community, которое определяет политику маршрутизации трафика.
Некоторые значения communities предопределены. RFC1997 определяет три значения таких community. Эти значения должны одинаково распознаваться и обрабатываться всеми реализациями BGP, которые распознают атрибут community.
Если маршрутизатор получает маршрут в котором указано предопределенное значение communities, то он выполняет специфическое, предопределенное действие основанное на значении атрибута.
Предопределенные значения communities (Well-known Communities):
- no-export (0xFFFFFF01) — Все маршруты которые передаются с таким значением атрибута community не должны анонсироваться за пределы конфедерации (автономная система, которая не является частью конфедерации считается конфедерацией). То есть, маршруты не анонсируются EBGP-соседям, но анонсируются внешним соседям в конфедерации,
- no-advertise (0xFFFFFF02) — Все маршруты которые передаются с таким значением атрибута community не должны анонсироваться другим BGP-соседям,
- no-export-subconfed (0xFFFFFF03) — Все маршруты которые передаются с таким значением атрибута community не должны анонсироваться внешним BGP-соседям (ни внешним в конфедерации, ни настоящим внешним соседям). В Cisco это значение встречается и под названием local-as.
|
|
Маршрутизаторы которые не поддерживают атрибут community, будут передавать его далее, так как это transitive атрибут. |
[править] Multi exit discriminator (MED)
Атрибут MED:
- Используется для информирования eBGP-соседей о том, какой путь в автономную систему более предпочтительный.
- Атрибут передается между автономными системами.
- Маршрутизаторы внутри соседней автономной системы используют этот атрибут, но, как только обновление выходит за пределы AS, атрибут MED отбрасывается.
- Чем меньше значение атрибута, тем более предпочтительна точка входа в автономную систему.
[править] Weight (проприетарный атрибут Cisco)
Атрибут Weight:
- Позволяет назначить "вес" различным путям локально на маршрутизаторе.
- Используется в тех случаях, когда у одного маршрутизатора есть несколько выходов из автономной системы (сам маршрутизатор является точкой выхода).
- Имеет значение только локально, в пределах маршрутизатора.
- Не передается в обновлениях.
- Чем больше значение атрибута, тем более предпочтителен путь выхода.
[править] Выбор пути
Характеристики процедуры выбора пути протоколом BGP:
- В таблице BGP хранятся все известные пути, а в таблице маршрутизации — лучшие.
- Пути выбираются на основании политик.
- Пути не выбираются на основании пропускной способности.
Сначала проверяется:
- Доступен ли next-hop (Route Resolvability Condition)
- Для того чтобы next-hop считался доступным (accessible), необходимо чтобы в таблице маршрутизации был IGP-маршрут, который ведет к нему.
[править] Cisco
На маршрутизаторе Cisco, если не настроены никакие политики выбора пути, выбор пути происходит таким образом (на каждый следующий шаг маршрутизатор переходит только при совпадении значений на предыдущем):
- Максимальное значение weight (локально для маршрутизатора).
- Максимальное значение local preference (для всей AS).
- Предпочесть локальный маршрут маршрутизатора (next hop = 0.0.0.0).
- Кратчайший путь через автономные системы. (самый короткий AS_PATH)
- Минимальное значение origin code (IGP < EGP < incomplete).
- Минимальное значение MED (распространяется между автономными системами).
- Путь eBGP лучше чем путь iBGP.
- Выбрать путь через ближайшего IGP-соседа.
- Выбрать самый старый маршрут для eBGP-пути.
- Выбрать путь через соседа с наименьшим BGP router ID.
- Выбрать путь через соседа с наименьшим IP-адресом.
[править] Juniper
Если существует несколько маршрутов до одной сети назначения, будет выбран только один из них. Каждый шаг в алгоритме выбора лучшего маршрута пытается устранить все, кроме одного маршруты к пункту назначения. Если на шаге алгоритма маршрутов все еще больше одного, будет выполнен переход на следующий шаг алгоритма. Таким образом, алгоритм работает до тех пор, пока это необходимо. В устройствах Juniper выбор наилучшего маршрута происходит по следующему алгоритму:
- проверка на доступность next-hop в локальной таблице маршрутизации. Если next-hop не доступен, маршрут отбрасывается.
- маршрутизатор выбирает маршрут с наибольшим Local Preference атрибутом.
- маршрутизатор выбирает маршрут с кратчайшим AS Path length.
- маршрутизатор выбирает маршрут с наименьшим значением атрибута Origin (то есть отдается предпочтение IGP).
- маршрутизатор выбирает маршрут с наименьшим значением MED. Этот шаг выполняется, по умолчанию, только для маршрутов из одной AS.
- маршрутизатор выбирает маршруты, полученные от соседей EBGP нежели полученные от IBGP соседей. Если остальные маршруты EBGP-маршруты, маршрутизатор переходит к шагу 9.
- маршрутизатор выбирает маршрут с наименьшей метрикой IGP к анонсируемому BGP Next Hop.
- если используется Route Reflection для IBGP пиринга, маршрутизатор выбирает путь с наименьшим Cluster-List length.
- маршрутизатор выбирает маршрут от партнера с наименьшим Router ID.
- маршрутизатор выбирает маршрут от партнера с наименьшим Peer Address.
|
|
Только лучший путь помещается в таблицу маршрутизации и анонсируется BGP-соседям. |
[править] BGP в маршрутизаторах Cisco
- Основная страница: BGP в Cisco
[править] BGP в маршрутизаторах Juniper
- Основная страница: BGP_в_Juniper
[править] BGP в Quagga
- Основная страница: Quagga
[править] Конфигурационные файлы qua2, qua4, qua6
Конфигурационные файлы на странице BGP/config.
[править] Дополнительная информация
RFC:
- RFC 4456 — BGP Route Reflection: An Alternative to Full Mesh Internal BGP (iBGP)
- RFC 5065 — Autonomous System Confederations for BGP
 |
|
|---|
