BGP

Сетевой протокол
BGP
Название	Border Gateway Protocol
Уровень (по модели OSI)	прикладной
Семейство	TCP/IP
Порт/ID	179/TCP
Назначение протокола	Протокол динамической маршрутизации
Спецификация	RFC 4271
Основные реализации (клиенты)	Cisco IOS, Juniper JunOS, Bird, OpenBGPD, Quagga, Huawei VRP, Mikrotik RouterOS, frrouting

BGP (англ. Border Gateway Protocol, протокол граничного шлюза) — это протокол динамической маршрутизации, который используется для обмена маршрутной информацией между автономными системами (AS) в сети Интернет. BGP является одним из ключевых протоколов Интернета, обеспечивающим стабильность и эффективность глобальной сети. Протокол был впервые определён в RFC 1105 в 1989 году и с тех пор претерпел множество изменений и обновлений, что привело к текущей версии, известной как BGP-4, определённой в RFC 4271.

BGP является частью семейства протоколов Интернета и играет ключевую роль в маршрутизации пакетов данных между различными сетями, обеспечивая стабильность и эффективность глобальной сети. Протокол обеспечивает возможность интернета работать как единая, взаимосвязанная система, несмотря на множество отдельных сетей, которые её составляют.

С момента своего появления, BGP прошёл долгий путь развития и модернизации, став неотъемлемым инструментом для управления маршрутизацией в масштабах всей сети Интернет. Благодаря своим мощным возможностям и гибкости, BGP продолжает оставаться ключевым элементом в управлении глобальной сетью, обеспечивая её надёжность и безопасность.

История и развитие

Разработка BGP началась в конце 1980-х годов как ответ на необходимость более гибкого и масштабируемого протокола маршрутизации по сравнению с существовавшим в то время EGP (Exterior Gateway Protocol). Первая версия BGP (BGP-1) была представлена в 1989 году. Она была разработана для замены EGP, который не мог эффективно справляться с растущей сложностью и масштабом Интернета.

BGP-2 и BGP-3 были следующими итерациями, которые включали различные улучшения и исправления. В 1994 году был стандартизирован BGP-4, который используется до сих пор. В BGP-4 была добавлена поддержка Classless Inter-Domain Routing (CIDR), что позволило более эффективно использовать IP-адресное пространство и сократить размер таблиц маршрутизации.

С течением времени, BGP-4 получил множество улучшений и дополнений, таких как улучшенные механизмы безопасности и расширения для поддержки Multiprotocol BGP (MP-BGP). Эти дополнения включают поддержку маршрутизации для IPv6, VPN и других протоколов, что делает BGP универсальным инструментом для современных сетей.

Основные концепции

Автономные системы (AS)

Автономная система (AS) — это совокупность IP-сетей и маршрутизаторов, управляемых одним или несколькими сетевыми администраторами, которые имеют общий и чётко определённый протокол маршрутизации. Каждая AS идентифицируется уникальным номером, известным как AS номер (ASN). Автономные системы могут быть как небольшими сетями, так и крупными корпоративными или провайдерскими сетями, объединяющими множество устройств и подсетей.

Пиринги и сессии

BGP работает на основе установления пиринговых соединений (сессий) между соседними маршрутизаторами, называемыми BGP-пирами (peers). Эти соединения используются для обмена маршрутной информацией. Существует два типа пиринговых отношений:

• eBGP (External BGP) — пиринг между маршрутизаторами, принадлежащими разным автономным системам. Эти сессии используются для обмена маршрутной информацией между различными сетями и обычно проходят через публичные интернет-каналы.
• iBGP (Internal BGP) — пиринг между маршрутизаторами внутри одной автономной системы. Эти сессии помогают маршрутизаторам внутри одной сети синхронизировать свои таблицы маршрутизации и обеспечивать согласованное поведение всей сети.

Обмен маршрутами

BGP использует таблицы маршрутизации для хранения информации о сетях, которые могут быть достигнуты через других пиратов. Когда маршрутизатор BGP получает новый маршрут, он оценивает его по множеству критериев и решений, таких как длина пути, политики администратора и др., для выбора наилучшего маршрута. Этот процесс известен как выбор наилучшего пути и является ключевой функцией BGP.

Атрибуты маршрутов

BGP использует различные атрибуты маршрутов для определения наилучшего пути. Ключевые атрибуты включают:

• AS-PATH: Список автономных систем, через которые проходит маршрут.
• NEXT-HOP: Следующий маршрутизатор, через который должен пройти пакет.
• MED (Multi-Exit Discriminator): Атрибут, используемый для указания предпочтительного маршрута при наличии нескольких выходов из автономной системы.
• LOCAL_PREF: Локальный предпочтительный атрибут, используемый для выбора наиболее предпочтительного маршрута внутри автономной системы.

Преимущества и особенности

Масштабируемость

BGP разработан с учётом масштабируемости и может управлять огромным количеством маршрутов, что делает его идеальным для использования в глобальной сети Интернет. Протокол способен обрабатывать миллионы маршрутов, обеспечивая эффективную маршрутизацию в крупных сетях.

Политики маршрутизации

BGP предоставляет сетевым администраторам мощные инструменты для управления маршрутными политиками. Эти политики могут использоваться для определения предпочтительных путей, избегания перегруженных маршрутов и выполнения различных бизнес-задач. Например, администраторы могут настраивать BGP так, чтобы маршруты через более надёжные или менее загруженные каналы имели приоритет перед другими маршрутами.

Поддержка мультипротоколов

Расширения MP-BGP позволяют BGP поддерживать маршрутизацию не только для IPv4, но и для других протоколов, таких как IPv6, VPN и др. Это делает BGP гибким и универсальным инструментом для современных сетей, поддерживающим широкий спектр сетевых технологий и услуг.

Безопасность

BGP, будучи критически важным компонентом Интернета, подвергается различным угрозам, таким как маршрутизационные атаки и утечки. Для повышения безопасности используются различные методы, такие как фильтрация маршрутов, проверка подлинности пирингов и расширения безопасности, такие как BGPsec, определённый в RFC 8205.

Основные угрозы

Маршрутизационные утечки: Возникают, когда маршруты, предназначенные для внутреннего использования, случайно объявляются внешним пирингам, что может привести к неэффективной маршрутизации и уязвимостям. Атаки на BGP: Включают в себя ложные объявления маршрутов (BGP hijacking), которые могут привести к перехвату или нарушению трафика.

Методы защиты

Фильтрация маршрутов: Ограничивает объявления маршрутов, принимаемых от пирингов, до известных и доверенных префиксов. BGPsec: Расширение, обеспечивающее криптографическую защиту объявлений маршрутов, что предотвращает несанкционированные изменения в маршрутизации. RPKI (Resource Public Key Infrastructure): Используется для проверки подлинности объявлений IP-адресов и автономных систем.

Оптимизаторы BGP

Оптимизация BGP является важной задачей для обеспечения эффективной и надёжной маршрутизации трафика в больших сетях. Оптимизаторы BGP помогают управлять маршрутизацией и повышать производительность сети.

Основные функции

• Анализ маршрутов: Оптимизаторы BGP проводят анализ полученных маршрутов и предлагают наилучшие пути для трафика на основе заданных критериев.
• Балансировка нагрузки: Позволяет равномерно распределять трафик между различными путями, что помогает избежать перегрузок и повышает общую пропускную способность сети.
• Изменение атрибутов маршрутов: Автоматически изменяют атрибуты маршрутов, такие как LOCAL_PREF и MED, для оптимизации трафика.

Примеры оптимизаторов

• Noction IRP (Intelligent Routing Platform): Платформа для интеллектуальной маршрутизации, которая использует аналитику и автоматизацию для оптимизации маршрутов в реальном времени.
• Argo: Решение предоставляет функции мониторинга и оптимизации маршрутизации для повышения производительности сети Cloudflare.

Применение и использование

BGP используется провайдерами интернет-услуг (ISP), крупными корпорациями и другими организациями для управления маршрутизацией трафика в глобальной сети. Протокол позволяет эффективно и надёжно маршрутизировать трафик между различными сетями, обеспечивая стабильность и устойчивость Интернета.

Примеры использования

• Межпровайдерская маршрутизация: BGP используется для обмена маршрутной информацией между различными интернет-провайдерами, обеспечивая глобальную связность Интернета.
• Корпоративные сети: Крупные компании используют BGP для управления маршрутизацией между своими филиалами и дата-центрами, обеспечивая надёжную и эффективную связь.
• Облачные провайдеры: Облачные сервисы, такие как AWS, Google Cloud и Microsoft Azure, используют BGP для управления маршрутами между своими глобальными дата-центрами и клиентскими сетями.

Ссылки

• RFC 1105 — Border Gateway Protocol (BGP)
• RFC 4271 — A Border Gateway Protocol 4 (BGP-4)
• Securing Border Gateway Protocol, Internet Society
• Multiprotocol BGP (MP-BGP), RFC 4760
• RFC 8205 — BGPsec Protocol Specification