ИТ База знаний
Полезно
— Онлайн генератор устойчивых паролей
— Онлайн калькулятор подсетей
— Руководство администратора FreePBX на русском языке
— Руководство администратора Cisco UCM/CME на русском языке
— Руководство администратора по Linux/Unix
Навигация
Серверные решения
Телефония
FreePBX и Asterisk
Настройка программных телефонов
Корпоративные сети
Протоколы и стандарты
Протокол BGP
Связь между автономными системами
Сегодняшняя статья будет посвящена основному протоколу динамической маршрутизации – BGP (Border Gateway Protocol). Почему основному? – Потому что с именно с помощью BGP организована топология всего Интернета.
Онлайн курс по Кибербезопасности
Изучи хакерский майндсет и научись защищать свою инфраструктуру! Самые важные и актуальные знания, которые помогут не только войти в ИБ, но и понять реальное положение дел в индустрии
Итак, в данной статье разберем следующие моменты:
Терминология
AS характеризуется (с недавних пор 32 битным) номером ASN (Autonomus System Number) и пулом IP-адресов. Выдачей и того и другого занимается организация IANA (Internet Assigned Numbers Authority), делегируя контроль за распределением ASN и других интернет ресурсов, региональным регистраторам.
Связность автономных систем достигается благодаря статической или динамической маршрутизации.
Со статической маршрутизацией всё просто. Вы заходите на устройство и вручную прописываете маршрут до его ближайшего соседа. На практике, связать даже 10 маршрутизаторов между собой уже представляется довольно сложной задачей.
Поэтому для больших сетей придумали динамическую маршрутизацию, при которой устройства автоматически делятся друг с другом информацией об имеющихся у них маршрутах и, более того, подстраиваются под изменения топологии.
Как известно, протоколы динамической маршрутизации классифицируются по двум основным признакам:
Очевидно BGP не может быть Link State протоколом. Только представьте себе сколько автономных систем в Интернете, любой маршрутизатор просто выйдет из строя если получит такое количество информации.
Итак, BGP – это протокол внешней маршрутизации, использующийся для соединения двух AS. Схема выглядит примерно так:
Так как на BGP возложена великая задача – соединение автономных систем во всем Интернете, то он должен быть очень надежным. Для этих целей, в самом начале работы, BGP-маршрутизатор инициирует установление TCP сессии на 179 порт к своему соседу, происходит стандартных обмен SYN и ACK.
Соединения по протоколу BGP должно быть абсолютно согласовано администраторами автономных систем, желающих организовать стык. Если, скажем, администратор AS402 запустил процесс BGP на маршрутизаторе BR2 (Border Router), указав в качестве соседа BR1 и его ASN, а администратор AS401 никаких действий не произвел, то TCP-сессия не поднимется и системы так и останутся несвязными. Кроме того, должны соблюдаться следующие условия:
Если TCP-сессия установлена успешно, то BGP-маршрутизаторы начинают обмен
сообщениями OPEN, в котором сообщают свои ASN, RouterID и Hold timer. Hold timer это время, в течение которого будет поддерживаться TCP-сессия. Если условия, перечисленные ранее, не соблюдаются, например не совпадает информация о номере AS, то сообщением NOTIFICATION маршрутизатор, получивший неверный ASN уведомит об этом своего соседа и сбросит TCP-сессию.
Если же все условия соблюдаются, то маршрутизаторы, с определенным интервалом, начинают высылать друг другу сообщения KEEPALIVE, означающие подтверждение параметров, принятых в OPEN и уведомление “я ещё жив”.
Наконец, маршрутизаторы могут приступать к обмену маршрутной информацией по средствам сообщения UPDATE. Структура данного сообщения делится на две части:
Сообщение UPDATE будет передаваться каждый раз, когда один из маршрутизаторов получит информацию о новых сетях, а сообщение KEEPALIVE на протяжении всей TCP-сессии.
Именно таким образом и работает маршрутизация во всем Интернете. Истории известно множество инцидентов, когда неправильная работа протокола BGP приводила к сбоям обширных частей глобальной сети, поэтому недооценивать его важность категорически нельзя.
Полный курс по Сетевым Технологиям
В курсе тебя ждет концентрат ТОП 15 навыков, которые обязан знать ведущий инженер или senior Network Operation Engineer
Bgp протокол что это
Если вы считаете, что её стоило бы доработать как можно быстрее, пожалуйста, скажите об этом.
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
[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:
[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):
[править] Описание работы протокола
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)
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
[править] Типы сообщений BGP
У всех сообщений BGP такой формат заголовка:
Поля заголовка BGP-сообщений:
[править] Open
Open — используется для установки отношений соседства и обмена базовыми параметрами. Отправляется сразу после установки TCP-соединения.
Формат сообщения Open:
Кроме стандартного заголовка пакета BGP, в сообщении Open такие поля:
[править] Update
Update — используется для обмена информацией маршрутизации.
Формат сообщения Update:
[править] Notification
Notification — используется когда возникают ошибки BGP. После отправки сообщения сессия с соседом разрывается.
Формат сообщения Notification:
Кроме стандартного заголовка пакета BGP, в сообщении Notification такие поля:
[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:
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:
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
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:
Примеры атрибутов BGP:
[править] Autonomous system path
Атрибут Autonomous system path (AS Path):
Каждый сегмент атрибута AS path представлен в виде поля TLV (path segment type, path segment length, path segment value):
[править] Next-hop
Third party next hop: 
[править] Origin
Атрибут Origin — указывает на то, каким образом был получен маршрут в обновлении.
Возможные значения атрибута:
[править] Local preference
Атрибут Local preference:
[править] Atomic aggregate
Метка, указывающая, что NLRI является summary.
[править] Aggregator
Список RID и ASN маршрутизаторов, создавших summary NLRI.
[править] Communities
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):
Маршрутизаторы которые не поддерживают атрибут community, будут передавать его далее, так как это transitive атрибут.
[править] Multi exit discriminator (MED)
[править] Weight (проприетарный атрибут Cisco)
[править] Выбор пути
Характеристики процедуры выбора пути протоколом BGP:
[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):
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:
Только лучший путь помещается в таблицу маршрутизации и анонсируется BGP-соседям.
[править] BGP в маршрутизаторах Cisco
[править] BGP в маршрутизаторах Juniper
[править] BGP в Quagga
[править] Конфигурационные файлы qua2, qua4, qua6
Конфигурационные файлы на странице BGP/config.
[править] Дополнительная информация
Принципы работы протокола BGP
Сегодня мы рассмотрим протокол BGP. Не будем долго говорить зачем он и почему он используется как единственный протокол. Довольно много информации есть на этот счет, например тут.
Итак, что такое BGP? BGP — это протокол динамической маршрутизации, являющийся единственным EGP( External Gateway Protocol) протоколом. Данный протокол используется для построения маршрутизации в интернете. Рассмотрим как строится соседство между двумя маршрутизаторами BGP.
Рассмотрим соседство между Router1 и Router3. Настроим их при помощи следующих команд:
Соседство внутри одной автономной системы — AS 10. После ввода данных на маршрутизаторе, например на Router1, данный маршрутизатор пытается настроить отношения соседства с маршрутизатором Router3. Начальное состояние, когда ничего не происходит называется Idle. Как только будет настроен bgp на Router1, он начнет слушать TCP порт 179 — перейдет в состояние Connect, а когда пытается открыть сессию с Router3, то перейдет в состояние Active.
После того, как сессия установится между Router1 и Router3, то происходит обмен Open сообщениями. Когда данное сообщение отправит Router1, то данное состояние будет называться Open Sent. А когда получит Open сообщение от Router3, то перейдет в состояние Open Confirm. Рассмотрим более подробно сообщение Open:
В данном сообщение передается информация о самом протоколе BGP, который использует маршрутизатор. Обмениваясь Open сообщениями, Router1 и Router3 сообщают друг другу информацию о своих настройках. Передаются следующие параметры:
Для установления соседства необходимо выполнения следующих условий:
Здесь указывают сети, о которых сообщает Router1 и Path attributes, которые являются аналогом метрик. О Path attributes мы поговорим более подробно. Также внутри TCP сессии передаются Keepalive сообщения. Они передаются, по умолчанию, каждые 60 секунд. Это Keepalive Timer. Если в течении Hold Timer-а не будет получено Keepalive сообщение, то это будет означать потерю связи с соседом. По умолчанию, он равен — 180 секундам.
Вроде бы разобрались как маршрутизаторы передают друг другу информацию, теперь попытаемся разобраться с логикой работы протокола BGP.
Чтобы анонсировать какой-нибудь маршрут в таблицу BGP, как и в протоколах IGP, используется команда network, но логика работы отличается. Если в IGP, после указание маршрута в команде network, IGP смотрит — какие интерфейсы принадлежат данной подсети и включает их в свою таблицу, то команда network в BGP смотрит в таблицу маршрутизации и ищет точное совпадение с маршрутом в команде network. При нахождении таких, данные маршруты попадут в таблицу BGP.
Look for a route in the router’s current IP routing table that exactly matches the parameters of the network command; if the IP route exists, put the equivalent NLRI into the local BGP table.
Теперь поднимем BGP на всех оставшихся и посмотрим как происходит выбор маршрута внутри одной AS. После того, как BGP маршрутизатор получит маршруты от соседа, то начинается выбор оптимального маршрута. Здесь надо понять какого вида соседи могут быть — внутренние и внешние. Маршрутизатор по конфигурации понимает является ли сконфигурированный сосед внутренним или внешним. Если в команде:
в качестве параметра remote-as указан AS, который сконфигурирован на самом маршрутизаторе в команде router bgp 10. Маршруты, пришедшие из внутренней AS считаются внутренними, а маршруты из внешней соответственно внешними. И по отношению к каждому работает разная логика получения и отправки. Рассмотрим такую топологию:
На каждом маршрутизаторы настроен loopback интрефейс с ip: x.x.x.x 255.255.255.0 — где x номер маршрутизатора. На Router9 у нас есть loopback интерфейс с адресом — 9.9.9.9 255.255.255.0. Его мы будем анонсировать по BGP и посмотрим как он распространяется. Данный маршрут будет передан на Router8 и Router12. С Router8 данный маршрут попадет на Router6, но на Router5 в таблице маршрутизации его не будет. Также и на Router12 данный маршрут попадет в таблицу, но на Router11 его также не будет. Попытаемся разобраться с этим. Рассмотрим какие данные и параметры передается Router9 своим соседям, сообщая об этом маршруте. Пакет внизу будет отправлен с Router9 на Router8.
Информация о маршруте состоит из аттрибутов пути (Path attributes).
Атрибуты пути разделены на 4 категории:
Атрибут Origin — указывает на то, каким образом был получен маршрут в обновлении. Возможные значения атрибута:
Далее, Next-hop. Атрибут Next-hop
Теперь Router6 передал маршрут Router5 и первому правилу Next-hop не изменил. То есть, Router5 должен добавить 9.9.9.0 [20/0] via 192.168.68.8, но у него нет маршрута до 192.168.68.8 и поэтому данный маршрут добавлен не будет, хотя информация о данном маршруте будет храниться в таблице BGP:
Та же самая ситуация произойдет и между Router11-Router12. Чтоб избежать такой ситуации необходимо настроить, чтоб Router6 или Router12, передавая маршрут своим внутренним соседям, подставляли в качестве Next-hop свой ip адрес. Делается при помощи команды:
После данной команды, Router6 отправит Update сообщение, где для маршрутов в качества Next-hop будет указан ip интерфейса Gi0/0 Router6 — 192.168.56.6, после чего данный маршрут уже попадет в таблицу маршрутизации.
Пойдем дальше и посмотрим появиться ли этот маршрут на Router7 и Router10. В таблице маршрутизации его не окажется и мы могли бы подумать, что проблема как в первом с параметром Next-hop, но если мы посмотрим вывод команды show ip bgp, то увидим, что там маршрут не был получен даже с неправильным Next-hop, что означает, что маршрут даже не передавался. И это нас приведет к существованию еще одного правила:
Маршруты, полученные от внутренних соседей не передаются другим внутренним соседям.
Так как, Router5 получил маршрут от Router6, то другому своему внутреннему соседу он передаваться не будет. Для того, чтобы передача произошла необходимо настроить функцию Route Reflector, либо настроить полносвязные отношения соседства ( Full Mesh), то есть Router5-7 каждый будет соседом с каждым. Мы будем в данном случае использовать Route Reflector. На Router5 необходимо использовать данную команду:
Route-Reflector меняет поведение BGP при передаче маршрута внутреннему соседу. Если внутренний сосед указан как route-reflector-client, то данным клиентам будут анонсироваться внутренние маршруты.
Маршрут не появился на Router7? Не забываем также и про Next-hop. После данных манипуляций маршрут должен и на Router7, но этого не происходит. Это нас подводит к еще одному правилу:
Правило next-hop работает только для External маршрутов. Для внутренних маршрутов замена атрибута next-hop не происходит.
И мы получаем ситуацию, в которой необходимо создать среду при помощи статичной маршрутизации или протоколов IGP сообщить маршрутизаторам о всех маршрутах внутри AS. Пропишем статические маршруты на Router6 и Router7 и после этого получим нужный маршрут в таблице маршрутизаторе. В AS 678 же мы поступим немного иначе — пропишем статические маршруты для 192.168.112.0/24 на Router10 и 192.168.110.0/24 на Router12. Далее, установим отношения соседства между Router10 и Router12. Также настроим на Router12 отправку своего next-hop для Router10:
Итогом будет то, что Router10 будет получать маршрут 9.9.9.0/24, он будет получен и от Router7 и от Router12. Посмотрим какой выбор сделает Router10:
Как мы видим, два маршрута и стрелка ( > ) означает, что выбран маршрут через 192.168.112.12.
Посмотрим как происходит процесс выбора маршрута:
Теперь все маршруты от данного соседа будут иметь такой вес. Посмотрим как изменится выбор маршрута после данной манипуляции:
Но как видим один маршрут через Router6. А где же маршрут через Router7? Может и на Router7 его нет? Смотрим:
Странно, вроде все в порядке. Почему же он не передается на Router5? Все дело в том, что у BGP есть правило:
Маршрутизатор передает только те маршруты, которые использует сам.
Router7 используется маршрут через Router5, поэтому маршрут через Router10 передаваться не будет. Вернемся к Local Preference. Давайте зададим Local Preference на Router7 и посмотрим как отреагирует на это Router5:
Итак, мы создали route-map, в который попадаются все маршруты и сказали Router7, чтоб при получение он менял параметр Local Preference на 250, по умолчанию равен 100. Смотрим, что произошло на Router5:
Посмотрим, что произойдет, если допустим Router6 потеряет маршрут 9.9.9.0/24 через Router9. Отключим интерфейс Gi0/1 Router6, который сразу поймет, что BGP сессия с Router8 оборвана и сосед пропал, а значит и маршрут, полученные от него не действительны. Router6 сразу отправляет Update сообщения, где указывает сеть 9.9.9.0/24 в поле Withdrawn Routes. Как только Router5 получит подобное сообщение, отправит его к Router7. Но так как у Router7 есть маршрут через Router10, то в ответ сразу отправит Update c новым маршрутом. Если детектировать падения соседа по состоянию интерфейса не получается, то придеться ждать срабатывания Hold Timer-а.
Если помните, то мы говорили о том, что часто приходится использовать полносвязную топологию. С большим количеством маршрутизаторов в одной AS это может доставить большие проблемы, чтоб избежать этого необходимо использовать конфедерации. Одна AS разбивается на несколько sub-AS, что позволяет работать им без требования полносвязной топологии.
Здесь ссылка на данную лабу, а тут конфигурация для GNS3.
Пришлось бы настраивать Route-Reflector или полносвязые отношения соседства. Разбивая одну AS 2345 на 4 sub-AS ( 2,3,4,5) для каждого маршрутизатора, мы в итоге получаем другую логику работы. Все отлично описано здесь.
