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.
Итак, в данной статье разберем следующие моменты:
- Основные термины протокола BGP
- Принципы работы протокола BGP
- Типы сообщений протокола BGP
ТЕРМИНОЛОГИЯ
Когда речь идёт BGP, первое на чем необходимо остановиться - это понятие автономной системы AS(Autonomus System). Автономная система - это совокупность точек маршрутизации и связей между ними, объединенная общей политикой взаимодействия, которая позволяет этой системе обмениваться данными с узлами, находящимися за ее пределами.
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:
- Тип работы протокола относительно AS
- IGP (Interior Gateway Protocol) – работают внутри автономной системы. Сюда относятся: RIP, OSPF, EIGRP, IS-IS
- EGP (Exterior Gateway Protocol) – работают вне автономных систем и обеспечивают их связность. Сюда относится BGP
- Алгоритм работы протокола
- Distance-Vector - знает маршруты только до своих ближайших соседей и обменивается с ними таблицей маршрутизации. (RIP, EIGRP)
- Link State – знает всю топологию сети и обменивается таблицей топологии со своими соседями (OSPF, IS-IS)
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:
- 179 порт не блокируется ACL (Access Control List)
- Маршрутизаторы пингуют друг друга
- При запуске BGP процесса ASN удаленной стороны был указан верно
- RouterID не совпадают
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:
- Path Attributes (Атрибуты пути). Здесь указывается из какой AS поступил маршрут, его происхождение и Next Hop для данного пути.
- NRLI (Network Layer Reachability Information). Здесь указывает информация непосредственно о сетях, подлежащих добавлению в таблицу маршрутизации, т.е IP-адрес сети и ее маска.
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.