Das Border Gateway Protocol (BGP) ist ein komplexes und wichtiges Routing-Protokoll, das regelt, wie Daten im Internet übertragen werden. Die Aufgabe dieses Protokolls besteht darin, sicherzustellen, dass Datenpakete korrekt durch das komplexe Geflecht miteinander verbundener Netzwerke weitergeleitet werden, aus denen das globale Internet besteht.
Die Entstehung und Entwicklung von BGP
BGP wurde erstmals im Juni 1989 in RFC 1105 definiert, als Reaktion auf die Einschränkungen des bestehenden Exterior Gateway Protocol (EGP). Das Internet wuchs schnell und die grundlegende hierarchische Struktur von EGP reichte für die immer komplexer werdende Topologie des Internets nicht mehr aus. Die Lösung war BGP, ein fortschrittlicheres und flexibleres Protokoll zur Verwaltung komplexer Routing-Entscheidungen zwischen autonomen Systemen (ASes) – den einzelnen Netzwerken, aus denen das Internet besteht.
BGP wurde seit seiner Einführung mehreren Überarbeitungen unterzogen, die jeweils Verbesserungen und zusätzliche Funktionen mit sich brachten. Die neueste Version, BGP-4, wurde 2006 eingeführt und ist bis heute der verwendete Standard.
Eintauchen in BGP: Ein umfangreiches Routing-Protokoll
BGP ist ein Pfadvektorprotokoll, das es Routern ermöglicht, über den besten Pfad für die Datenübertragung von ihrem Ursprung zu ihrem Ziel zu kommunizieren. Jedes autonome System (AS) im Internet nutzt BGP, um seine Erreichbarkeitsinformationen anderen ASes mitzuteilen.
Die Pfadinformationen werden in Attributen gespeichert und umfassen eine Vielzahl von Daten wie den Ursprungs-AS, den AS-Pfad, den die Informationen zurückgelegt haben, und viele andere. Diese Attribute werden dann vom BGP-Entscheidungsprozess verwendet, um den optimalsten Pfad für die Datenübertragung zu bestimmen.
Die BGP-Router tauschen Informationen zur Netzwerkerreichbarkeit in BGP-Nachrichten aus. Zu diesen Informationen gehören eine Liste der Netzwerke oder „Präfixe“, die der AS erreichen kann, sowie BGP-Attribute für jedes Präfix, die Informationen bereitstellen, die bei der Pfadauswahl helfen.
Die inneren Mechanismen von BGP: Sicherstellung einer effektiven Datenübertragung
BGP arbeitet über ein System der Werbung und Entscheidungsfindung. BGP-Router senden „Ankündigungen“ über die Pfade, die sie zu anderen Netzwerken nehmen können. Diese Ankündigungen enthalten die vollständigen Pfadinformationen, was BGP zu einem Pfad-Vektor-Protokoll macht.
Wenn ein BGP-Router diese Ankündigungen empfängt, trifft er Entscheidungen auf der Grundlage seiner Pfadattribute und priorisiert dabei die kürzesten, stabilsten und zuverlässigsten Pfade. Der Entscheidungsprozess folgt einem strukturierten Regelwerk, das als BGP-Entscheidungsalgorithmus bekannt ist. Sobald ein Pfad ausgewählt ist, gibt der BGP-Router diese Entscheidung anderen Routern bekannt und verbreitet die aktualisierten Routing-Informationen im gesamten Netzwerk.
BGP verwendet TCP (Transmission Control Protocol) als Transportprotokoll. Dies gewährleistet eine zuverlässige Zustellung von Routing-Informationen, da TCP Mechanismen zur Bestätigung empfangener Pakete und zur erneuten Übertragung verlorener Pakete bereitstellt.
Hauptmerkmale von BGP
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Routing zwischen Domänen: BGP wird für das Routing zwischen autonomen Systemen (interdomänenübergreifend) verwendet und ist daher für den Betrieb des Internets von entscheidender Bedeutung.
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Pfad-Vektor-Protokoll: BGP ist ein Pfadvektorprotokoll, das heißt, es verwendet verschiedene Pfadattribute (PAs), um den besten Pfad für die Datenübertragung zu bestimmen.
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Schleifenverhinderung: BGP verhindert von Natur aus Routing-Schleifen, indem es das AS-Pfadattribut überprüft und Routen ablehnt, die bereits sein eigenes AS enthalten.
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Richtlinienbasiertes Routing: BGP ist äußerst flexibel und ermöglicht es Netzwerkadministratoren, den Verkehrsfluss basierend auf verschiedenen Faktoren wie Leistung, Kosten oder Sicherheitsanforderungen zu manipulieren.
BGP-Typen: Intern und extern
BGP kann in zwei Haupttypen eingeteilt werden: internes BGP (iBGP) und externes BGP (eBGP).
| iBGP | eBGP | |
|---|---|---|
| Verwendung | Wird für das Routing innerhalb eines AS verwendet | Wird für das Routing zwischen verschiedenen AS verwendet |
| AS-Pfad-Attribut | Wird bei der Pfadauswahl nicht berücksichtigt | Entscheidend für die Pfadauswahl ist, dass der kürzeste Pfad bevorzugt wird |
| Schleifenverhinderung | Umsetzung durch Streckenreflektoren oder Konföderationen | Implementiert durch AS-Pfadprüfung |
Nutzung von BGP: Mögliche Herausforderungen und Lösungen
BGP spielt eine zentrale Rolle im Internetbetrieb und bietet Routern einen Mechanismus zum Austausch von Informationen über die Erreichbarkeit von Netzwerken. Es bringt jedoch auch gewisse Herausforderungen mit sich, vor allem in den Bereichen Sicherheit und Skalierbarkeit.
Eines der größten Sicherheitsprobleme bei BGP ist die fehlende Überprüfung der Routenauthentizität, was zu Problemen wie BGP-Hijacking führt, bei dem ein AS falsche Routen ankündigen kann. Um dies zu mildern, kann die Resource Public Key Infrastructure (RPKI) zur kryptografischen Validierung von Routenankündigungen verwendet werden.
Aufgrund des exponentiellen Wachstums des Internets und der damit einhergehenden Vergrößerung der globalen Routing-Tabellen ist die Skalierbarkeit eine weitere Herausforderung. Dies kann durch Techniken wie Classless Inter-Domain Routing (CIDR) und Routenaggregation gemildert werden.
BGP: Vergleich mit anderen Routing-Protokollen
Im Vergleich zu anderen Routing-Protokollen wie OSPF (Open Shortest Path First) oder RIP (Routing Information Protocol) weist BGP mehrere Besonderheiten auf.
| BGP | OSPF | RUHE IN FRIEDEN | |
|---|---|---|---|
| Typ | Pfad-Vektor | Link-Status | Distanzvektor |
| Skalierbarkeit | Hoch skalierbar | Skalierbar innerhalb der Domäne | Begrenzte Skalierbarkeit |
| Verwendung | Interdomänenübergreifend | Innerhalb der Domäne | Innerhalb der Domäne |
| Metrisch | Mehrere Attribute | Kosten basierend auf der Bandbreite | Hopfen zählen |
BGP: Zukunftsperspektiven
Obwohl BGP seit über 30 Jahren im Einsatz ist, dürfte es aufgrund seiner Robustheit, Skalierbarkeit und Anpassungsfähigkeit weiterhin eine zentrale Rolle im Internetbetrieb spielen. Der Schwerpunkt verlagert sich jedoch auf die Verbesserung der Sicherheit mit Lösungen wie RPKI und der SIDR-Initiative (Secure Inter-Domain Routing).
Es besteht auch ein wachsendes Interesse an der Optimierung von BGP für moderne Netzwerkanforderungen. Es werden Anstrengungen unternommen, Algorithmen für maschinelles Lernen zu entwickeln, die BGP-Konfigurationen optimieren und die Verkehrstechnik verbessern können.
BGP- und Proxyserver
Proxyserver, die als Vermittler für Anfragen von Clients fungieren, die Ressourcen von anderen Servern suchen, können BGP verwenden, um ihre Funktionalität zu verbessern. Durch die Nutzung von BGP können Proxyserver fundiertere Routing-Entscheidungen treffen, um Leistung, Zuverlässigkeit und Sicherheit zu optimieren.
Beispielsweise kann ein Proxy-Server-Netzwerk, das sich über mehrere AS erstreckt, BGP verwenden, um den besten Pfad für die Datenübertragung zu ermitteln und so das Client-Erlebnis durch Reduzierung der Latenz und Gewährleistung einer hohen Verfügbarkeit zu verbessern.
