پروتکل دروازه مرزی (BGP) یک پروتکل مسیریابی پیچیده و حیاتی است که نحوه انتقال داده ها در اینترنت را کنترل می کند. مسئولیت این پروتکل این است که اطمینان حاصل کند که بسته های داده به درستی از طریق شبکه پیچیده شبکه های متصل به هم که اینترنت جهانی را تشکیل می دهند، هدایت می شوند.
ظهور و تکامل BGP
BGP اولین بار در RFC 1105 در ژوئن 1989 در پاسخ به محدودیت های موجود در پروتکل دروازه خارجی (EGP) تعریف شد. اینترنت به سرعت در حال رشد بود و ساختار سلسله مراتبی اولیه EGP برای توپولوژی پیچیده تر اینترنت کافی نبود. راه حل BGP بود، یک پروتکل پیشرفته تر و انعطاف پذیرتر که برای مدیریت تصمیمات مسیریابی پیچیده بین سیستم های مستقل (ASes) - شبکه های فردی که اینترنت را تشکیل می دهند، طراحی شده بود.
BGP از زمان آغاز به کار تحت بازنگری های متعددی قرار گرفته است که هر کدام بهبودها و قابلیت های اضافی را به همراه داشته است. آخرین نسخه، BGP-4، در سال 2006 معرفی شد و استاندارد مورد استفاده امروز باقی مانده است.
کاوش در BGP: یک پروتکل مسیریابی گسترده
BGP یک پروتکل بردار مسیر است که به روترها امکان می دهد در مورد بهترین مسیر برای انتقال داده ها از مبدأ به مقصد ارتباط برقرار کنند. هر سیستم خودمختار (AS) در اینترنت از BGP برای تبلیغ اطلاعات دسترسی خود به سایر AS ها استفاده می کند.
اطلاعات مسیر در ویژگی ها ذخیره می شود و شامل انواع داده ها مانند مبدا AS، مسیر AS که اطلاعات طی کرده است و بسیاری دیگر می باشد. سپس این ویژگی ها توسط فرآیند تصمیم گیری BGP برای تعیین بهینه ترین مسیر برای انتقال داده ها استفاده می شود.
روترهای BGP اطلاعات دسترسی به شبکه را در پیام های BGP مبادله می کنند. این اطلاعات شامل فهرستی از شبکه‌ها یا «پیشوندهایی» است که AS می‌تواند به آنها دسترسی پیدا کند، همراه با ویژگی‌های BGP برای هر پیشوند، که اطلاعاتی را ارائه می‌دهد که به انتخاب مسیر کمک می‌کند.
مکانیک درونی BGP: اطمینان از انتقال موثر داده ها
BGP از طریق یک سیستم تبلیغات و تصمیم گیری عمل می کند. روترهای BGP "تبلیغات" را در مورد مسیرهایی که می توانند به شبکه های دیگر طی کنند ارسال می کنند. این تبلیغات حاوی اطلاعات کامل مسیر هستند که BGP را به یک پروتکل بردار مسیر تبدیل می کند.
هنگامی که یک روتر BGP این تبلیغات را دریافت می کند، بر اساس ویژگی های مسیر خود تصمیم می گیرد و کوتاه ترین، پایدارترین و مطمئن ترین مسیرها را در اولویت قرار می دهد. فرآیند تصمیم گیری از مجموعه ای ساختاریافته از قوانین به نام الگوریتم تصمیم گیری BGP پیروی می کند. هنگامی که یک مسیر انتخاب می شود، روتر BGP این تصمیم را در مسیریاب های دیگر تبلیغ می کند و اطلاعات مسیریابی به روز شده را در سراسر شبکه منتشر می کند.
BGP از TCP (پروتکل کنترل انتقال) به عنوان پروتکل انتقال خود استفاده می کند. این امر تحویل مطمئن اطلاعات مسیریابی را تضمین می کند، زیرا TCP مکانیسم هایی را برای تأیید بسته های دریافتی و ارسال مجدد بسته های گم شده فراهم می کند.
ویژگی های کلیدی BGP
-
مسیریابی بین دامنه ای: BGP برای مسیریابی بین سیستم های خودمختار (بین دامنه) استفاده می شود که آن را برای عملکرد اینترنت حیاتی می کند.
-
پروتکل Path-Vector: BGP یک پروتکل بردار مسیر است، به این معنی که از ویژگی های مسیر مختلف (PAs) برای تعیین بهترین مسیر برای انتقال داده ها استفاده می کند.
-
پیشگیری از حلقه: BGP ذاتاً با بررسی ویژگی مسیر AS از حلقه‌های مسیریابی جلوگیری می‌کند و از مسیرهایی که قبلاً AS خود را شامل می‌شوند خودداری می‌کند.
-
مسیریابی مبتنی بر سیاست: BGP بسیار انعطاف پذیر است و به مدیران شبکه اجازه می دهد تا جریان ترافیک را بر اساس عوامل مختلفی مانند عملکرد، هزینه یا نیازهای امنیتی دستکاری کنند.
انواع BGP: داخلی و خارجی
BGP را می توان به دو نوع اصلی طبقه بندی کرد: BGP داخلی (iBGP) و BGP خارجی (eBGP).
| iBGP | eBGP | |
|---|---|---|
| استفاده | برای مسیریابی در یک AS استفاده می شود | برای مسیریابی بین AS های مختلف استفاده می شود |
| ویژگی AS Path | در فرآیند انتخاب مسیر در نظر گرفته نشده است | برای انتخاب مسیر بسیار مهم است، کوتاه ترین مسیر ترجیح داده می شود |
| پیشگیری از حلقه | از طریق بازتابنده های مسیر یا کنفدراسیون ها اجرا می شود | از طریق بررسی مسیر AS پیاده سازی شده است |
استفاده از BGP: چالش ها و راه حل های بالقوه
BGP نقش محوری در عملیات اینترنت ایفا می کند و مکانیزمی را برای روترها فراهم می کند تا اطلاعات مربوط به دسترسی به شبکه ها را به اشتراک بگذارند. با این حال، چالش های خاصی را نیز در درجه اول در زمینه امنیت و مقیاس پذیری ارائه می دهد.
یکی از بزرگترین نگرانی های امنیتی در مورد BGP عدم تأیید اعتبار مسیر است که منجر به مسائلی مانند ربودن BGP می شود، جایی که یک AS می تواند مسیرهای نادرست را اعلام کند. برای کاهش این امر، زیرساخت کلید عمومی منابع (RPKI) می تواند برای اعتبارسنجی رمزنگاری تبلیغات مسیر استفاده شود.
مقیاس پذیری به دلیل رشد تصاعدی اینترنت و افزایش متناظر آن در اندازه جداول مسیریابی جهانی چالش دیگری است. این را می توان از طریق تکنیک هایی مانند مسیریابی بین دامنه ای بدون کلاس (CIDR) و تجمیع مسیر کاهش داد.
BGP: مقایسه با سایر پروتکل های مسیریابی
در مقایسه با پروتکل های مسیریابی دیگر مانند OSPF (اولین کوتاه ترین مسیر باز) یا RIP (پروتکل اطلاعات مسیریابی)، BGP دارای چندین ویژگی متمایز است.
| BGP | OSPF | پاره كردن | |
|---|---|---|---|
| تایپ کنید | مسیر-بردار | حالت پیوند | فاصله-بردار |
| مقیاس پذیری | بسیار مقیاس پذیر | مقیاس پذیر در دامنه | مقیاس پذیری محدود |
| استفاده | بین دامنه | درون دامنه | درون دامنه |
| متریک | ویژگی های متعدد | هزینه بر اساس پهنای باند | تعداد هاپ |
BGP: چشم اندازهای آینده
در حالی که BGP بیش از 30 سال است که مورد استفاده قرار گرفته است، به دلیل استحکام، مقیاس پذیری و سازگاری، احتمالاً در عملیات اینترنت محور باقی خواهد ماند. با این حال، تمرکز به سمت بهبود امنیت آن با راه‌حل‌هایی مانند RPKI و ابتکار SIDR (Secure Inter-Domain Routing) تغییر می‌کند.
همچنین علاقه فزاینده ای به بهینه سازی BGP برای نیازهای شبکه مدرن وجود دارد. تلاش‌ها برای توسعه الگوریتم‌های یادگیری ماشینی در حال انجام است که می‌تواند پیکربندی‌های BGP را بهینه کرده و مهندسی ترافیک را بهبود بخشد.
BGP و سرورهای پروکسی
سرورهای پروکسی که به عنوان واسطه برای درخواست های مشتریانی که به دنبال منابع از سرورهای دیگر هستند، عمل می کنند، می توانند از BGP برای بهبود عملکرد خود استفاده کنند. با استفاده از BGP، سرورهای پروکسی می توانند تصمیمات مسیریابی آگاهانه تری برای بهینه سازی عملکرد، قابلیت اطمینان و امنیت بگیرند.
به عنوان مثال، یک شبکه سرور پراکسی که چندین AS را در بر می گیرد، می تواند از BGP برای تعیین بهترین مسیر برای انتقال داده، بهبود تجربه مشتری با کاهش تأخیر و اطمینان از در دسترس بودن بالا استفاده کند.
