Protokół Border Gateway (BGP) to złożony i krytyczny protokół routingu, który reguluje sposób przesyłania danych w Internecie. Zadaniem tego protokołu jest zapewnienie prawidłowego trasowania pakietów danych przez skomplikowaną siatkę wzajemnie połączonych sieci, które składają się na globalny Internet.
Powstanie i ewolucja protokołu BGP
Protokół BGP został po raz pierwszy zdefiniowany w dokumencie RFC 1105 w czerwcu 1989 r. w odpowiedzi na ograniczenia istniejącego protokołu Exterior Gateway Protocol (EGP). Internet szybko się rozwijał, a podstawowa hierarchiczna struktura EGP stawała się niewystarczająca dla coraz bardziej złożonej topologii Internetu. Rozwiązaniem był BGP, bardziej zaawansowany i elastyczny protokół zaprojektowany do zarządzania złożonymi decyzjami dotyczącymi routingu pomiędzy systemami autonomicznymi (AS) – indywidualnymi sieciami tworzącymi Internet.
Od chwili powstania protokół BGP przeszedł wiele zmian, z których każda wprowadzała ulepszenia i dodatkowe możliwości. Najnowsza wersja, BGP-4, została wprowadzona w 2006 roku i pozostaje standardem używanym do dziś.
Zagłębianie się w BGP: rozbudowany protokół routingu
BGP to protokół wektora ścieżki, który umożliwia routerom komunikowanie się na temat najlepszej ścieżki przesyłania danych od źródła do miejsca docelowego. Każdy system autonomiczny (AS) w Internecie wykorzystuje protokół BGP do ogłaszania informacji o swojej osiągalności innym systemom AS.
Informacje o ścieżce są przechowywane w atrybutach i obejmują różnorodne dane, takie jak źródło AS, ścieżka AS, którą przebyła informacja, i wiele innych. Atrybuty te są następnie wykorzystywane przez proces decyzyjny BGP w celu określenia najbardziej optymalnej ścieżki transmisji danych.
Routery BGP wymieniają informacje o osiągalności sieci w komunikatach BGP. Informacje te obejmują listę sieci lub „prefiksów”, do których może dotrzeć system AS, wraz z atrybutami BGP dla każdego prefiksu, które dostarczają informacji pomagających w wyborze ścieżki.
Wewnętrzna mechanika BGP: zapewnienie efektywnej transmisji danych
BGP działa poprzez system reklamy i podejmowania decyzji. Routery BGP wysyłają „reklamy” dotyczące ścieżek, którymi mogą podążać do innych sieci. Ogłoszenia te zawierają pełną informację o ścieżce, co czyni BGP protokołem wektora ścieżki.
Kiedy router BGP otrzymuje te ogłoszenia, podejmuje decyzje w oparciu o atrybuty swojej ścieżki, nadając priorytet najkrótszym, najbardziej stabilnym i niezawodnym ścieżkom. Proces decyzyjny opiera się na ustrukturyzowanym zestawie reguł znanych jako algorytm decyzyjny BGP. Po wybraniu ścieżki router BGP ogłasza tę decyzję innym routerom, propagując zaktualizowane informacje o routingu w całej sieci.
BGP używa protokołu TCP (Transmission Control Protocol) jako protokołu transportowego. Zapewnia to niezawodne dostarczanie informacji o routingu, ponieważ protokół TCP zapewnia mechanizmy potwierdzania odebranych pakietów i retransmisji utraconych.
Kluczowe cechy protokołu BGP
-
Routing międzydomenowy: BGP służy do routingu pomiędzy systemami autonomicznymi (międzydomenowymi), co czyni go niezbędnym do działania Internetu.
-
Protokół wektora ścieżki: BGP to protokół wektora ścieżki, co oznacza, że wykorzystuje różne atrybuty ścieżki (PA) w celu określenia najlepszej ścieżki transmisji danych.
-
Zapobieganie pętlom: BGP z natury zapobiega pętlom routingu, sprawdzając atrybut ścieżki AS, odrzucając trasy, które już zawierają jego własny AS.
-
Routing oparty na zasadach: Protokół BGP jest wysoce elastyczny, umożliwiając administratorom sieci manipulowanie przepływem ruchu w oparciu o różne czynniki, takie jak wydajność, koszt lub potrzeby bezpieczeństwa.
Rodzaje protokołu BGP: wewnętrzny i zewnętrzny
BGP można podzielić na dwa główne typy: wewnętrzny BGP (iBGP) i zewnętrzny BGP (eBGP).
| iBGP | eBGP | |
|---|---|---|
| Stosowanie | Używany do routingu w systemie AS | Używany do routingu pomiędzy różnymi systemami AS |
| AS Atrybut ścieżki | Nie brane pod uwagę w procesie wyboru ścieżki | Kluczowe przy wyborze ścieżki jest preferowana najkrótsza ścieżka |
| Zapobieganie pętlom | Wdrożone za pośrednictwem reflektorów tras lub konfederacji | Zaimplementowano poprzez sprawdzanie ścieżki AS |
Wykorzystanie protokołu BGP: potencjalne wyzwania i rozwiązania
BGP odgrywa kluczową rolę w działaniu Internetu, zapewniając routerom mechanizm udostępniania informacji o osiągalności sieci. Jednak wiąże się to również z pewnymi wyzwaniami, przede wszystkim w obszarach bezpieczeństwa i skalowalności.
Jednym z największych problemów związanych z bezpieczeństwem protokołu BGP jest brak weryfikacji autentyczności trasy, co prowadzi do problemów takich jak przejmowanie BGP, w wyniku którego system AS może ogłaszać fałszywe trasy. Aby temu zaradzić, do kryptograficznego sprawdzania poprawności reklam tras można użyć infrastruktury klucza publicznego zasobów (RPKI).
Skalowalność jest kolejnym wyzwaniem ze względu na wykładniczy rozwój Internetu i odpowiadający mu wzrost rozmiaru globalnych tablic routingu. Można to złagodzić za pomocą technik takich jak bezklasowy routing międzydomenowy (CIDR) i agregacja tras.
BGP: porównanie z innymi protokołami routingu
W porównaniu do innych protokołów routingu, takich jak OSPF (najpierw otwarta najkrótsza ścieżka) lub RIP (protokół informacji o routingu), BGP ma kilka charakterystycznych cech.
| BGP | OSPF | ROZERWAĆ | |
|---|---|---|---|
| Typ | Wektor ścieżki | Stan łącza | Wektor odległości |
| Skalowalność | Wysoce skalowalne | Skalowalne w obrębie domeny | Ograniczona skalowalność |
| Stosowanie | Międzydomenowe | Wewnątrz domeny | Wewnątrz domeny |
| Metryczny | Wiele atrybutów | Koszt w zależności od przepustowości | Licznik skoków |
BGP: Perspektywy na przyszłość
Chociaż protokół BGP jest używany od ponad 30 lat, prawdopodobnie pozostanie centralnym elementem działania Internetu ze względu na jego solidność, skalowalność i możliwości adaptacji. Jednak uwaga skupia się na poprawie bezpieczeństwa dzięki rozwiązaniom takim jak RPKI i inicjatywa SIDR (Secure Inter-Domain Routing).
Rośnie także zainteresowanie optymalizacją protokołu BGP pod kątem potrzeb nowoczesnych sieci. Trwają prace nad opracowaniem algorytmów uczenia maszynowego, które mogą zoptymalizować konfiguracje BGP i usprawnić inżynierię ruchu.
Serwery BGP i proxy
Serwery proxy, które działają jako pośrednicy dla żądań klientów poszukujących zasobów z innych serwerów, mogą używać protokołu BGP w celu zwiększenia swojej funkcjonalności. Wykorzystując protokół BGP, serwery proxy mogą podejmować bardziej świadome decyzje dotyczące routingu w celu optymalizacji wydajności, niezawodności i bezpieczeństwa.
Na przykład sieć serwerów proxy obejmująca wiele systemów AS może używać protokołu BGP do określenia najlepszej ścieżki transmisji danych, poprawiając komfort klienta poprzez zmniejszenie opóźnień i zapewnienie wysokiej dostępności.
