Основы BGP
BGP (Border Gateway Protocol) — это протокол граничного шлюза, предназначенный для обмена информацией о маршрутизации и доступности между автономными системами (AS) в Интернете. Пока не пугайся — к тому, что такое автономная система мы еще вернемся.
Упрощая: BGP — это метод маршрутизации, который позволяет интернету функционировать. Без него вы бы не смогли выполнять поиск в гугле, даже посмотреть эту статью. Можно уверенно сказать, что BGP, наряду с DNS, являются самыми важными для Интернета протоколами. Существует 2 типа BGP — iBGP для маршрутизации внутри сети, где i обозначает Internal и eBGP для внешней (External) маршрутизации, хотя его обычно называют просто — BGP.
Немного истории
Когда-то во всем интернете было всего лишь несколько сетей, связанных друг с другом статичными маршрутами. То есть админы вручную на роутерах прописывали маршрут до нужной сети — такой маршрут и называется статичным. Но интернет недолго оставался маленьким. Стало появляться все больше и больше сетей, что потребовало динамического метода обмена информацией о маршрутах. Так появился EGP (Exterior Gateway Protocol) — протокол внешнего шлюза. Это был простой протокол маршрутизации, который работал по древовидной иерархической топологии, то есть как веточки у дерева. Это когда чтобы добраться до точки E или F, A должен пройти через B, C и D. Другими словами — при EGP, ни о какой интеллектуальной, как видосы на нашем канале, маршрутизации не могло быть и речи. И когда Интернет стал ещё больше, недостатки EGP стали очевидны всем. Так и появился BGP.
Autonomous System
В самом начале мы обещали вернуться к автономным системам: так вот Autonomous System или AS это сеть или набор подсетей, которые объединены общей внутренней политикой маршрутизации. Внутри этих подсетей работает свой протокол маршрутизации, например OSPF или EIGRP. Это мы и называем внутренней политикой маршрутизации. Автономными системами управляют отдельные организации, как правило — интернет-провайдеры, различные ВУЗы, коммерческие компании или крупные корпорации типа Google или Facebook. Даже ты сейчас сидишь в какой-то AS. Вот например AS в которой находится наша база знаний wiki.merionet.ru. Каждая AS имеет свой уникальный номер — AS Number (ASN) и диапазон IP адресов, то есть подсеть. А BGP обеспечивает обмен информацией о маршрутах между этими системами.
BGP в деталях
Так как на BGP возложена великая задача – соединение автономных систем во всем Интернете, то он должен быть очень надежным. Так что в самом начале работы, BGP-маршрутизатор инициирует установление TCP сессии на 179 порт к своему соседу Если TCP-сессия установлена успешно, то BGP-маршрутизаторы начинают обмен сообщениями OPEN в котором сообщают свои номер автономной системы (ASN), идентификатор маршрутизатора, который называется RouterID и Hold timer. Hold timer это время, в течение которого будет поддерживаться TCP-сессия. Если одному роутеру что-то не понравится, например не совпадёт информация о номере AS, то сообщением NOTIFICATION он уведомит об этом своего соседа и сбросит TCP-сессию. Соединение по BGP должно быть абсолютно согласовано администраторами автономных систем, желающих организовать стык. Если, скажем, администратор AS1 запустил процесс BGP на маршрутизаторе R1 указав в качестве соседа R2 и его ASN, а администратор AS2 ничего не настроил, то TCP-сессия не поднимется и системы так и останутся несвязными. Да, все верно, администраторы настраивают BGP вручную. Если же все условия соблюдаются, то маршрутизаторы, с определенным интервалом, начинают слать друг другу сообщения KEEPALIVE, означающие “Я ещё жив и со мной можно работать!” 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 следующий маршрутизатор для данного пути.
- NRLI (Network Layer Reachability Information) — здесь указывается информация о сетях, которые нужно добавить 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.
BGP принимает решения о наилучшем пути на основе текущей сложности маршрута, количестве хопов (то есть точек маршрутизации) и других характеристик пути. BGP анализирует все данные и устанавливает одного из своих соседей в качестве следующей остановки для пересылки пакетов в определенную сеть.
Каждый узел управляет таблицей со всеми известными ему маршрутами для каждой сети и передает эту информацию своим соседним автономным системам. Таким образом, BGP позволяет роутерам собирать всю информацию о маршрутизации из соседних автономных систем и далее анонсировать эту информацию соседям.
Именно таким образом и работает маршрутизация во всем Интернете.
Сбои в работе BGP ни раз приводили к недоступности целых частей Интернета. Помнишь как в октябре 2021 во всем мире прилёг Facebook, а с ним и остальные его сервисы — Instagram, WhatsApp?
Это случилось потому, что из-за ошибки инженеров, информация о маршрутах к серверам Facebook, которая рассылается, как ни странно, по протоколу BGP, была удалена, а это вызвало невозможность разрешения доменного имени Facebook по DNS. Дошло до того, что инженерам FB пришлось выпиливать двери в серверную, чтоб всё починить, потому что система пропусков тоже была завязана на их сервисы и не работала!