What is BGP? Understanding the Internet’s Essential Routing Protocol

Задумывались ли вы когда-нибудь, как электронное письмо из Нью-Йорка за миллисекунды находит свой путь к серверу в Токио? Или как видеопоток из
сети доставки контента (CDN)
достигает вашего устройства по оптимальному маршруту? Ответ заключается не в одном кабеле, а в сложном децентрализованном протоколе, который выступает в роли навигационной системы Интернета: протоколе
межсетевого обмена маршрутной информацией (BGP)
.

Часто называемый “протоколом Интернета”, BGP — это стандартный внешний шлюзовый протокол, управляющий тем, как сетевые пакеты маршрутизируются между автономными системами (AS). В этом подробном обзоре мы объясним,
что такое BGP,
, как он работает, его критическую важность и даже затронем физическое оборудование, например передовые оптические трансиверы, без которых всё это было бы невозможно.
.

💡 Key Takeaways

• BGP
  работает как почтовая служба Интернета. Он направляет сетевые пакеты между сетями. Это помогает им попасть туда, куда они должны прийти.
  .

• BGP выбирает наилучший маршрут для ваших данных. Это делает веб-серфинг и онлайн-задачи быстрее. А также надёжнее.
  .

• BGP позволяет владельцам сетей задавать правила для сетевого трафика. Это даёт им контроль над тем, как информация перемещается в сети.
  .

• BGP может изменяться при возникновении проблем в сети. Это помогает сохранить ваше соединение стабильным и надёжным.
  .

• Знание BGP важно. Оно способствует эффективной работе Интернета для всех.
  .

💡 Основы BGP — “Что это такое” и “Зачем нужно”
”

В своей основе, Протокол маршрутизации BGP
— это набор правил, позволяющий различным сетям Интернета обмениваться информацией о маршрутизации. Представьте Интернет как гигантскую сеть стран (автономных систем), каждая из которых имеет собственные внутренние «правила дорожного движения» (например, OSPF или EIGRP). BGP — это система международной дипломатии и договоров, определяющая, каким образом трафик должен проходить между этими странами.
.

• Автономная система (AS):
  Это базовая единица BGP. AS — это совокупность IP-сетей и маршрутизаторов, находящихся под контролем одного субъекта (например, провайдера, крупной корпорации вроде Google или университета). Каждая AS имеет уникальный идентифицирующий номер (ASN).
  .

• Протокол вектора пути: В отличие от внутренних протоколов, BGP — это протокол вектора пути. Он выбирает не просто кратчайший путь, а принимает решения на основе
  маршрутизации BGP
  путей, сетевых политик и наборов правил. Это делает его чрезвычайно гибким и управляемым политиками.
  .

Почему BGP так важен?
Без BGP Интернет представлял бы собой совокупность изолированных сетей. Он обеспечивает
масштабируемую интернет-маршрутизацию
, поддерживает многодоменность (подключение к нескольким
Провайдеры интернет-услуг (ISP)
провайдерам для резервирования) и является основой
глобальной сетевой связности
.
Утечка маршрута BGP
или её захват могут нарушить работу сервисов по всему миру, что подчёркивает его важность.
.

💡 Как работает BGP — основные принципы

BGP
работает путём установления
сеансов одноранговых узлов BGP
(также называемых соседями) между маршрутизаторами в разных автономных системах (AS). После установки соединения они обмениваются
таблицами маршрутизации BGP
, — списками доступных сетевых путей.
.

Процесс включает несколько ключевых компонентов:

1. Установление:
   Маршрутизаторы устанавливают TCP-соединение (порт 179), чтобы стать одноранговыми узлами BGP.
   .

2. Объявление:
   Одноранговые узлы обмениваются полными таблицами маршрутизации, а затем — инкрементальными обновлениями.
   .

3. Выбор пути:
   При наличии нескольких путей к одному и тому же пункту назначения маршрутизатор BGP выполняет свой
   алгоритм выбора наилучшего пути BGP
   , оценивая такие атрибуты, как:
   

   • AS_Path:
     Список автономных систем, через которые прошло объявление.
     .

   • Next-Hop:
     IP-адрес следующего маршрутизатора, которому следует передать пакеты.
     .

   • Local Preference:
     Значение, указывающее предпочтительный путь внутри автономной системы.
     .

   • MED (Multi-Exit Discriminator):
     Указывает внешнему соседу предпочтительный путь входа в автономную систему.
     .

Ниже приведено упрощённое сравнение двух основных типов BGP:

Характеристика	eBGP (внешний BGP)	iBGP (внутренний BGP)
Назначение	Маршруты между различными автономными системами .	Маршруты внутри одной и той же автономной системы .
Выбор пути	Обычно предпочитает более короткий AS_Path .	Использует другие атрибуты, например, Local_Pref .
TTL (Time to Live)	Обычно устанавливается равным 1 (прямое соединение). .	Обычно устанавливается в большее значение (многоскачковое соединение). .
Ключевая роль	Междоменная маршрутизация и применение политик. .	Обеспечение согласованности информации о маршрутизации во внутренней сети. .

Понимание Агрегация маршрутов BGP
и списки префиксов также имеет решающее значение для эффективной и безопасной работы, помогая поддерживать таблицы маршрутизации в управляемом виде и предотвращать распространение некорректных маршрутов.

💡 Безопасность BGP и связанные с ней проблемы

BGP
была разработана в эпоху взаимного доверия, что делает безопасность BGP первостепенной современной задачей. Основные риски — это захват маршрутов BGP и утечки маршрутов, при которых автономная система (злонамеренно или случайно) объявляет префиксы, которыми она не владеет, перенаправляя трафик.

Такие решения, как инфраструктура открытых ключей для сетевых ресурсов (RPKI) и и BGPsec, внедряются для добавления криптографической проверки происхождения маршрутов, обеспечивая более безопасную глобальную инфраструктуру маршрутизации..

💡 Физический уровень: где BGP встречается с оптикой

Хотя BGP работает на логическом уровне (уровень 3 / стек TCP/IP), её производительность полностью зависит от базовой физической инфраструктуры. Высокоскоростные и надёжные соединения между граничными маршрутизаторами BGP являются обязательным условием. Именно здесь, в средах высокоскоростных оптических трансиверов становятся критически важными.

В современных межцентровых соединений ЦОД (DCI) и интернет-узлов обмена трафиком (IXP), одноранговые узлы BGP часто соединяются посредством плотной волновой мультиплексной системы с разделением каналов (DWDM). (DWDM) Эти системы требуют высокопроизводительных оптических модулей для передачи огромных объёмов данных таблиц маршрутизации и пользовательского трафика с низкой задержкой и высокой надёжностью.

• Почему оптика важна для BGP: Стабильные сеансы BGP требуют последовательных, низколатентных соединений. Мигающее физическое соединение может привести к сбросу сеансов BGP, что вызовет отзыв маршрутов и нестабильность сети. Продвинутые оптические модули QSFP28 и QSFP-DD обеспечивают пропускную способность 100 Гбит/с и 400 Гбит/с, необходимую для обработки экспоненциального роста интернет-маршрутов и трафика, который они передают.

• Выбор правильного трансивера: Инженеры сетей должны выбирать оптические компоненты, соответствующие расстоянию и типу волокна для своих пиров BGP соединений. Для магистральных интернет-магистралей необходимы высокомощные DWDM-модули.

Например, в критически важном протоколе граничного шлюза развертывании, требующем 100-Гбит/с соединения на расстоянии 10 км, надежный трансивер, такой как LINK-PP QSFP28-100G-LR4 станет отличным выбором. Этот модуль обеспечивает физическое соединение с низким уровнем ошибок и высокой производительностью, необходимое для стабильных сеансов eBGP между центрами обработки данных или с вышестоящими провайдерами. Надежность таких компонентов, как трансиверы LINK-PP напрямую влияет на стабильность глобальной таблицы маршрутизации BGP.

💡 Заключение: Незаменимый протокол

BGP
является непризнанным героем нашего связанного мира. Это не просто протокол; это динамическая, основанная на политике система, которая удерживает Интернет вместе. Хотя такие проблемы, как безопасность, остаются актуальными, его надежность и масштабируемость не имеют себе равных. По мере того как Интернет продолжает развиваться с развертыванием IPv6 и постоянно растущими требованиями, BGP будет продолжать адаптироваться, руководствуясь проверенными принципами сетевой инженерии и поддерживаемый постоянно совершенствующимся оборудованием, таким как высокопроизводительные решения в области оптических сетей решения.

Понимание что такое BGP в сетях является фундаментальным знанием для всех, кто занимается архитектуру корпоративной сети, операциями провайдеров услуг доступа в Интернет (ISP), или облачными сетями. Это язык, на котором говорят маршрутизаторы, поддерживающие вращение нашего цифрового мира.

💡 FAQ

Какова основная задача протокола BGP?

BGP помогает вашим данным найти наилучший путь через Интернет. Вы используете BGP каждый раз, когда посещаете веб-сайт или отправляете сообщение.

Что произойдет, если BGP откажет?

При отказе BGP вы можете не получить доступ к веб-сайтам или онлайн-сервисам. Ваши данные могут быть потеряны или направиться по более длинному пути. Интернет может замедлиться или перестать работать для многих пользователей.

Что такое номер автономной системы (ASN)?

ASN — это уникальный номер каждой группы сетей, называемой автономной системой. BGP использует этот номер, чтобы определить, куда направлять ваши данные.

В чем разница между BGP и OSPF?

BGP работает между крупными сетями в Интернете. OSPF работает внутри небольших сетей. BGP используется для глобальной маршрутизации. OSPF используется для локальной маршрутизации.

Что такое «перехват BGP» (BGP hijacking)?

Перехват BGP происходит, когда кто-то отправляет ложную информацию о маршрутах. Ваши данные могут попасть в неправильное место. Вы можете потерять доступ к веб-сайтам или сервисам.