PDF de programación - Autonomous Systems and BGPv4

Autonomous Systems and BGPv4

• Sistemas autónomos
• BGPv4

– Protocolo interno y externo
– Mensajes
– Atributos
– Reflectores y confederaciones

• Peering

– Tipos de peering
– Puntos neutros
– Multihoming

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• Sistema Autónomo (AS): conjunto de routers con una
misma política de encaminamiento dentro de un único
dominio administrativo
– Un AS se identifica con un número de 16 bits (65535 AS’s)

• AS’s ‡ 64512 se reservan como números privados

– Los AS’s se interconectan con protocolos de encaminamiento

externos (EGP) como BGPv4

AS1

IGP

AS2

EGP

IGP

AS3

IGP

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• Objetivo de BGPv4:

– El objetivo de BGPv4 es el de anunciar prefijos de red entre AS’s

dependiendo de una política de encaminamiento

– Política de encaminamiento o “routing policy”: si tenemos una red
perteneciente a un AS, una política de encaminamiento es la decisión
del AS de anunciar (“export policy”) la red a otro AS y es el
privilegio del otro AS el aceptar (“import policy”) la información de
encaminamiento de forma que puedan luego fluir paquetes de datos

AS=100

Net1

Flujo de tráfico

AS=200

Net1

Export policy

Import policy

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• Tipos de AS’s:

– Stub AS o single-homed: AS que alcanza redes de otros AS’s a

través de un solo punto de salida

AS=1 es un stub AS

AS=2

AS=1

AS=4

AS=3

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• Tipos de AS’s:

– Multi-homed non-transit AS: AS que alcanza redes de otros AS’s a
través de más de un punto de salida y no admiten transito de tráfico

AS=1 es un multi-homed non-transit AS

Un usuario del AS=2 no puede transitar AS=1

para llegar a AS=3

AS=2

AS=1

AS=4

AS=3

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• Tipos de AS’s:

– Multi-homed transit AS: AS que alcanza redes de otros AS’s a

través de más de un punto de salida y admiten transito de tráfico

AS=1 es un multi-homed transit AS

Un usuario del AS=2 puede transitar AS=1

para llegar a AS=3

AS=2

AS=1

AS=4

AS=3

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• BGPv4:

– Es protocolo de encaminamiento basado en políticas
– No usa métricas (saltos, bandwidth, delay, ...)
– Usa TCP como protocolo de transporte de mensajes BGP, es decir,
entre dos routers BGP pertenecientes a distintos AS’s tiene que
existir una conexión TCP (aceptada por ambos)

•

ISP (Internet Service Provider)
– Un ISP es una entidad administrativa que puede tener uno o más

números AS asignados dependiendo de la estructura que tenga

– En casi todas las ocasiones un AS se corresponde con un ISP, pero

no siempre (e.g.; un AS de transito o un punto neutro)

– Aclararemos el concepto de ISP en el capítulo de “peering”

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• Cuando se usa BGP en un AS:

– Cuando un AS permite el transito de paquetes para alcanzar otro AS
– Cuando un AS es multi-homed (tiene varias conexiones con otros

AS’s)

– Cuando el flujo de tráfico que entra y sale del AS tiene que ser

manipulado

• Cuando no usar BGP (usar rutas estáticas)

– Cuando solo se tiene una sola conexión con Internet u otro AS y se

tiene una misma política de encaminamiento a la de tu ISP

– No hay interés en tener políticas de encaminamiento o selección

(filtrado) de rutas

– Falta de memoria o potencia de proceso en los routers de salida (más

de 120.000 redes y 14000 AS’s)
– Bajo ancho de banda entre AS’s

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• RIPE-263:

“Autonomous System (AS) Number

Assignment Policies and Procedures”
– documento que indica la política de asignación de AS#
– “An Autonomous System (AS) is a group of IP networks run by one
or more network operators with a single, clearly defined routing
policy. When exchanging exterior routing information each AS is
identified by a unique number”

– Normalmente una empresa solo usa un único AS, sin embargo si
requiere de una política de encaminamiento externa distinta, puede
requerir un nuevo AS#

• RFC 1930,

"Guidelines

for creation, selection, and

registration of an Autonomous System (AS)“
– Se exige que el AS sea multi-homed y que se registre la política de
encaminamiento (single-homed deberían emplazar sus prefijos en la
política de su ISP)

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• BGPv4:

– Dos AS’s pueden tener:

• Conexiones físicas: una subred o enlace que conecta los dos AS’s

y que transporta tráfico

• Conexiones BGP: hay una sesión BGP (usando TCP con puerto

179) entre dos routers, cada uno de ellos perteneciente a un AS

– Dos routers que abren una conexión BGP se les llama vecinos

(“neighbours”) o parejas (“peers”)

AS=1

Sesión BGP

Conexión física

AS=2

BGP usa triggered

updates (sino TCP no
sería adecuado) para
informar de cambios en
rutas y “keepalives” para

comprobar que la
conexión sigue “viva”

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• BGPv4:

– Routers BGP intercambian información sobre como

alcanzar redes atravesando AS’s
• Intercambian vectores con atributos del camino (incluida una

lista de los AS’s) para llegar a una red determinada

• Este vector de atributos debe estar libre de bucles (no puede

aparecer en medio el AS al que pertenece la red)

• Los atributos

encaminamiento entre AS’s

son

los que definen

las políticas de

• Conexiones entre dos routers BGP pertenecientes al mismo AS

usan I-BGP (enlaces internos)

• Conexiones entre dos routers BGP pertenecientes a distintos

AS’s usan E-BGP (enlaces externos)

– CUIDADO: NO existen dos protocolos BGP distintos, I-BGP y E-
BGP son el mismo protocolo BGP pero aplicado a distintos
escenarios

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• Mensajes BGP:

– Los routers se envían mensajes BGP encapsulados en segmentos TCP
– Los mensajes pueden ser de tipo

• OPEN: abre la conexión BGP
• KEEPALIVE: comprueban que la conexión TCP está abierta
• UPDATE: llevan los atributos o políticas de encaminamiento
• NOTIFICATION: notificación de errores

Tout

Tout

BGP
peer

BGP
peer

3WHS

OPEN

UPDATE

UPDATE

3WHS

KEEP
ALIVE

Tout

Tout

UPDATE

UPDATE

Tout

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• Mensajes BGP

– Inicialmente al establecer una sesión BGP entre dos routers se
intercambian TODAS las rutas posibles conocidas por ambos routers
– UPDATE: se envían una lista con el NLRI=<length,prefix>
(Network Layer Reachibility Information) conjuntamente con una
serie de atributos que indica una lista de destinos que pueden ser
alcanzados vía el router BGP que envía el mensaje UPDATE

NLRI=<length, prefix>= <24, 12.23.2.0>

N3 , N4

N1
N2

AS=1

N3
N4

R1

R2

AS=2

N1 , N2

Rutas
N1
N2
N3
N4

Rutas
N1
N2
N3
N4

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• Mensajes BGP

– Si hay algún cambio (nueva ruta o una ruta que desaparece)
– UPDATE: se envía un mensaje update con el NLRI conjuntamente
con una serie de atributos indicando SOLO el cambio que se ha
producido

– Si los routers no tienen ningún cambio en las rutas, la sesión BGP
SOLO intercambia mensajes KEEPALIVE cada 60 segundos para
asegurarse de que la sesión TCP sigue abierta

Retira N1

N1
N2

AS=1

N3
N4

R1

R2

AS=2

Rutas
N1
N2
N3
N4

Rutas
N1
N2
N3
N4

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• Mensaje UPDATE

– “Unfeasible routes length”: número de rutas (expresado en bytes que ocupa
el campo “withdraw routes”) que hay que retirar (si 0 entonces no hay rutas
a retirar). La NLRI de las rutas a eliminar viene en el campo “withdraw
routes”

– Total path atributes: longitud del vector de rutas especificado en el campo

“path attributes”

– Path attributes: descripción de los distintos atributos
– NLRI (Network Layer Reachibility Information)
15

0

Unfeasible routes length
Withdraw routes (variable)
Total path attribute length
Path attributes (variable)

Length

Prefix (variable)

..................

Rutas no alcanzables

Path

NLRI’s

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•

I-BGP y E-BGP
– Los enlaces internos (I-BGP) no tienen porque estar conectados

físicamente (R3 y R5 están conectados lógicamente a través de R4)

La conexión TCP I-BGP entre routers R3 y R5 es
entre direcciones IP 125.5.5.1 y 125.5.5.6

Sesión E-BGP

Sesión I-BGP

Sesión E-BGP

AS=1

R1

R2

R3

AS=2

R5

.6/30

.1/30

R4

122.5.5.0/30

122.5.5.4/30

AS=3

R6

R7

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• E-BGP

– Los enlaces externos (E-BGP) están conectados directamente:

• La conexión TCP coincide con el enlace físico
• Si el enlace físico cae, cae la conexión TCP y por tanto la sesión BGP

La conexión TCP E-BGP entre routers R3 y R4 es
entre direcciones IP 125.5.5.1 y 125.5.5.2

AS=1

R1

R2

AS=2

R4

122.5.5.0/30

.1/30

.2/30

R3

I-BGP
E-BGP

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•

I-BGP
– I-BGP se utiliza para coordinar la política de encaminamiento dentro de un AS

• Prefijos aprendidos por un vecino E-BGP se pueden advertir a un vecino I-BGP
• Prefijos aprendidos por un vecino I-BGP se pueden advertir a un vecino E-BGP
•

I-BGP routers no advierten rutas aprendidas vía un router I-BGP a otro router I-BGP
– routers I-BGP deben formar una malla completa solución: “route

reflectors” y “confederaciones”

AS=1

R1

R2

R3

I-BGP
E-BGP

AS=2

R4

• R3 aprende rutas de R4, R1 y R2
• pero R3 no puede advertir rutas
aprendidas de R1 a R2
• es necesario que R1 y R2
establezcan una comunicación I-
BGP malla completa en AS=1
con I-BGP (independiente de la
red física)

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•

I-BGP
– I-BGP routers no advierten rutas aprendidas vía un router I-BGP a otro

router I-BGP ¿Porqué es necesaria esta regla ?

• Los routers BGP anuncian un vector de AS que atraviesan. Este vector es el
que permite detectar bucles. E.g.; vector AS=(1 2 5 6 2 8) pasa dos veces
por el AS=2, debería ser AS=(1 2 8)

• Solo se inserta el AS en el vector si se atraviesa