Was ist Border Gateway Protocol (BGP)?
Über das Internet werden Datenpakete über ein komplexes Peer-Netzwerk aus Routern und Systemen an ihre Ziele übertragen. Dieser aufwendige Prozess der Datenverkehrslenkung wird durch Routing-Protokolle ermöglicht, und das Herzstück dieses globalen Routing-Systems ist das Border Gateway Protocol (BGP).
Was ist BGP?
BGP ist das Routerbefehlsprotokoll, das es dem Internet ermöglicht, als Familie zu fungieren, indem es ein einheitliches Peer-Netzwerk verwendet. Es ist im Wesentlichen der „Postdienst“ der digitalen Welt, der dafür verantwortlich ist, die effizientesten Pfade zu finden, auf denen Datenpakete die vielen verschiedenen Netzwerke durchqueren können, aus denen das Internet besteht.
Im Gegensatz zu IGP (Interior Gateway Protocols), die Routing innerhalb eines autonomen Systems (AS) verwalten, arbeitet BGP zwischen diesen ASes und erleichtert so die Kommunikation auf globaler Ebene. BGP spielt eine entscheidende Rolle beim Routing von IPv 4- und IPv 6-Traffic - etwas, das ein IGP nicht tut.
Warum BGP für Internet-Routing wichtig ist
BGP ist für die Internetinfrastruktur von entscheidender Bedeutung, da es einem Netzwerk-Router den Austausch von Routing-Informationen ermöglicht. So wird sichergestellt, dass die Daten ihr beabsichtigtes Ziel auch über äußerst komplexe Netzwerktopologien hinweg erreichen können. Ohne BGP wäre das Internet eine fragmentierte Ansammlung isolierter Netzwerke, die nicht effektiv kommunizieren können. Dieses Protokoll bildet die Grundlage für:
Globale Erreichbarkeit
Mit BGP kann jeder Netzwerkrouter, der als Peer mit dem Internet verbunden ist, mit jedem anderen Netzwerk kommunizieren, unabhängig vom Router-Standort oder vom Datenpfad.
Netzwerkstabilität
Durch die kontinuierliche Aktualisierung von Routing-Informationen ermöglicht BGP den Netzwerken, sich an Ausfälle oder Überlastungen anzupassen, sodass die Daten immer einen verfügbaren Pfad finden können.
Traffic-Optimierung
Mit BGP können Netzwerkrouter-Administratoren den Datenverkehr in ihren Netzwerken steuern, die Leistung optimieren und die Kosten kontrollieren.
Im Wesentlichen ist BGP die unsichtbare Hand, die Datenpakete durch das Internet leitet, globale Kommunikation ermöglicht und den reibungslosen Betrieb der Gerätefamilie in der digitalen Welt gewährleistet, auf die wir angewiesen sind.
Hauptfunktionen von BGP
BGP führt mehrere wichtige Befehlsfunktionen aus, die ein effizientes und zuverlässiges Routing über das Internet ermöglichen. Diese Funktionen arbeiten zusammen, um sicherzustellen, dass die Daten ihren Weg durch das komplexe Netz miteinander verbundener Netzwerke finden.
BGP-Routen und Routingtabellen
Im Kern befasst sich BGP mit Routen, die im Wesentlichen Karten sind, die beschreiben, wie man bestimmte Netzwerke oder Präfixe erreicht. Diese Routen werden in Routingtabellen gespeichert und verwaltet.
BGP-Sitzung und Peering
Damit BGP funktioniert, müssen Router Sitzungen miteinander einrichten und eine Peeringbeziehung aufbauen. Dieser Peering-Prozess umfasst die Authentifizierung und den Austausch von Routing-Informationen mit der Router-Familie.
Pfadauswahl und Entscheidungsprozess
Wenn ein BGP-Router mehrere Routen zum gleichen Ziel empfängt, muss er entscheiden, welcher Pfad verwendet werden soll. Dieser Pfadauswahlprozess basiert auf einer Reihe von Regeln und Attributen, die jeder Route zugeordnet sind.
Funktionsweise von BGP
BGP ist ein komplexes Routerbefehlsprotokoll mit komplizierten Mechanismen zum Austausch von Routing-Informationen und zur Sicherstellung eines effizienten Datentransfers zwischen Rechenzentren und dem Internet. Hier ist eine Aufschlüsselung der wichtigsten Abläufe:
BGP-Peering erklärt
BGP baut auf das Konzept des „Peering“, um Verbindungen zwischen Routern in verschiedenen autonomen Systemen (ASes) herzustellen. Der Peerprozess umfasst einen Prozess, bei dem zwei Router Routing-Informationen austauschen.
Sie stellen eine TCP-Verbindung her und authentifizieren sich gegenseitig, wodurch ein stabiler und zuverlässiger Kommunikationskanal entsteht. Sobald diese Peeringbeziehung hergestellt ist, können Router ihre Routingtabellen gemeinsam nutzen und sich gegenseitig über die Erreichbarkeit des Netzwerks auf dem Laufenden halten.
Dieser kontinuierliche externe Austausch von Routerinformationen stellt sicher, dass jeder Router eine konsistente und aktuelle Ansicht der Netzwerktopologie hat.
In BGP bezieht sich ein Nachbar auf einen anderen Router, mit dem ein BGP-Router eine Verbindung herstellt, um Routing-Informationen mit dem Nachbarn auszutauschen.
Ein BGP-Attribut ist eine Information, die an jede Route angehängt ist, die von einem BGP-Router angekündigt wird. Ein Attribut spielt bei der Pfadauswahl eine entscheidende Rolle - ein Attribut kann AS_PATH, ORIGIN, LOCAL_PREF usw. sein. Dieser Attributbereich hilft Routern dabei, den besten Pfad zu einem bestimmten Ziel zu bestimmen.
Die Rolle autonomer Systeme (AS)
Autonome Systeme (ASes) sind grundlegend für die Funktionsweise der BGP-Richtlinie. Ein AS ist im Wesentlichen eine Ansammlung von Netzwerken unter einer einzigen Verwaltungsdomäne, wie ein großer Internetdienstanbieter (ISP) oder ein multinationales Unternehmen.
BGP Route Advertisement and Filtering
BGP-Router zeigen Peerrouten ihren Router-Peers an und geben Informationen über die Peernetzwerke, die sie erreichen können, weiter. Diese Ankündigungen enthalten Details wie das Präfix des Zielnetzwerks, den Pfad zum Erreichen dieses Netzwerks (dargestellt als eine Folge von AS-Nummern) und verschiedene Attribute, die die Pfadauswahl beeinflussen.
Typen von BGP-Konfigurationen
BGP kann je nach Beziehung zwischen den beteiligten Routern und ihren jeweiligen Autonomous Systems (ASes) auf unterschiedliche Weise konfiguriert werden. Die beiden Haupttypen von BGP-Konfigurationen sind:
Internal BGP (iBGP)
BGP wird verwendet, um interne BGP-Sitzungen zwischen Routern innerhalb desselben AS einzurichten. Damit kann ein Router innerhalb einer Organisation oder eines Netzwerks Routinginformationen austauschen und eine konsistente Ansicht der internen Netzwerktopologie beibehalten.
Externes BGP (eBGP)
eBGP wird verwendet, um externe BGP-Sitzungen zwischen Routern in verschiedenen ASes einzurichten. Dies ist die Art von externer BGP-Konfiguration, die dem Internet-Routing zugrunde liegt und es verschiedenen Organisationen und ISPs ermöglicht, Routing-Informationen miteinander zu verbinden und auszutauschen.
Unterschiede für iBGP und eBGP
Obwohl sowohl die BGP-Richtlinie als auch die externe BGP-Richtlinie dasselbe zugrunde liegende interne BGP-Befehlsprotokoll unterstützen, weisen sie unterschiedliche Merkmale auf und dienen unterschiedlichen Zwecken. Beispielsweise arbeitet iBGP innerhalb eines einzelnen AS, während eBGP zwischen verschiedenen ASes arbeitet.
Internes BGP verbreitet Routen, die von einem BGP-Peer gelernt wurden, in der Regel nicht an andere, wodurch potenzielle Routing-Schleifen verhindert werden. Im Gegensatz zu internem BGP propagiert externes BGP Routen an andere externe BGP-Peers und ermöglicht so die globale Erreichbarkeit.
Vorteile der Verwendung von BGP
BGP bietet eine Reihe bedeutender Vorteile, die es zum bevorzugten Routing-Befehlsprotokoll für große Netzwerke und Internetdienstanbieter machen. Einige der wichtigsten Vorteile:
Skalierbarkeit über große Netzwerke hinweg
BGP ist für die komplexen Strukturen von Peer-Netzwerken konzipiert und daher ideal für Internetdienstanbieter und große Organisationen mit umfangreichen Internet-Router-Infrastrukturen.
Die Fähigkeit, eine große Anzahl von Routen effizient zu verwalten und sich an Netzwerkänderungen anzupassen, gewährleistet Skalierbarkeit, selbst wenn Netzwerke wachsen und sich weiterentwickeln.
Die Funktionen zur hierarchischen Struktur und Routenaggregation tragen zu ihrer Skalierbarkeit bei, da weniger externe Routing-Informationen ausgetauscht und verarbeitet werden müssen.
Verbesserte Netzwerkkontrolle und Zuverlässigkeit
Mit BGP erhalten Netzwerkadministratoren detaillierte Kontrolle über ihren Netzwerkverkehr und ihre Routingtabelle. Sie können Routing-Richtlinien auf der Grundlage verschiedener Kriterien definieren, wie z. B. Pfadlänge, Leistung oder kommerzielle Vereinbarungen.
Diese Kontrollebene ermöglicht Netzwerkoptimierung, Traffic-Engineering und verbesserte Quality of Service (QoS). Darüber hinaus verbessert BGP die Zuverlässigkeit des Netzwerks, indem es mehrere Pfade zu jedem Ziel bereitstellt und sich automatisch an Netzwerkausfälle oder Überlastungen anpasst.
So wird sichergestellt, dass Daten immer eine verfügbare Route finden, was Ausfallzeiten und Unterbrechungen minimiert.
Verbessertes Traffic Management
BGP stellt Mechanismen für ein ausgefeiltes Traffic- und Routing-Tabellenmanagement bereit, mit dem Netzwerkadministratoren den Datenfluss durch ihr Netzwerk beeinflussen können.
Techniken wie die Vorbereitung von AS-Pfaden und Community Tagging ermöglichen es Administratoren, Routenattribute zu manipulieren und den Datenfluss zu steuern.
BGP Herausforderungen und Lösungen
BGP ist zwar für das Routing im Internet unerlässlich, birgt aber auch einige Herausforderungen, die in erster Linie mit der Sicherheit und Stabilität des Netzwerks zusammenhängen. Im Folgenden werden einige dieser Herausforderungen und ihre Lösungen vorgestellt:
BGP-Hijacking verhindern
BGP-Hijacking tritt auf, wenn ein Angreifer böswillig falsche Routing-Informationen anzeigt und dadurch den Internetverkehr in sein eigenes Netzwerk umleitet. Dies kann für verschiedene böswillige Zwecke verwendet werden, wie Abhören, Datendiebstahl oder Denial-of-Service-Angriffe. Einige Beispieltechniken verhindern BGP-Hijacking:
● Routenfilterung: Implementieren Sie strikte Routenfilterrichtlinien, um nur legitime Routen von autorisierten Peers zu akzeptieren. Dabei werden Router so konfiguriert, dass BGP-Ankündigungen abgelehnt werden, die aus unerwarteten Quellen stammen, oder Präfixe übernommen werden, die nicht zum Ansager gehören.
● Public Key Resource Infrastructure (RPKI): RPKI ermöglicht es Netzwerkbetreibern, den Ursprung von Routenankündigungen kryptografisch zu überprüfen, sodass nur autorisierte ASes bestimmte Präfixe ankündigen können. Durch die Veröffentlichung und Validierung von Routenursprungsautorisierungen (Route Origin Authorization, ROAs) können Netzwerkbetreiber das Risiko von Hijacking deutlich reduzieren.
● BGP-Überwachung: Überwachen Sie kontinuierlich BGP-Routen und Traffic-Muster auf Anomalien, die auf Entführungsversuche hinweisen können. Überwachungstools in Echtzeit können verdächtige Änderungen an Routinginformationen erkennen und Netzwerkadministratoren warnen, damit sie umgehend Korrekturmaßnahmen ergreifen können.
Beseitigung von Streckenlecks
Routenlecks treten auf, wenn ein Netzwerk unbeabsichtigt Routen ankündigt, die es nicht unterstützen sollte. Dies kann zu einer Unterbrechung des Datenverkehrs und Verbindungsproblemen führen. Dies wird gelöst durch:
● Routenaggregation: Präfixe zusammenfassen, um die Anzahl der angekündigten Routen zu reduzieren und das Risiko von Lecks zu minimieren. Durch die Zusammenfassung mehrerer Präfixe in einem einzigen, allgemeineren Präfix können Netzwerkbetreiber Routingtabellen vereinfachen und die Wahrscheinlichkeit verringern, dass versehentlich bestimmte Routen durchsickern.
● BGP Community-Tags: Verwenden Sie Community-Tags, um Routen zu markieren und ihre Ausbreitung zu kontrollieren, damit sie nicht in unbeabsichtigte Teile des Netzwerks gelangen. Diese Tags bieten eine flexible Möglichkeit, Routen Informationen hinzuzufügen und spezifische Routing-Richtlinien zu erzwingen, wodurch der Bereich der Routenweitergabe eingeschränkt wird.
Best Practices für die Sicherheit von BGP
Die Implementierung robuster Sicherheitspraktiken ist von entscheidender Bedeutung, um BGP-bezogene Risiken zu mindern. Zu diesen Praktiken gehören beispielsweise:
● Sichere BGP-Sitzungen: Verwenden Sie Authentifizierungsmechanismen wie MD5 oder TCP MD5, um BGP-Peersitzungen zu sichern und nicht autorisierten lokalen und externen Zugriff zu verhindern. Dadurch wird sichergestellt, dass nur vertrauenswürdige Router BGP-Verbindungen und externe Exchange-Routinginformationen herstellen können.
● Regelmäßige Audits: Durchführung regelmäßiger lokaler Audits der Routing-Konfigurationen und -Richtlinien, um potenzielle Schwachstellen zu identifizieren und zu beheben. Dies umfasst die Überprüfung von BGP-Konfigurationen, Filterregeln und Routing-Richtlinien, um sicherzustellen, dass diese aktuell sind und mit bewährten Sicherheitsverfahren übereinstimmen.
● Zusammenarbeit und Koordination: Beteiligen Sie sich an Brancheninitiativen und arbeiten Sie mit anderen Netzwerkbetreibern zusammen, um Informationen auszutauschen und auf lokale Sicherheitsvorfälle zu reagieren. Dies fördert einen kollaborativen Ansatz für die BGP-Sicherheit und trägt dazu bei, die allgemeine Resilienz des Internet-Routing-Ökosystems zu verbessern.
Häufige BGP-Anwendungsfälle
Die Vielseitigkeit der BGP-Richtlinien und die robusten Funktionen machen das System für eine Vielzahl von Netzwerkszenarien geeignet. Im Folgenden sind einige der häufigsten Anwendungsfälle für Netzwerkunterstützung aufgeführt:
Unterstützung von mehrfach vernetzten Netzwerkkonfigurationen
Beim Multi-Homing wird ein Netzwerk mit mehreren Internet Service Providern (ISPs) verbunden, um die Redundanz zu erhöhen und die Netzwerkverfügbarkeit zu verbessern. BGP spielt eine entscheidende Rolle bei mehrfach vernetzten Umgebungen, da es dem Netzwerk ermöglicht, seine Präfixe mehreren ISPs mitzuteilen und mehrere Pfade zum Internet zu empfangen.
Lastausgleich zwischen mehreren ISPs
Mit der BGP-Richtlinie können Organisationen den Lastausgleich ihres Internetdatenverkehrs über mehrere ISP-Verbindungen unterstützen. Durch die Bearbeitung von BGP-Attributen und die Anwendung von Traffic-Engineering-Techniken können Netzwerkadministratoren steuern, wie der Traffic über verschiedene ISP-Links geroutet wird.
Verbesserung der Stabilität und Sicherheit im Internet
BGP ist grundlegend für Stabilität und sichere Routing-Lösungen im Internet. Durch den kontinuierlichen Austausch von Routing-Informationen ermöglicht es BGP Netzwerken, sich schnell an Ausfälle anzupassen und die Cloud-Konnektivität aufrechtzuerhalten. Dies trägt dazu bei, großflächige Ausfälle zu vermeiden und einen reibungslosen Betrieb von Online-Diensten sicherzustellen.
Tools und Technologien, die BGP unterstützen
Die Verwaltung und Überwachung der BGP-Befehlsprozesse beinhaltet die Verwendung verschiedener Tools und Technologien, um einen effizienten Betrieb und die Netzwerkstabilität zu gewährleisten. Diese Tools bieten wertvolle Einblicke in Weiterleitungsinformationen, Netzwerkleistung und potenzielle Sicherheitsbedrohungen.
Router von verschiedenen Anbietern wie Cisco, Juniper und Nokia sind mit BGP-Routing-Software ausgestattet, die es ihnen ermöglicht, am BGP-Routing-Prozess teilzunehmen.
Spezielle BGP-Überwachungstools bieten Echtzeit-Einblicke in BGP-Routen, Peering-Sitzungen und die Netzwerkleistung. Diese Tools können Anomalien wie Routenmissbrauch oder undichte Stellen erkennen und Netzwerkadministratoren warnen.
Durch den Einsatz dieser Tools und Technologien können Netzwerkingenieure BGP effektiv managen, die Netzwerkleistung optimieren und die Stabilität und Sicherheit ihrer Routing-Infrastruktur sicherstellen.
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