Cos'è il protocollo BGP (Border Gateway Protocol)?
Attraverso Internet, i pacchetti di dati transitano attraverso una complessa rete peer di router e sistemi per raggiungere le loro destinazioni. Questo complesso processo di indirizzamento del traffico dati è reso possibile dai protocolli di routing e il cuore di questo sistema globale di routing è il BGP (Border Gateway Protocol).
Cos'è il BGP?
BGP è il protocollo di comando del router che consente a Internet di funzionare come una famiglia, utilizzando una rete peer unificata. In sostanza, è il "servizio postale" del mondo digitale a dover trovare i percorsi più efficienti per i pacchetti di dati, in modo da attraversare le diverse reti che compongono Internet.
A differenza dei protocolli IGP (Internal Gateway Protocol) che gestiscono il routing all'interno di un singolo sistema autonomo (AS), BGP opera tra questi AS, facilitando la comunicazione su scala globale. BGP svolge un ruolo fondamentale nel routing del traffico IPv 4 e IPv 6, un ruolo che un IGP non svolge.
Perché BGP è essenziale per il routing Internet
Il BGP è fondamentale per l'infrastruttura Internet perché consente a un router di rete di scambiare informazioni di routing, garantendo che i dati possano raggiungere la destinazione prevista anche attraverso topologie di rete incredibilmente complesse. Senza BGP, Internet sarebbe una raccolta frammentata di reti isolate, incapaci di comunicare in modo efficace. Questo protocollo fornisce le basi per:
Raggiungibilità globale
BGP consente a qualsiasi router di rete connesso a Internet come peer di comunicare con qualsiasi altra rete, indipendentemente dalla posizione del router o dai dati del percorso.
Stabilità della rete
Aggiornando continuamente le informazioni di routing, il BGP permette alle reti di adattarsi ai guasti o alle congestioni, garantendo che i dati possano sempre trovare un percorso disponibile.
Ottimizzazione del traffico
BGP consente agli amministratori dei router di rete di controllare il flusso di traffico attraverso le proprie reti, ottimizzando le prestazioni e i costi di gestione.
In sostanza, il BGP è la mano invisibile che guida i pacchetti di dati su Internet, rendendo possibile la comunicazione globale e garantendo il buon funzionamento della famiglia di dispositivi nel mondo digitale su cui facciamo affidamento.
Funzioni principali di BGP
BGP esegue diverse funzioni di comando fondamentali che consentono un routing efficiente e affidabile attraverso Internet. Queste funzioni lavorano insieme per garantire che i dati si diffondano attraverso la complessa rete di reti interconnesse.
Route BGP e tabelle di routing
Al suo centro, BGP si occupa delle rotte, che sono essenzialmente mappe che descrivono come raggiungere reti o prefissi specifici. Queste route vengono memorizzate e gestite nelle tabelle di routing.
Sessione e peering BGP
Perché BGP funzioni, i router devono stabilire sessioni tra loro, creando una relazione di peering. Questo processo di peering implica l'autenticazione e lo scambio di informazioni di routing con la famiglia di router.
Selezione dei percorsi e processo decisionale
Quando un router BGP riceve più route verso la stessa destinazione, deve decidere quale percorso utilizzare. Questo processo di selezione dei percorsi si basa su un insieme di regole e attributi associati a ogni ciclo di lavorazione.
Come agisce BGP
BGP è un protocollo di comando del router complesso con meccanismi intricati per lo scambio di informazioni di routing e per garantire un trasferimento efficiente dei dati tra i datacenter e Internet. Ecco una sintesi delle sue principali funzioni:
Spiegazione del peering BGP
BGP si basa sul concetto di "peering" (peering) per stabilire connessioni tra router in diversi sistemi autonomi (Autonomous Systems, ASes). Il processo peer include un processo in cui due router si impegnano a scambiarsi informazioni di routing.
Stabiliscono una connessione TCP e si autenticano a vicenda, formando un canale di comunicazione stabile e affidabile. Una volta stabilita la relazione di peering, i router possono condividere le tabelle di routing e mantenersi aggiornati sulla raggiungibilità della rete.
Questo scambio continuo esterno di informazioni sul router garantisce che ogni router abbia una vista coerente e aggiornata della topologia di rete.
In BGP, un router adiacente si riferisce a un altro router con cui un router BGP stabilisce una connessione per scambiare informazioni di routing con il router adiacente.
Un attributo BGP è un'informazione associata a ciascuna route annunciata da un router BGP. Un attributo svolge un ruolo fondamentale nel processo di selezione del percorso: un attributo può essere AS_PATH, ORIGIN, LOCAL_PREF e così via. Questo intervallo di attributi consente ai router di determinare il percorso migliore per raggiungere una destinazione specifica.
Il ruolo dei sistemi autonomi (SA)
I sistemi autonomi (AS) sono fondamentali per il funzionamento della politica BGP. Un SA è essenzialmente un insieme di reti poste sotto un unico dominio amministrativo, come un grande provider di servizi Internet (ISP) o una multinazionale.
Annuncio e filtro route BGP
I router BGP pubblicizzano le route dei peer ai router peer, condividendo le informazioni sulle reti dei peer a cui possono accedere. Questi annunci includono dettagli come il prefisso di rete di destinazione, il percorso per raggiungere la rete (rappresentato come una sequenza di numeri AS) e vari attributi che influenzano la selezione del percorso.
Tipi di configurazioni BGP
BGP può essere configurato in modi diversi a seconda della relazione tra i router partecipanti e i rispettivi sistemi autonomi (AS). I due tipi principali di configurazioni BGP sono:
BGP interno (iBGP)
iBGP viene utilizzato per stabilire sessioni BGP interne tra router all'interno dello stesso AS. Consente a un router all'interno di un'organizzazione o di una rete di scambiare informazioni di routing e mantenere una visualizzazione coerente della topologia di rete interna.
BGP esterno (eBGP)
eBGP viene utilizzato per stabilire sessioni BGP esterne tra router in AS diversi. Si tratta del tipo di configurazione BGP esterna alla base del routing Internet, che consente a organizzazioni e ISP diversi di interconnettersi e scambiarsi informazioni di routing.
Differenze per iBGP e eBGP
Sebbene i criteri iBGP e BGP esterni supportino lo stesso protocollo di comando BGP interno sottostante, hanno caratteristiche distinte e hanno scopi diversi. Ad esempio, iBGP opera all’interno di un unico AS, mentre eBGP opera tra AS diversi.
Il protocollo BGP interno in genere non propaga le route apprese da un peer iBGP a un altro, impedendo potenziali cicli di routing. A differenza del BGP interno, il BGP esterno, invece, propaga le rotte ad altri peer BGP esterni, consentendo la raggiungibilità globale.
Vantaggi dell'utilizzo di BGP
BGP offre una serie di vantaggi significativi che lo rendono il protocollo di comando di routing preferito per le reti di grandi dimensioni e i provider di servizi Internet. Ecco alcuni dei vantaggi principali:
Scalabilità su reti di grandi dimensioni
Il protocollo BGP è progettato per gestire le complessità delle reti peer di grandi dimensioni, caratteristica che lo rende ideale per i provider di servizi Internet e le grandi organizzazioni con estese infrastrutture di router Internet.
La capacità di gestire in modo efficiente un gran numero di rotte e di adattarsi ai cambiamenti di rete garantisce la scalabilità anche durante la crescita e l'evoluzione delle reti.
La struttura gerarchica e le capacità di aggregazione delle route contribuiscono alla scalabilità del sistema, riducendo la quantità di informazioni di routing esterne che devono essere scambiate ed elaborate.
Migliore controllo della rete e affidabilità
BGP offre agli amministratori di rete un controllo granulare sul traffico di rete e sulla tabella di routing. Consente loro di definire le politiche di instradamento in base a diversi criteri, ad esempio la lunghezza del percorso, le prestazioni o gli accordi commerciali.
Questo livello di controllo consente l'ottimizzazione della rete, la progettazione del traffico e il miglioramento della qualità del servizio (QoS). Inoltre, BGP migliora l'affidabilità della rete fornendo percorsi multipli a ogni destinazione e adattandosi automaticamente a guasti di rete o congestione.
In questo modo i dati sono sempre in grado di individuare un percorso disponibile, riducendo al minimo i tempi di inattività e le interruzioni.
Gestione del traffico ottimizzata
BGP fornisce meccanismi per una gestione sofisticata del traffico e delle tabelle di routing, consentendo agli amministratori di rete di influenzare il flusso dei dati attraverso la propria rete.
Tecniche quali l'anteprima del percorso AS e il tagging della comunità consentono agli amministratori di modificare gli attributi del percorso e controllare il flusso di traffico.
Sfide e soluzioni BGP
Il BGP è essenziale per il routing Internet, ma presenta anche alcune sfide, principalmente legate alla sicurezza e alla stabilità della rete. Di seguito vengono descritte alcune di queste sfide e le relative soluzioni:
Prevenzione del dirottamento di BGP
Il dirottamento BGP si verifica quando un hacker annuncia in modo malevolo false informazioni di routing, reindirizzando il traffico Internet verso la propria rete. che possono essere utilizzati per diversi scopi dannosi, ad esempio intercettazioni, furti di dati o attacchi di tipo denial of service. Alcune tecniche di esempio prevengono l’appropriazione di BGP:
● Filtro route: Implementare criteri rigorosi di filtraggio delle route per accettare solo route legittime da peer autorizzati. Questo comporta la configurazione dei router per rifiutare gli annunci BGP provenienti da origini impreviste o per rivendicare la proprietà di prefissi che non appartengono all'annunciatore.
● Infrastruttura a chiave pubblica delle risorse (RPKI): RPKI consente agli operatori di rete di verificare crittograficamente l'origine degli annunci di route, garantendo che solo gli AS autorizzati possano annunciare prefissi specifici. Pubblicando e convalidando le autorizzazioni di origine delle route (ROA), gli operatori di rete possono ridurre in modo significativo il rischio di dirottamento.
● Monitoraggio BGP: Monitorare costantemente le rotte BGP e i modelli di traffico per rilevare eventuali anomalie che potrebbero indicare tentativi di dirottamento. Gli strumenti di monitoraggio in tempo reale sono in grado di rilevare modifiche sospette nelle informazioni di routing e avvisare gli amministratori di rete, consentendo loro di intraprendere tempestivamente azioni correttive.
Gestione delle perdite di percorso
Le perdite di route si verificano quando una rete annuncia involontariamente route che non dovrebbe supportare, interrompendo potenzialmente il flusso di traffico e causando problemi di connettività. La soluzione è la seguente:
● Aggregazione route: Aggregare i prefissi per ridurre il numero di route annunciate e minimizzare il rischio di perdite. Riepilogando più prefissi in un unico prefisso più generale, gli operatori di rete possono semplificare le tabelle di routing e ridurre le probabilità di perdite involontarie di route specifiche.
● BGP community tags: Utilizzare i tag community per contrassegnare le route e controllarne la propagazione, in modo da evitare che vengano infiltrate in parti non desiderate della rete. Queste etichette forniscono un modo flessibile per aggiungere informazioni alle route e applicare criteri di routing specifici, limitando l'ambito della propagazione delle route.
Procedure consigliate di sicurezza per BGP
L’implementazione di pratiche di sicurezza affidabili è fondamentale per mitigare i rischi correlati al BGP. Tali pratiche comprendono, ad esempio:
● Sessioni BGP sicure: Utilizzare meccanismi di autenticazione come MD5 o TCP MD5 per proteggere le sessioni peer BGP e impedire l'accesso locale ed esterno non autorizzato. In questo modo solo i router attendibili possono stabilire connessioni BGP e informazioni di routing di scambio esterno.
● Audit regolari: Eseguire regolarmente audit locali delle configurazioni e delle politiche di routing per identificare e correggere le potenziali vulnerabilità. Questo implica l’esame delle configurazioni BGP, delle regole di filtraggio e delle politiche di routing per assicurarsi che siano aggiornate e in linea con le best practice di sicurezza.
● Collaborazione e coordinamento: Partecipare a iniziative di settore e collaborare con altri operatori di rete per condividere informazioni e rispondere a incidenti di sicurezza locali. Ciò promuove un approccio collaborativo alla sicurezza del BGP e contribuisce a migliorare la resilienza complessiva dell’ecosistema di routing Internet.
Casi d’uso comuni di BGP
La versatilità delle regole e le solide funzionalità di BGP lo rendono adatto a una vasta gamma di scenari di rete. Di seguito sono riportati alcuni dei casi d'uso più comuni del supporto di rete:
Supporto di configurazioni di rete multi-home
Il multi-homing consiste nel collegare una rete a più provider di servizi Internet (ISP) per aumentare la ridondanza e migliorare la disponibilità della rete. BGP gioca un ruolo cruciale nelle configurazioni multi-homed, consentendo alla rete di annunciare i propri prefissi a più ISP e di ricevere più percorsi verso Internet.
Load Balancing tra più ISP
Con la politica BGP, le aziende possono supportare il load balancing del proprio traffico Internet su più connessioni ISP. Manipolando gli attributi BGP e applicando tecniche di ingegneria del traffico, gli amministratori di rete possono controllare il modo in cui il traffico viene instradato attraverso diversi collegamenti ISP.
Migliorare la stabilità e la sicurezza di Internet
Il BGP è fondamentale per la stabilità e per soluzioni di routing sicure su Internet. Grazie allo scambio continuo delle informazioni di routing, il BGP consente alle reti di adattarsi rapidamente ai guasti e mantenere la connettività Cloud. In questo modo è possibile evitare interruzioni su larga scala e garantire il corretto funzionamento dei servizi online.
Strumenti e tecnologie che supportano BGP
La gestione e il monitoraggio dei processi dei comandi BGP implica l'utilizzo di vari strumenti e tecnologie per garantire un funzionamento efficiente e mantenere la stabilità della rete. Questi strumenti forniscono informazioni utili sul routing delle informazioni, sulle prestazioni di rete e sulle potenziali minacce alla sicurezza.
I router di diversi fornitori, come Cisco, Juniper e Nokia, sono dotati di software di routing BGP che consente loro di partecipare al processo di routing BGP.
Gli strumenti di monitoraggio BGP specializzati offrono visibilità in tempo reale sulle route BGP, sulle sessioni di peering e sulle prestazioni di rete. Questi strumenti sono in grado di rilevare anomalie, come dirottamenti di route o fughe di notizie, e fornire avvisi agli amministratori di rete.
Grazie a questi strumenti e tecnologie, i tecnici di rete sono in grado di gestire in modo efficace il BGP, ottimizzare le prestazioni di rete e garantire la stabilità e la sicurezza dell'infrastruttura di routing.
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