O que é o protocolo BGP (Border Gateway Protocol)?
Através da Internet, os pacotes de dados viajam através de uma complexa rede de routers e sistemas para chegar aos seus destinos. Este intrincado processo de direcionamento do tráfego de dados é possível graças aos protocolos de roteamento, e no coração deste sistema de roteamento global encontra-se o Border Gateway Protocol (BGP).
O que é o BGP?
O BGP é o protocolo de comando de router que permite que a Internet funcione em família através de uma rede de peer unificada. Trata-se essencialmente do "serviço postal" do mundo digital, responsável por encontrar os caminhos mais eficientes para os pacotes de dados atravessarem as várias redes que compõem a Internet.
Ao contrário dos protocolos de gateway interno (IGP) que gerem o roteamento dentro de um único sistema autónomo (AS), o BGP opera entre estes ASs, facilitando a comunicação em escala mundial. O BGP desempenha um papel vital no roteamento do tráfego IPv4 e IPv6, algo que um IGP não faz.
Porque é que o BGP é essencial para o encaminhamento da Internet
O BGP é crucial para a infraestrutura da Internet, uma vez que permite que um router de rede troque informações de encaminhamento, garantindo que os dados podem chegar ao destino pretendido mesmo através de topologias de rede incrivelmente complexas. Sem BGP, a Internet seria um conjunto fragmentado de redes isoladas, incapazes de comunicar eficazmente. Este protocolo fornece as bases para:
Alcançabilidade global
O BGP permite que qualquer router de rede ligado à Internet como "peer" comunique com qualquer outra rede, independentemente da localização do router ou do caminho que os dados precisam de escolher.
Estabilidade de rede
Ao atualizar continuamente as informações de roteamento, o BGP permite que as redes se adaptem a falhas ou congestionamento, garantindo que os dados sempre encontrem um caminho disponível.
Otimização do tráfego
O BGP permite que os administradores de routers controlem o tráfego nas suas redes, otimizando o desempenho e gerindo os custos.
Basicamente, o BGP é a mão invisível que guia os pacotes de dados pela Internet, tornando a comunicação global possível e garantindo o bom funcionamento da família de dispositivos no mundo digital em que confiamos.
Principais funções do BGP
O BGP executa várias funções de comando cruciais que permitem um roteamento eficiente e fiável na Internet. Estas funções trabalham em conjunto para assegurar que os dados passam pela complexa rede de redes interligadas.
Rotas BGP e tabelas de roteamento
No seu núcleo, o BGP lida com rotas, que são essencialmente mapas que descrevem como alcançar redes ou prefixos específicos. Estas rotas são armazenadas e geridas em tabelas de roteamento.
Sessões BGP e peering
Para que o BGP funcione, os routers precisam de estabelecer sessões entre si, formando uma relação de peering. Este processo de peering consiste na autenticação e na troca de informações de roteamento com a família de routers.
Seleção do caminho e processo de decisão
Quando um router BGP recebe várias rotas para o mesmo destino, deve decidir qual o caminho a utilizar. Este processo de seleção de caminhos baseia-se num conjunto de regras e atributos associados a cada rota.
Funcionamento BGP
O BGP é um protocolo complexo de comando de router com mecanismos complexos para a troca de informações de encaminhamento e para assegurar uma transferência de dados eficiente através dos datacenters e da Internet. Aqui está um resumo dos seus principais trabalhos:
Peering de BGP explicado
A BGP apoia-se no conceito de "peering" para estabelecer ligações entre routers em diferentes sistemas autónomos (ASes). O processo de peer envolve um processo em que dois routers concordam em trocar informações de roteamento.
Estabelecem uma ligação TCP e autenticam-se mutuamente, formando um canal de comunicação estável e fiável. Assim que esta relação de peering estiver estabelecida, os routers podem partilhar as suas tabelas de roteamento e manter-se mutuamente atualizados relativamente à acessibilidade da rede.
Essa troca externa contínua de informações do roteador garante que todos tenham uma visão consistente e atualizada da topologia da rede.
Em BGP, um vizinho refere-se a um outro router com o qual um router BGP estabelece uma ligação para trocar informações de roteamento com o vizinho.
Um atributo BGP é um elemento de informação associado a cada rota anunciada por um router BGP. Um atributo desempenha um papel crucial no processo de seleção do caminho: um atributo pode ser AS_PATH, ORIGIN, LOCAL_PREF, etc. Este intervalo de atributos ajuda os routers a determinar o melhor caminho para atingir um destino específico.
O papel dos sistemas autónomos (AS)
Os sistemas autónomos (ASes) são fundamentais para o funcionamento das políticas BGP. Um AS é essencialmente um conjunto de redes sob um único domínio administrativo, como um grande fornecedor de serviços de Internet (ISP) ou uma empresa multinacional.
Anúncio e filtragem do encaminhamento BGP
Os routers BGP anunciam as rotas peer aos seus pares de routers, partilhando informações sobre as redes peer a que podem aceder. Estes anúncios incluem detalhes como o prefixo de rede de destino, o caminho para chegar a essa rede (representado como uma sequência de números AS), e vários atributos que influenciam a seleção de caminhos.
Tipos de configurações BGP
O BGP pode ser configurado de diferentes formas dependendo da relação entre os routers participantes e os seus respetivos Sistemas Autónomos (ASes). Os dois tipos principais de configuração BGP são:
BGP interno (iBGP)
O iBGP é utilizado para estabelecer sessões de BGP internas entre routers dentro do mesmo AS. Permite que um router dentro de uma organização ou rede troque informações de encaminhamento e mantenha uma visão consistente da topologia da rede interna.
BGP externo (eBGP)
O eBGP é utilizado para estabelecer sessões de BGP externas entre routers de diferentes SAs. Este é o tipo de configuração BGP externa na qual se baseia o roteamento da Internet, permitindo que diferentes organizações e ISPs interconectem e troquem informações de roteamento.
Diferenças para iBGP e eBGP
Embora tanto a política iBGP como a política BGP externa suportem o mesmo protocolo de comando BGP interno, têm características distintas e servem objetivos diferentes. Por exemplo, o iBGP opera no mesmo AS, ao passo que o eBGP opera entre diferentes AS.
O BGP interno normalmente não propaga rotas aprendidas de um peer iBGP para outro, impedindo possíveis loops de roteamento. Em contraste com o BGP interno, o BGP externo, por outro lado, propaga rotas para outros pares BGP externos, permitindo a acessibilidade global.
Vantagens do uso de BGP
O BGP oferece várias vantagens significativas, tornando-o o protocolo de comando de roteamento preferido para as grandes redes e fornecedores de acesso à Internet. Eis algumas das principais vantagens:
Escalabilidade Em Grandes Redes
O BGP foi concebido para dar resposta às complexidades das redes de peer em massa, o que o torna ideal para os fornecedores de serviços Internet e as grandes organizações com uma infraestrutura alargada de router para a Internet.
A sua capacidade de gerir eficazmente um grande número de rotas e de se adaptar às mudanças de rede garante a escalabilidade, mesmo enquanto as redes crescem e evoluem.
A sua estrutura hierárquica e as capacidades de agregação de rotas contribuem para a escalabilidade, uma vez que reduzem o número de informações de encaminhamento externas que é necessário trocar e tratar.
Maior controlo e fiabilidade da rede
O BGP permite que os administradores de rede tenham um controlo granular sobre o tráfego de rede e a tabela de encaminhamento. Permite-lhes definir políticas de encaminhamento baseadas em vários critérios, como comprimento do caminho, desempenho ou contratos comerciais.
Este nível de controlo permite a otimização da rede, a engenharia de tráfego e uma melhoria da qualidade de serviço (QoS). Além disso, o BGP aumenta a fiabilidade da rede ao fornecer vários caminhos para cada destino e ao adaptar-se automaticamente a falhas de rede ou congestionamento.
Isto garante que os dados encontram sempre uma rota disponível, minimizando o tempo de interrupção e as interrupções.
Gestão de Tráfego Avançada
O BGP fornece mecanismos para a gestão sofisticada do tráfego e das tabelas de encaminhamento, permitindo que os administradores da rede influenciem a forma como os dados transitam através da sua rede.
Técnicas como a antecipação de caminhos AS e a identificação de comunidades permitem aos administradores manipular atributos de rotas e controlar fluxos de tráfego.
Desafios e soluções BGP
Embora o BGP seja essencial para o roteamento da Internet, também apresenta alguns desafios, relacionados principalmente com a segurança e a estabilidade da rede. Vejamos alguns destes desafios e as suas soluções:
Impedir o desvio de BGP
O desvio de BGP ocorre quando um atacante apresenta informações de encaminhamento falsas como anúncio malicioso, redirecionando o tráfego da Internet para a sua própria rede. Pode ser utilizado para vários fins maliciosos, como escutas, furto de dados ou ataques de negação de serviço. Algumas técnicas de exemplo impedem o desvio de BGP:
● Filtragem de rotas: Implemente políticas rigorosas de filtragem de rotas para aceitar apenas rotas legítimas de colegas autorizados. Isso envolve configurar routers para rejeitar qualquer anúncio BGP que tenha origem em fontes inesperadas ou afirmar a propriedade de prefixos que não pertencem ao locutor.
● Infraestrutura de chave pública (RPKI) do recurso: RPKI permite aos operadores de rede verificar criptograficamente a origem dos anúncios de rotas, assegurando que apenas as estações SA autorizadas podem anunciar prefixos específicos. Ao publicar e validar as Autorizações de Origem de Rotas (ROAs), os operadores de rede podem reduzir significativamente o risco de desvio.
● Monitorização BGP: Monitorize continuamente as rotas BGP e os padrões de tráfego para detetar anomalias que possam indicar tentativas de desvio. As ferramentas de monitorização em tempo real podem detetar alterações suspeitas nas informações de encaminhamento e alertar os administradores da rede, permitindo-lhes tomar rapidamente medidas corretivas.
Solucionar Fugas De Rotas
As fugas de rota ocorrem quando uma rede anuncia inadvertidamente rotas que não deveria suportar, interrompendo potencialmente o fluxo de tráfego e causando problemas de ligação. Isto é resolvido através de:
● Agregação de rotas: Prefixos agregados para reduzir o número de rotas anunciadas e minimizar o risco de fugas. Ao resumir vários prefixos num único prefixo mais geral, os operadores de rede podem simplificar as tabelas de roteamento e reduzir as chances de vazamento inadvertido de rotas específicas.
● Etiquetas da comunidade BGP: Use etiquetas de comunidade para marcar rotas e controlar sua propagação, impedindo-as de vazar em partes não intencionais da rede. Estas etiquetas constituem uma forma flexível de adicionar informações às rotas e de aplicar políticas de encaminhamento específicas, limitando o âmbito da propagação das rotas.
Melhores práticas de segurança para BGP
A implementação de práticas de segurança robustas é fundamental para atenuar os riscos associados ao BGP. Estas práticas incluem, por exemplo:
● Sessões BGP seguras: Utilize mecanismos de autenticação como o MD5 ou o TCP MD5 para proteger as sessões de "peer" da BGP e evitar acessos locais e externos não autorizados. Isto garante que apenas os routers de confiança podem estabelecer ligações BGP e informações de encaminhamento do exchange externo.
● Auditorias regulares: Realizar auditorias locais regulares às configurações de roteamento e às políticas para identificar e corrigir possíveis vulnerabilidades. Isto implica rever as configurações BGP, as regras de filtragem e as políticas de encaminhamento para garantir que estão atualizadas e alinhadas com as melhores práticas de segurança.
● Colaboração e coordenação: Participe em iniciativas da indústria e colabore com outros operadores de rede para partilhar informações e responder a incidentes de segurança locais. Isto fomenta uma abordagem colaborativa da segurança BGP e ajuda a melhorar a resiliência global do ecossistema de roteamento da Internet.
Casos de uso BGP comuns
A versatilidade das políticas e as capacidades robustas do BGP tornam-no adequado para uma vasta gama de cenários de rede. Eis alguns dos casos de utilização mais comuns do suporte de rede:
Suporte Para Configurações De Rede Multi-Homed
O multi-homing implica a ligação de uma rede a vários ISPs (Internet Service Providers) para aumentar a redundância e melhorar a disponibilidade da rede. O BGP desempenha um papel crucial nas configurações multi-homed ao permitir que a rede anuncie os seus prefixos em vários ISPs e receba vários caminhos para a Internet.
Repartição de carga entre vários ISPs
Com a política BGP, as organizações podem suportar o balanceamento de carga do seu tráfego de Internet através de várias ligações ISP. Através da manipulação dos atributos BGP e da aplicação de técnicas de engenharia de tráfego, os administradores de rede podem controlar o encaminhamento do tráfego entre os diferentes links ISP.
Melhorar a Estabilidade e a Segurança na Internet
O BGP é fundamental para a estabilidade e a segurança das soluções de roteamento na Internet. Graças à troca contínua de informações sobre o roteamento, o BGP permite que as redes se adaptem rapidamente a falhas e mantenham a conectividade cloud. Isto ajuda a evitar falhas de energia em larga escala e garante o bom funcionamento dos serviços online.
Ferramentas e tecnologias com suporte para BGP
A gestão e monitorização dos processos de comando BGP envolve a utilização de várias ferramentas e tecnologias para garantir um funcionamento eficiente e a manutenção da estabilidade da rede. Estas ferramentas fornecem informações valiosas sobre informações de encaminhamento, desempenho de rede e potenciais ameaças de segurança.
Os routers de vários fornecedores, como a Cisco, Juniper e Nokia, são fornecidos com software de encaminhamento BGP que lhes permite participar no processo de encaminhamento BGP.
As ferramentas de monitorização BGP especializadas oferecem uma visibilidade em tempo real sobre as rotas BGP, as sessões de peering e o desempenho da rede. Estas ferramentas podem detetar anomalias como o desvio de rotas ou fugas, e enviar alertas aos administradores da rede.
Tirando partido destas ferramentas e tecnologias, os engenheiros de rede podem gerir BGP de forma eficaz, otimizar o desempenho da rede e garantir a estabilidade e a segurança da sua infraestrutura de encaminhamento.
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