Sistemas autónomos BGPv4. Peering. Autonomous Systems and BGPv4. Protocolo interno y externo Mensajes Atributos Reflectores y confederaciones

Transcripción

1 Sistemas autónomos BGPv4 Protocolo interno y externo Mensajes Atributos Reflectores y confederaciones Peering Tipos de peering Puntos neutros Multihoming

2 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 se reservan como números privados Los AS s se interconectan con protocolos de encaminamiento externos (EGP) como BGPv4 AS 1 AS 2 IGP EGP IGP AS 3 IGP

3 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 00 Flujo de tráfico AS=200 Net 1 Net 1 Export policy Import policy

4 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=2 es un stub AS AS=4 AS=3

5 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 es un multi-homed non-transit AS AS=2 Un usuario del AS=2 no puede transitar para llegar a AS=3 AS=4 AS=3

6 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 es un multi-homed transit AS AS=2 Un usuario del AS=2 puede transitar para llegar a AS=3 AS=4 AS=3

7 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

8 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 redes y AS s) Bajo ancho de banda entre AS s

9 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)

10 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 ) 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

11 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 son los que definen las políticas de encaminamiento entre AS s 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

12 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 3WHS OPEN UPDATE UPDATE BGP peer 3WHS KEEP ALIVE Tout Tout UPDATE UPDATE Tout

13 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, > N 3, N 4 Rutas N 1 N 2 N 3 N 4 N 1 N 2 N 3 R 1 R 2 N 4 AS=2 N 1, N 2 Rutas N 1 N 2 N 3 N 4

14 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 N 1 Rutas N 1 N 2 N 3 N 1 N 2 N 3 R 1 R 2 N 4 AS=2 Rutas N 1 N 2 N 3 N 4 N 4

15 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) 0 15 Unfeasible routes length Withdraw routes (variable) Total path attribute length Path attributes (variable) Rutas no alcanzables Path Length... Prefix (variable) NLRI s

16 I-BGP y E-BGP Los enlaces internos (I-BGP) no tienen porque estar conectados físicamente (R 3 y R 5 están conectados lógicamente a través de R 4 ) La conexión TCP I-BGP entre routers R 3 y R 5 es entre direcciones IP y Sesión E-BGP Sesión I-BGP AS=2 R 5 R 3 R.6/30 1 R 2.1/30 R 7 Sesión E-BGP R 6 AS=3 R / /30

17 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 R 3 y R 4 es entre direcciones IP y R /30.1/30.2/30 AS=2 R 3 R 4 R 2 I-BGP E-BGP

18 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 R 3 aprende rutas de R 4, R 1 y R 2 R 1 AS=2 pero R 3 no puede advertir rutas aprendidas de R 1 a R 2 R 2 R 3 I-BGP E-BGP R 4 es necesario que R 1 y R 2 establezcan una comunicación I- BGP malla completa en con I-BGP (independiente de la red física)

19 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=( ) pasa dos veces por el AS=2, debería ser AS=(1 2 8) Solo se inserta el AS en el vector si se atraviesa un router E-BGP, no se inserta en I-BGP ya que no salimos del AS. Luego no podemos detectar bucles (entre R 1 y R 2 ) para llegar a una ruta R 1 AS=2 R 3 R 4 R 2 I-BGP E-BGP

20 I-BGP Si la conexión I-BGP entre R 1 y R 3 es entre las direcciones y y cae el enlace físico se pierde la conexión I-BGP Pero todavía es posible alcanzar R 3 vía R 2. Sería mejor desacoplar la conexión I-BGP de las interfaces físicas usar interfaces virtuales (e.g.; loopback) con direcciones IP distintas de las físicas (no necesariamente la /8) /30 R 1 R /30.1/30.2/30 AS=2 R 4 La conexión TCP I-BGP entre routers R 1 y R 3 mejor entre direcciones en interfaces virtuales (loopback) R /30 I-BGP E-BGP Conexión física

21 I-BGP usar interfaces virtuales con direcciones IP distintas de las físicas Es necesario que todos los routers sepan llegar a las interfaces loopback de los demás usar un protocolo IGP Conexión I-BGP entre R 1 y lo: /30 R 3 en direcciones y , /30 R / /30.1/30.2/30 AS=2 lo: /30 R /30 R 3 lo: /30 R 4 I-BGP E-BGP Conexión física

22 Atributos BGP: Un mensaje BGP de tipo UPDATE lleva atributos que indican las políticas de encaminamiento Un atributo puede ser Conocido ( well-known, deben ser soportados por todas las implementaciones BGP) u opcional (no tienen por que ser soportados por todos las implementaciones BGP) Mandatorio o discrecional (ambos solo si conocido) Transitivo o no-transitivo (ambos solo si opcional) Completo o Parcial (ambos solo si opcional transitivo) No todas las combinaciones son posibles, solo las siguientes Conocido y mandatorio: AS-PATH, NEXT-HOP, ORIGIN Conocido y discrecional: LOCAL-PREFERENCE, ATOMIC AGGREGATE Opcional y transitivo: AGGREGATOR, COMMUNITY Opcional y no-transitivo: MED (también llamada metric ) Los atributos opcionales y transitivos pueden ser marcados como parciales si uno de los routers BGP intermedios en el camino no implementa ese atributo y como completo si todos los routers BGP implementan el atributo

23 Mensaje UPDATE 0 15 Unfeasible routes length Withdraw routes (variable) Total path attribute length Path attributes (variable) Length Prefix (variable)... Attribute type (2 B) Attribute length (1-2 B) Attribute value (variable) Attribute Flags (1B) Attribute Type Code (1B) Optional Bit 0=well-known 1=optional Transitive Bit 0=non-transitive 1=transitive Partial Bit 0=complete 1=partial Extended Length bit 0=1Byte 1=2 Bytes Whether the optional information is transitive or non-transitive Whether the information in the optional transitive is complete or partial

24 Tabla BGP en un router Datos de G. Houston en artículos del IPJ Internet Protocol Journal Actualmente hay unos AS s en Internet (va creciendo)

25 Tabla BGP en un router Proyección en el número de AS s

26 Tabla BGP en un router Actualmente hay unas redes en Internet (va creciendo) (no crece tan exponencial últimamente años 2000/2001 crecimiento ISP boom en Internet)

27 Tabla BGP en un router Predicción en el número de direcciones IP

28 Tabla BGP en un router Incluye entre otras cosas la red destino (prefijo y máscara), el siguiente salto, algunos atributos (siempre aparece el AS-PATH) Un AS puede recibir entradas de N AS s, luego tendrá N entradas a una ruta determinada proceso de decisión de la mejor entrada a esa ruta en función de los atributos Depende de las implementaciones, pero los routers suelen tener una tabla de encaminamiento y una tabla de encaminamiento BGP Mantienen una DB por cada sesión BGP que tienen activa y a partir de la unión de estas DB forman la tabla de encaminamiento BGP donde marcan con el símbolo > cual es la mejor ruta a una red Un router sólo anuncia su mejor ruta a los otros routers BGP Visión parcial de Internet ya que un AS sólo ve lo que le cuentan otros AS s

29 Tabla BGP en un router R2# show ip bgp Atributos Atributo CISCO Network Next Hop Metric LocPrf Weight AS-Path * i *> i * i * i * i.. * i * i *> i * i

30 NEXT-HOP (conocido y mandatorio): Para una sesión E-BGP es del BGP vecino que anuncio la ruta Para una sesión I-BGP es del BGP vecino que anuncio la ruta Es necesario que R 5 sepa llegar a la I 3 Una sesión I-BGP mantiene inalterado el next-hop anunciado por un E-BGP Es necesario que R 5 sepa llegar E /24: 2 E R /24 R IP R 3 E 2 R 3 IP R I IP R I 3 R IP R 5 IP R 6 E R 6 AS= /24 R 4 R /24: 2 E /24: 3 I /24: 5 E

31 NEXT-HOP: Ejercicio: dar la tabla de routing del router R 5 R 1 R / /30 AS=2 R 5 R 6 AS= / /30 R / /30 R / / /24 R 7

32 NEXT-HOP en una red BMA: R 1 y R 2 mantienen una conexión BGP. R 2 debe anunciar como next-hop R 3 para que no haya un salto innecesario ya que R 1 puede alcanzar R 3 sin pasar por R /24: NEXT- 3 E R IP R 2 E R 2 IP R 1 IP R 3 E R /24

33 ORIGIN (conocido y mandatorio): Indica quien origino una ruta IGP: la ruta fue originada por un protocolo interno (en CISCO es advertido con el comando network ) al AS y se indica con el carácter i en la tabla de encaminamiento EGP: la ruta fue originada por un protocolo externo (e.g.; vía E-BGP procedente de otro AS) y se indica con el carácter e en la tabla de encaminamiento Incomplete: origen desconocido (e.g.; redistribuido en BGP) y se indica con el carácter? en la tabla de encaminamiento ya que puede provenir de cualquier sitio

34 AS-PATH (conocido y mandatorio): Representa el camino de AS s que se deben atravesar para llegar a una red Siempre que se genera un mensaje UPDATE, el AS añade un vector inicializado con su AS# Cada AS atravesado añade su AS# al vector /24: AS-PATH=(1) /24: AS-PATH=(2,1) R 1 R 2 AS=2 R IP R 5 E R 6 AS=3 IP R 2 E R IP R 6 E R 4 R 7 Path to network /24 is AS s (2,1), next-hop 5

35 Manipulación del atributo AS-PATH: BGP siempre prefiere el camino más corto a un AS (en terminos de AS S) Aumentar ( prepending ) el tamaño del camino a una red R 1 R /24: AS- PATH=(1) AS= /24: AS- PATH=(2,2,2,2,1) R 5 R 6 Path to network /24 is AS s (5,4,1), next-hop C AS= /24 R 3 R 4 R /24: AS-PATH=(1) /24: AS-PATH=(5,4,1) /24: AS- PATH=(3,2,2,2,2,1) /24: AS-PATH=(4,1) R A AS=4 R B AS=5 R C

36 Net LOCAL-PREFERENCE (conocido y discrecional): Atributo que proporciona una indicación a los routers dentro del AS acerca de que router es preferido para salir del AS Mientras más alto sea el valor del Loc-Prf mayor la preferencia (valor por defecto=100) Next-hop Loc-Prf AS-path Origin IP R 3 E i IP R 5 E i Loc-Prf=300 Link de muy alta velocidad AS=2 R 5 R /24: AS- PATH=(3,5) Loc-Prf=200 R 6 AS=3 R 4 R /24: AS- PATH=(1,5) /24: AS- PATH=(5) R B R C R A /24: AS- PATH=(5) AS= /24

37 ATOMIC AGGREGATE (conocido y discrecional) Informa a un AS vecino que el router originario de la ruta a efectuado agregación de rutas AGGREGATOR (Opcional y transitivo) Informa del identificador BGP y del AS# del router que efectúo agregación de rutas Community (opcional y transitivo) Grupo de destinos que comparten ciertas propiedades (e.g.; routers de las universidades Españolas) Una comunidad no tiene límites físicos (redes o AS s)

38 MED, Multi-Exit-Discriminator (opcional y no-transitivo) También llamado metric, es una indicación a vecinos externos acerca del camino preferido para entrar en el AS El valor menor es el preferido AS= /24 R 5 R 3 MED=200 MED=300 Tráfico a /24 Net Next-hop Loc-Prf metric AS-path Origin IP R E i IP R E i R C

39 Proceso de decisión Es dependiente de la implementación en el router. E.g.; en un router CISCO 1. Si el camino es interno, sincronización ON y el router no está sincronizado rechazar la ruta 2. Si el next-hop es no alcanzable rechazar la ruta 3. Prefiere una ruta con el máximo weight (propietario CISCO) 4. Múltiples rutas con igual weight, escoge la de mayor Loc-Prf 5. Múltiples rutas con igual Loc-Pref, escoge la de mínimo AS-path 6. Múltiples rutas con igual AS-path, escoge la de menor origin (IGP<EGP<Incomplete) 7. Múltiples rutas con igual origin, escoge la de menor MED (a igualdad de ruta del mismo AS) Escoge la ruta del router BGP con menor router ID y si hay más de una ruta del mismo router la de interfaz con

40 Agregación de direcciones Un mensaje UPDATE de BGPv4 envía el prefijo y la longitud del prefijo Un router BGP puede agregar direcciones al advertirlas a otro router BGP Aunque la ruta esté agregada, el atributo AS-path puede indicar un vector de todos los AS s que ha atravesado la ruta agregada (puede usar el atributo AGGREGATOR para indicar el ID del AS que agrego) AS=2 AS=3 R B R C /24 R D AS= / /16 AS-path=(1), {3,4} R A

41 Escalabilidad en BGP Split-horizon: una ruta aprendida por un router I-BGP no es propagada a otro router I-BGP vecino Hay que tener una topología mallada ( mesh ) si N routers N (N-1)/2 conexiones I-BGP Si desactivamos split-horizon no podemos garantizar que haya bucles R B R C R B R C R A R D R A R D I-BGP Conexión física

42 Escalabilidad en BGP Reflectores de rutas ( Route Reflectors ): modifica la regla de split-horizon para que el reflector de rutas pueda propagar rutas aprendidas de un I-BGP a un I-BGP vecino reduciendo el número de sesiones BGP TCP en el AS Para diseñar una red con reflectores se usan clusters El reflector de rutas es la cabeza de un cluster El reflector de rutas mantiene sesiones I-BGP con sus clientes (routers que pertenecen al cluster) Los reflectores de rutas (cabezas del cluster) deben formar una topología totalmente mallada con no-clientes (el resto de routers ) No evitamos usar un protocolo IGP para transportar rutas internas y next-hops

43 Escalabilidad en BGP Reflectores de rutas ( Route Reflectors ) una ruta no la devuelve por la interfaz que le ha llegado (regla clásica de split-horizon) I-BGP Ruta viene de otro reflector (no-cliente): el reflector de rutas lo propaga solo a todos sus clientes R B R A R C E-BGP

44 Escalabilidad en BGP Reflectores de rutas ( Route Reflectors ) una ruta no la devuelve por la interfaz que le ha llegado (regla clásica de split-horizon) I-BGP Ruta viene de fuera: el reflector de rutas lo propaga a todos sus clientes y no-clientes R A E-BGP Hay 9 routers: sin reflectores de rutas 9*8/2 = 36 sesiones I-BGP con reflectores de rutas y la topología fijada 9 sesiones I-BGP R B R C

45 Escalabilidad en BGP Reflectores de rutas ( Route Reflectors ) una ruta no la devuelve por la interfaz que le ha llegado (regla clásica de split-horizon) I-BGP Ruta viene de un cliente: el reflector de rutas lo propaga a todos sus clientes (excepto el que lo origino) y a todos los noclientes R B R A R C E-BGP

46 Escalabilidad en BGP Confederaciones es otra solución al problema de tener todos los routers I-BGP totalmente mallados. Consiste en crear un mini-as dentro de un AS Cada mini-as tiene que estar totalmente mallado Cada mini-as tiene una sesión E-BGP con otros mini-as aunque intercambian UPDATES como si fuesen I-BGPs manteniendo atributos como son next-hop, MED, Loc-Prf Para el exterior se comportan como si fuesen un solo AS

47 Escalabilidad en BGP Confederaciones I-BGP AS=65530 R A E-BGP R B R C AS=65520 AS=65510

48 Sincronización en BGP BGP espera antes de propagar una ruta aprendida de I-BGP a que el IGP la haya propagado por todo el AS Antes de que un router BGP quiera advertir a otro AS una ruta aprendida de otro router BGP (externo) todos los routers del AS deben saber llegar a esa ruta I-BGP E-BGP R 6 AS=2 R 5 Conexión física R 2 R 3 R 1 R /24: AS-PATH=(1) AS=3 R A R B / /24: AS-PATH=(1) /24: AS- PATH=(1,2) R C R D

49 Sincronización en BGP Soluciones: Redistribuir rutas aprendidas por BGP en el IGP del AS, de forma que todos los routers del AS aprenden como llegar a la ruta necesita que todos los routers del AS soporten tablas de encaminamiento muy grandes Que los routers desactiven la opción de sincronización (es dependiente de la implementación BGP en un router, e.g.; CISCO lo permite) el router BGP advertirá la ruta al par BGP externo, aunque haya routers de su AS que no sepan llegar a esa ruta (usan rutas por defecto) Se usa esta opción si el AS no es de transito Todos los routers del camino (R 1, R 2, R 3 y R 4 ) usan I-BGP (con una topología en malla!!!) que se encarga de sincronizar los routers por los que se llega a esa ruta. Routers que no estén en el camino (R 5 y R 6 ) usan rutas por defecto