Introdución a Interdomain Routing y BGP

Transcripción

1 Routers IP de Altas Prestaciones Introdución a Interdomain Routing y BGP Basado en T. Griffin SIGCOMM 2001 Tutorial Session 1 Autonomous Routing Domains Colección de redes físicas, unidas, usando IP, que tienen una política adminstrativa de encaminamiento común Redes de campus (CAN) Redes corporativas Redes internas de ISPs

2 Autonomous Systems (ASes) Un autonomous system es un autonomous routing domain al que le ha sido asignado un Autonomous System Number (ASN). la administración de un AS ofrece a otros ASes un esquema coherente de encaminamiento interior y de alcazabilidad a otras redes a traves de ella. RFC 1930: Guía para la creación, selección, y registro de Autonomous System AS Numbers (ASNs) ASNs son valores de 16 bit a son privados Aprox. unos 11,000 en uso (agosto 2001). Genuity: 1 MIT: 3 Harvard: 11 UC San Diego: 7377 AT&T: 7018, 6341, 5074, UUNET: 701, 702, 284, 12199, Sprint: 1239, 1240, 6211, 6242, Secuencia de ASNs representan el camino a un destino

3 Arquitectura de encaminamiento dinámico AS 1 OSPF BGP IGP = Interior Gateway Protocol Basado en Métrica: OSPF, IS-IS, RIP, EIGRP (cisco) EGP = Exterior Gateway Protocol Basado en políticas : BGP AS 2 EIGRP El Routing Domain de BGP es Internet Tecnologías de encaminamiento distribuido Link State Información de la topología inunda todo el routing domain Las mejores rutas las calcula cada router La mejor ruta establece el Next-hop. Basado en minimizar el coste (asociado a una métrica) OSPF, IS-IS Vectoring Cada router conoce poco sobre la topología del routing domain Cada router manda toda la información sólo a sus vecinos. La mejor ruta resulta de la componer los mejores next-hop No es imperativo utilizar el concepto de distancia RIP distace vector BGP path vector

4 The Gang of Four IGP Link State OSPF IS-IS Vectoring RIP EGP BGP Varios protocolos de encaminamiento en el mismo router RIP Process BGP Process RIP Routing tables BGP Routing tables BGP OSPF Process OSPF Routing tables RIP Domain OSPF Domain Forwarding Table Manager OS kernel Forwarding Table 8

5 Nontransit vs. Transit ASes ISP 1 ISP 2 Internet Service providers normalmente tienen redes de tránsito tráfico IP NET A Nontransit AS podría ser una red corporativa o un campus. El tráfico nunca debe pasar a través de una red Nontrasit 9 Transit AS AS1 AS2 r1 r2 r1 r2,r3 r2 r1,r3 AS3 r3

6 Nontransit AS AS1 AS2 r1 r2 r1 r3 r2 r3 AS3 r3 Selective Transit NET B NET C NET A no permite transito entre NET D y NET B NET A NET A permite transito entre NET B y NET C y entre NET D y NET C NET D trafico IP La mayoría de las transit networks permiten tránsito de forma selectiva 12

7 Clientes y Proveedores proveedor proveedor cliente trafico IP cliente Los clientes pagan a los proveedores por acceder a Internet Los clientes no siempre necesitan BGP proveedor Ruta /24 apuntando al cliente Ruta default /0 apuntando al proveedor. cliente /24 Encaminamiento estático es el más frecuente para conectar un cliente a su proveedor de Internet. Esto explica porqué BGP es un misterio para muchos...

8 Jerarquía cliente-proveedor proveedor cliente tráfico IP Relación entre pares par proveedor tráfico permitido par cliente tráfico NO permitido Pares proporcionan transito entre sus respectivos cliente Pares no proporcionan transito entre pares Pares, habitualmente, no intercambian $$$

9 Guerra entre pares Acuerdos si... Pueden reducir costes de upstream Pueden mejorar sus prestaciones Puede ser la única manera de tener acceso a una parte de Internet No acuerdos si... Uno no tiene clientes El otro es su competidor Renegociaciones periódicas La competencia entre pares es, con mucho, el contencioso más problemático en Internet! Los acuerdos entre pares suelen ser confidenciales. BGP-4 BGP = Border Gateway Protocol Es un Policy-Based routing protocol (Policy vs. Topology) Es el de facto EGP para Internet Protocolo relativamente simple, pero de configuración compleja. Errores de configuración repercuten en toda Internet 1989 : BGP-1 [RFC 1105] Sustituye a EGP (1984, RFC 904) 1990 : BGP-2 [RFC 1163] 1991 : BGP-3 [RFC 1267] 1995 : BGP-4 [RFC 1771] Soporte para Classless Interdomain Routing (CIDR) 18

10 BGP: Funcionamiento básico Establecimiento sesión TCP puerto 179 AS1 Intercambio de todas las rutas BGP sesión AS2 Intercambio incremental updates Mientras la conexión es ALIVE intercambia UPDATE mensajes 19 Inter-Domain Routing You can reach R via me R

11 Cuatro tipos de mensajes BGP Open : Establecimiento de sesión. Keep Alive :...a intervalos regulares. Notification : error cierre de sesión. Update : Anuncio de nuevas rutas o cierre de rutas anteriores. anuncio = prefijo + atributos 21 BGP atributos Value Code Reference ORIGIN [RFC1771] 2 AS_PATH [RFC1771] 3 NEXT_HOP [RFC1771] 4 MULTI_EXIT_DISC [RFC1771] 5 LOCAL_PREF [RFC1771] 6 ATOMIC_AGGREGATE [RFC1771] 7 AGGREGATOR [RFC1771] 8 COMMUNITY [RFC1997] 9 ORIGINATOR_ID [RFC2796] 10 CLUSTER_LIST [RFC2796] 11 DPA [Chen] 12 ADVERTISER [RFC1863] 13 RCID_PATH / CLUSTER_ID [RFC1863] 14 MP_REACH_NLRI [RFC2283] 15 MP_UNREACH_NLRI [RFC2283] 16 EXTENDED COMMUNITIES [Rosen] reserved for development Hablaremos de estos No todos los atributos forman parte de un anuncio (LOCAL_PREF)

12 Atributos: se usan para seleccionar la mejor ruta /24 escógeme! /24 yo mejor! /24 mas corto! /24 y 2 huevos duros! Dadas múltiples rutas al mismo prefijo, un BGP speaker debe seleccionar, al menos, una mejor ruta. Dos tipos de relación vecinal AS1 Externa (ebgp): con router en diferente Autonomous Systems Internal (ibgp): con router en el mismo Autonomous System ebgp ibgp es encaminado (usa IGP!) ibgp AS2 24

13 Atributo Next Hop AS 6431 AT&T Research AS 7018 AT&T AS RIPE NCC RIS project Next Hop = Next Hop = Cada vez que un anuncio de ruta atraviesa los límites de un AS, el Next Hop se cambia a la dirección IP del border-router que anuncia la ruta. 25 Uniendo EGP con IGP Next Hop = Forwarding Table destination next hop / destination + EGP next hop AS 1 AS /30 Forwarding Table destination next hop /

14 Implementando relaciones Cliente/Proveedor y Par/Par Dos partes: Implementación de relaciones de transito Filtrado de rutas saliente Implementación de preferencias de ruta proveedor < par < cliente Importación de rutas provider route peer route customer route ISP route From provider From provider From peer From peer From customer From customer

15 Exportación de rutas provider route peer route customer route ISP route To provider From provider To peer To peer To customer To customer filters block Blackholes par proveedor par cliente Filtro Necesario! /24 legitimo Accidental o malicioso anuncio de un prefijo puede generar un agujero negro para ese prefijo en gran parte de Internet /24 falso

16 Mars Attacks! /0: default /8: private /12: private /16: private /8: loopbacks /16: IANA reserved /24: test networks /3: classes D and E.. Importación de rutas (revisión) provider route peer route customer route ISP route Marcianos From provider xxxxxx From provider xxxxxx potenciales agujeros negros cccccc Filtros del cliente From peer xxxxxx xxxxxx cccccc From customer xxxxxx cccccc From customer xxxxxx From peer xxxxxx filtrado de marcianos

17 Cual? par proveedor par cliente AS 4 UPV AS 3 Que ruta debemos coger para /16? AS 2 AS /16 33 BGP: Selección de rutas Limitado sólo por el lenguaje de configuración del equipo Rx. BGP Updates Policy = filtro de rutas & selecc.atributos Basado en valores de atributos Mejores rutas Policy = filtro de rutas & selecc.atributos Tx. BGP Updates Import Policies Selección mejor ruta Tabla de mejores rutas Export Policies Tabla de IP Forwarding 34

18 Selección de rutas (cont) LOCAL_PREFerence mayor relaciones (clientes, pares, proveedores) AS-PATH más corto traffic engineering MED más bajo (Multi-Exit Discriminator) ORIGIN: i-bgp (IGP) < e-bgp < Incomplete (static) Coste IGP más bajo al nodo BGP de salida Router ID más bajo Último recurso Atributo LOCAL_PREF par proveedor par cliente AS 4 local pref = 80 UPV local pref = 90 AS 3 local pref = 100 AS 2 Valores más altos más preferidos AS /16 36

19 Implementando Backup Links con Local Preference AS 1 primary link backup link Set Local Pref = 100 AS Set Local Pref = 50 El tráfico de salida cogerá el primary link, salvo si este cae 37 Atributo AS_PATH AS Path = AS 1129 Global Access AS Path = AS 1239 Sprint AS 1755 Ebone AS Path = AS Path = AS RIPE NCC RIS project AS Path = 6341 AS 6341 AT&T Research Originador del prefijo AS7018 AT&T AS Path = AS Path = AS 3549 Global Crossing 38

20 Evitación de bucles interdomain AS 7018 BGP en AS YYY nunca aceptará una ruta con un AS_PATH que contenga YYY. No se acepta! /16 ASPATH = AS 1 39 Distance vector Path vector Cuenta a infinito en BGP? AS 1 R: AS3 R: AS2 AS3 AS2 AS1 R: AS2 AS3 AS 2 R: AS1 AS3 R: AS3 AS 3 R

21 El tráfico frecuentemente sigue la ruta en AS_PATH ASPATH = AS 1 AS 2 AS 3 AS 4 IP Packet Dest = pero puede que no! AS 1 ASPATH = /25 ASPATH = 5 AS 2 AS 2 filtra todas las subredes con máscara mayor que /24 AS 3 ASPATH = AS 4 IP Packet Dest = AS /25 Desde AS 4 parece que el paquete tomará la ruta 3 2 1, pero realmente toma la ruta 3 2 5

22 Más corto no siempre significa más corto BGP dice que la ruta 4 1 es mejor que AS 3 AS 4 Exportar estado interno incrementaria de forma dramática la información de routing AS 2 AS 1 Sorpresa! Forzando el tráfico de entrada con AS_PATH Padding AS 1 proveedor /24 ASPATH = /24 ASPATH = primary backup cliente AS /24 44

23 Padding puede no ser suficiente AS 1 proveedor AS 3 proveedor /24 ASPATH = /24 ASPATH = primary cliente AS 2 backup /24 AS 3 mandará tráfico por línea de backup porque prefiere rutas de cliente a rutas de par y considera este criterio antes que la longitud de ASPATH! Cómo? Padding puede usarse 45 para balancear la carga Hot Potato Routing: Ir al punto de salida más próximo /24 salida 1 salida distancia IGP Este Router tiene dos rutas BGP a /24. Hot potato: Saca el trafico de tu red tan pronto como puedas 46

24 El reverso tenebroso de Hot Potato High bandwidth Provider backbone Heavy Content Web Farm SFF NYC Low bandwidth customer backbone 15 San Diego 56 Muchos clientes prefieren que su proveedor le lleve los bits!... el proveedor también! petición http (pequeña) respuesta http (larga) 47 Cold Potato Routing con MEDs (Multi-Exit Discriminator Attribute) Preferible MEDs con valor más bajo Heavy Content Web Farm /24 MED = /24 MED = /24 MEDs debe ser considerado ANTES QUE la distancia IGP! Nota1 : algunos proveedores no tienen en cuenta MEDs Note2 : MEDs no tiene porqué ser necesariamente la distancia 48IGP

25 Selección de rutas (cont) LOCAL_PREFerence mayor relaciones (clientes, pares, proveedores) AS-PATH más corto MED más bajo (Multi-Exit Discriminator) i-bgp < e-bgp traffic engineering Coste IGP más bajo al nodo BGP de salida Router ID más bajo Último recurso Politicas pueden interactuar de forma inesperada cliente 1 2 backup Instalación de una línea de backup. 3 4 Caída del primario al cliente. Entra backup. Recuperación del primario pero parte del tráfico queda enganchado a la línea de backup.

26 ... y la buena noticia es... BGP no garantiza convergencia a una ruta estable. Interacción entre políticas puede llevar a alimentar oscilaciones del protocolo. Ver Persistent Route Oscillations in Inter-domain Routing by K. Varadhan, R. Govindan, and D. Estrin. ISI report, 1996 Corolario: BGP no garantiza recuperación de rutas tras caídas. El problema del problema El problema a resolver Shortest Paths X? Mecanismo distribuido para calcular la solución. RIP, OSPF, IS-IS BGP Que problema soluciona BGP?

27 Stable Paths Problem (SPP) Nodo 0, el origen, Para cada nodo distinto de 0, hay un conjunto de rutas permitidas al origen (incluida la ruta nula ). Cada nodo tiene su ranking de rutas permitidas. La ruta nula es siempre la menos preferida. (no se muestra en las tablas de la figura) más preferida menos preferida (no nula) Modelo BGP : los nodos representan BGP speaking routers, y 0 representa el nodo originador de un prefijo Una solución a Stable Paths Problem Una solución es una asignación de rutas permitidas a cada nodo tal que : la ruta asignada al nodo u es o la ruta nula o es una ruta uwp, donde wp es asignada al nodo w, a cada nodo se le asigna su ruta más preferida 1 entre las consistentes con las rutas asignadas a sus vecinos Una solución no representa necesariamente un camino más corto, o un spanning tree.

28 Un SPP puede tener múltiple soluciones Desacuerdo Primera solución Segunda solución Sin solución?

29 Inestabilidad IGP puede exportar inestabilidad al resto de Internet /24 AS 1 AS 2 AS 3 AS 4 10 FLAP FLAP /24 ASPATH = FLAP FLAP /24 ASPATH = MEDs puede exportar inestabilidad interna 2865 FLAP 17 Heavy Content Web Farm /24 MED = 15 FLAP /24 MED = 56 OR FLAP FLAP 56 FLAP FLAP /24 58

30 Crecimiento de la tabla BGP Thanks to Geoff Huston. on August 8, 2001 Cuando se agotarán los ASNs? 64,511 ASNs > 16 bits? 2005? 2007?

31 BGP Routing Tables show ip bgp BGP table version is , local router ID is Status codes: s suppressed, d damped, h history, * valid, > best, i - internal Origin codes: i - IGP, e - EGP,? - incomplete Network Next Hop Metric LocPrf Weight Path... *>i i *>i i *>i i *>i i *>i i *>i i *>i i *>i i *>i i *>i / i... Psss NO es la tabla de forwarding!! ASN y rediris buscar para encontrar AS buscar por AS (AS766) para obtener lista de import/export con otros AS.

32 BGP RFCs Internet Engineering Task Force (IETF) IDR : RFC 1771 A Border Gateway Protocol 4 (BGP-4) Latest draft rewrite: draft-ietf-idr-bgp4-12.txt RFC 1772 Application of the Border Gateway Protocol in the Internet RFC 1773 Experience with the BGP-4 protocol RFC 1774 BGP-4 Protocol Analysis RFC 2796 BGP Route Reflection An alternative to full mesh IBGP RFC 3065 Autonomous System Confederations for BGP RFC 1997 BGP Communities Attribute RFC 1998 An Application of the BGP Community Attribute in Multihome Routing RFC 2439 Route Flap Dampening Bibliografía Internet Routing Architectures. Bassam Halabi. Second edition Cisco Press, 2000 BGP4: Inter-domain Routing in the Internet. John W. Stewart, III. Addison-Wesley, 1999 Routing in the Internet. Christian Huitema ISP Survival Guide: Strategies for Running a Competitive ISP. Geoff Huston. Wiley, Interconnection, Peering and Settlements. Geoff Huston. The Internet Protocol Journal. March and June

33 BGP: Estabilidad y convergencia The Impact of Internet Policy and Topology on Delayed Routing Convergence. Craig Labovitz, Abha Ahuja, Roger Wattenhofer, Srinivasan Venkatachary. INFOCOM 2001 An Experimental Study of BGP Convergence. Craig Labovitz, Abha Ahuja, Abhijit Abose, Farnam Jahanian. SIGCOMM 2000 Origins of Internet Routing Instability. C. Labovitz, R. Malan, F. Jahanian. INFOCOM 1999 Internet Routing Instability. Craig Labovitz, G. Robert Malan and Farnam Jahanian. SIGCOMM 1997