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Orígenes y Objetivos de BGPOperación

Mensajes, Atributos y EstadosProcesos de Selección de Rutas

Introducción a BGP

Javier Ger, Mariano Beiró

Facultad de Ingeniería UBA

2 de noviembre de 2010

Introducción a los Sistemas Distribuidoshttp://www.fi.uba.ar/materias/7543

Javier Ger, Mariano Beiró Introducción a BGP

http://www.fi.uba.ar/materias/7543

http://www.fi.uba.ar/materias/7543



Temario

1 Orígenes y Objetivos de BGP

2 OperaciónSesiones EBGP e IBGPRIB (Routing Information Base)

3 Mensajes, Atributos y Estados

4 Procesos de Selección de Rutas




EGP (External Gateway Protocol)

Entorno originalmente jerárquico

No provee protección contra bucles (loops)

Se envía la tabla de ruteo entera a intervalos regulares




Internet

La topología de Internet cambió a un esquema deproveedores de servicios (ISP) de distintos niveles (tiers)

ISPs locales, regionales, globales

También cambió el propósito de Internet, de una red deinvestigación a una red comercial

En definitiva, cada vez más, una topología asemejable aun grafo y con requerimientos de tránsito más complejos




Entorno complejo (grafo)




Objetivos de un protocolo de ruteo de Internet

¿Qué debe soportar el protocolo de ruteo de Internet?

Trabajar con topologías complejas

Políticas de ruteo complejas para soportar políticasadministrativas de cada ISP

Escalar anuncios a cientos de miles de rutas

Intercambio confiable de información

BGPv4 cumple con estos requisitos




BGP: Misceláneas

BGP es un protocolo del tipo path-vector: secuencia deASes (1) y dirección del next-hop (2) que conforman unaruta a un cierto destino

Transporte confiable de la información de ruteo en TCP(puerto 179)

Anuncios incrementales

¿Aplicación ó Protocolo de ruteo?

Sistema Autónomo (AS) es un conjunto de routers(equipos de capa 3) bajo una misma autoridadadministrativa

RFC 4271, del 2006 (actualizó RFC 1771 original de1995). Varias RFCs con modificaciones




BGP: RFCs

RFC 4271, “A Border Gateway Protocol (BGP-4)” (actualiza RFC 1771)

RFC 1772, “Application of the Border Gateway Protocol in the Internet”

RFC 1966, “BGP Route Reflection: An Alternative to Full-Mesh I-BGP”

RFC 1997, “BGP Communities Attribute”

RFC 2270, “Using a Dedicated AS for Sites Homed to a Single Provider”

RFC 2385, “Protection of BGP Sessions through TCP MD5 Signature”

RFC 2439, “BGP Route Flap Damping”

RFC 2842, “Capabilities Advertisement with BGP-4”

RFC 2858, “Multiprotocol Extensions for BGP-4”

RFC 2918, “Route Refresh Capability for BGP-4”

RFC 3065, “AS Confederations for BGP”




Sesiones EBGP e IBGPRIB (Routing Information Base)

Operación de BGP

BGP permite anunciar información de ruteo entre 2 routers

Para ello, ambos equipos deben haber establecido unasesión (o conexión lógica) BGP entre ellos, por lo cual sedice que ambos son vecinos (neighbors o peers)

Esta sesión BGP se basa en el establecimiento previo deuna conexión TCP

El tipo de relación BGP entre ambos está determinada porel AS al cual pertenece cada uno de ellos

Cada router toma decisiones sobre la información de ruteorecibida

Estas decisiones definen, a su vez, la información de ruteoque anunciarán





EBGP

BGP Externo (External BGP). Sesiones BGP Externas

Ambos routers en diferentes AS

Generalmente entre routers directamente conectados(TTL=1)

Anuncia rutas activas aprendidas a través de sesionesEBGP e IBGP

Se actualiza el atributo AS-PATH





EBGP (continuación)





IBGP

BGP Interno (Internal BGP). Sesiones BGP Internas

Ambos routers en el mismo AS

No necesariamente entre routers directamente conectados(No TTL=1)

Confía en el IGP para resolver el ruteo entre ambosextremos de la sesión IBGP (considerar ruteo de tráfico através de equipos intermedios)

Anuncia rutas activas aprendidas a través de sesionesEBGP





IBGP (continuación)

Requerimiento de full-mesh (o grafo completo)El AS-PATH se actualiza sólo en anuncios entre vecinosEBGP. Por lo tanto, se pierde el control de loops y seevitan anuncios de rutas aprendidas a través de IBGP avecinos IBGP.





RIB (Routing Information Base)




Tipos de MensajeTodos estos mensajes tienen un encabezado fijo de 19 Bytes(entre otros campos, Tipo de 1 Byte).

OpenPrimer mensaje luego del establecimiento de la sesión TCP. Permite negociar parámetros de lasesión BGP.Campos. Versión, AS Local, Holdtime, BGP ID, Parámetros Opcionales.

KeepaliveSólo los 19 Bytes del encabezado se intercambian cada 1/3 del Holdtime negociado. Se envíansólo en ausencia de otros mensajes.

UpdatePermite intercambiar información de ruteo (anunciar nuevas rutas o remover existentes),incluyendo sus atributos.Campos. Longitud de Rutas No Factibles (Unfeasible Routes Length), Rutas Removidas (WithdrawRoutes, dupla prefijo/longitud), Longitud Total de Atributos (Total Path Attributes Lengtht), Atributos(Path Attributes, formato TLV), NLRI (dupla prefijo/longitud).

NotifyLo envía uno de los peers cuando detecta un error en la sesión BGP y luego cierra tanto estasesión como la sesión TCP.Campos. Código de Error, Subcódigo de Error, Datos (brinda mayor información para ayudar en laoperación).




Formato de un Mensaje Update




AtributosLos atributos se envían en los mensajes de Update usando elformato TLV. El campo Tipo tiene 2 Bytes, conteniendo los Bits:

Bit Opcional (Optional Bit - Bit 0)0 - Atributo Well-Known. Debe ser reconocido por todas las implementaciones de BGP

Discrecional (Discretionary) - Pueden no estar en una ruta en particularObligatorio (Mandatory) - Deben estar en todas las rutas

1 - Atributo Opcional. Pueden o no ser reconocidos por otras implementaciones

Bit Transitivo (Transitive Bit - 1). Los Atributos Opcionales pueden ser0 - No transitivos. Pueden ser descartados por aquellas implementaciones que no los reconozcan1 - Transitivos - Aunque no sean reconocidos por otras implementaciones deben ser readvertidospor las mismas

Bit Parcial (Partial Bit - 2)Sólo para atributos opcionales, el valor 1 indica que al menos un router BGP en el camino noreconoció el atributo

Bit de Longitud Extendida (Extended Length Bit - 3)Valor 0 implica que el campo Longitud del TLV tiene 1 Octeto, Valor 1 el mismo tiene 2 octetos

Bits No Usados (Unused Bits - 4-7)Código de Tipo (8-15). El tipo de atributo se codifica en este campo




Atributos BGP. Next-Hop

Atributo Well-Known/Obligatorio

El valor del campo Tipo es 3

Contiene el valor de la dirección IP del próximo saltohacia el destino

Se modifica sólo en anuncios EBGP

Puede dar lugar a una búsqueda recursiva del próximosalto físico hacia el destino que se instalará en la tabla derutas




Atributos BGP. Local Preference

Atributo Well-Known/Discrecional


Permite el elegir el punto de salida de una red

Sólo se anuncia en sesiones IBGP

Se prefiere el valor más alto




Atributos BGP. AS-PATH



Secuencia de ASes que representa las redes que la rutaatravesó

Se modifica sólo en anuncios EBGP. El router queanuncia añade su número de AS

Evita loops y se usa como métrica (se prefiere el valor demenor longitud)

El atributo se lee de derecha a izquierda




Atributos BGP. Origin



Origen de la ruta en BGP. El valor lo asigna el primerrouter que anuncia la ruta

Se prefiere el valor IGP sobre EGP, y éste sobreIncompleto




Atributos BGP. MED

Atributo Opcional/No Transitivo


El atributo no se reenvía mas allá del AS receptor

Es decir, se puede recibir a través de una sesión EBGP yserá reenviado a través de sesiones IBGP pero no a travésde otras sesiones EBGP




Atributos BGP. Comunidad

Atributo Opcional/Transitivo


Permite agrupar rutas administrativamente para aplicarlesuna política en común




Estados de BGP

IdleEstado inicial. Ante un evento de Start se envía el inicio de un sesión TCP, escucha la inicializaciónde una sesión TCP (en ambos casos del potencial vecino) y transiciona al estado Connect

Connect/ActiveEstados relacionados con el progreso del establecimiento de la sesión TCP. Connect Retry timer

Open SentLuego del establecimiento de la sesión TCP, se envía un mensaje BGP Open. Espera el mensajeBGP Open del potencial vecino

Open ConfirmSe recibe (sin errores) el mensaje BGP Open del potencial vecino. Se determina si la sesión esEBGP o IBGP, se negocian holdtime, versión y parámetros opcionales (autenticación, soportemúltiples NLRI)Finalmente, se envía un keepalive y si se recibe un keepalive del otro extremo se transiciona alestado Established

EstablishedConexión BGP completamente establecida (full). Los vecinos (peers o neighbors) están encondiciones de intercambiar información de ruteo




Máquina de Estados BGP




Selección de Rutas en BGP-Cisco

1 Mayor valor de Weight. Atributo específico de Cisco2 Mayor valor de Local Preference3 Ruta originada localmente en el router (aprendida de un IGP en el

mismo equipo)4 Menor (longitud) de AS Path5 Menor valor de Origin6 Menor valor de Multiple Exit Discriminator (MED). Sólo si las rutas se

aprendieron del mismo AS7 Prefiere rutas EBGP, sobre rutas de confederaciones EBGP y éstas

sobre rutas IBGP8 Prefiere la ruta con el camino más corto (a través del IGP) hacia el

Next Hop BGP9 Si las rutas provienen del mismo AS y BGP multipath está habilitado,

instalar las rutas de igual costo10 Si BGP multipath no está habilitado, se prefiere la ruta con el Router ID

más bajo




Selección de Rutas en BGP-Juniper

1 El atributo Next Hop debe ser alcanzable desde el router local (debeexistir una ruta hacia él en la tabla de rutas). Caso contrario sedescarta la ruta

2 Mayor valor de Local Preference3 Menor (longitud) de AS Path4 Menor valor de Origin5 Menor valor de Multiple Exit Discriminator (MED). Sólo si las rutas se

aprendieron del mismo AS6 Prefiere rutas aprendidas de un peer EBGP sobre aquellas aprendidas

de un peer IBGP. Si el resto proviene de un peer BGP, ir al Paso 97 Prefiere la ruta con menor métrica de IGP hacia el Next Hop BGP8 Si se están usando Route Reflector para sesiones IBGP se prefiere la

ruta con menor longitud de Cluster-List9 Prefiere la ruta del peer con menor menor valor numérico de Router ID

10 Prefiere la ruta del peer con menor menor valor numérico de direcciónIP de peer




Complemento de RFC 4271

9.3. Route Selection CriteriaGenerally, additional rules for comparing routes among several alternativesare outside the scope of this document. There are two exceptions:

If the local AS appears in the AS path of the new route beingconsidered, then that new route cannot be viewed as better than anyother route (provided that the speaker is configured to accept suchroutes). If such a route were ever used, a routing loop could result.

In order to achieve a successful distributed operation, only routes with alikelihood of stability can be chosen. Thus, an AS SHOULD avoid usingunstable routes, and it SHOULD NOT make rapid, spontaneouschanges to its choice of route. Quantifying the terms “unstable” and“rapid” (from the previous sentence) will require experience, but theprinciple is clear. Routes that are unstable can be “penalized” (e.g., byusing the procedures described in [RFC2439]).




Ejemplo I. Configuración de BGP

usuario@equipo-re0> show configuration protocols bgphold-time 180;group internal-RR-ipv4 {

type internal;local-address 1.1.1.1;family inet {

unicast;}authentication-key Encrypted-Password; ## SECRET-DATAexport [ from-ospf-to-bgp redes_clientes];neighbor 2.2.2.2 {

import set-local-preference-200;}neighbor 3.3.3.3 {

import set-local-preference-300;}

}group external-Full-Routing {

type external;family inet {

unicast;}export FullRouting;neighbor 4.4.4.4 {

description Salida_Internet;import [ Filtro-Default Preference-400 ];peer-as 1234;

}}usuario@equipo-re0> show configuration routing-options




Ejemplo II. Configuración de BGP

Equipo#show run | b router bgprouter bgp 1111neighbor Grupo_BGP peer-groupneighbor Grupo_BGP remote-as 1111neighbor Grupo_BGP description Route Reflector VPN-V4neighbor Grupo_BGP password 7 09327680927360932Dneighbor Grupo_BGP update-source Loopback0neighbor 4.4.4.4 remote-as 1234neighbor 4.4.4.4 description PEERING RR ROR1-HOR1neighbor 4.4.4.4 password 7 09327680927360932Dneighbor 4.4.4.4 update-source Loopback0neighbor 4.4.4.4 version 4neighbor 2.2.2.2 peer-group Grupo_BGPneighbor 2.2.2.2 description Equipo2neighbor 3.3.3.3 peer-group Grupo_BGPneighbor 3.3.3.3 description Equipo3!address-family ipv4no synchronizationredistribute ospf 1 route-map OSPF_TAG->BGPneighbor 4.4.4.4 activateneighbor 4.4.4.4 route-map Filtro-Default inneighbor 2.2.2.2 activateneighbor 3.3.3.3 activateno auto-summary

exit-address-family!




Ejemplo III. Ruta BGP

usuario@equipo-re0> show route protocol bgp 190.20.0.0 extensiveinet.0: 337395 destinations, 679194 routes (337395 active, 0 holddown, 0 hidden)190.20.0.0/16 (2 entries, 1 announced)

Nexthop: SelfAS path: [3939] 11200 12956 7004 7418 ICommunities: 11200:2402 11200:30840 3939:10900 3939:10921

Path 190.20.0.0 from 4.4.4.4 Vector len 4. Val: 1

*BGP Preference: 170Next hop type: IndirectNext-hop reference count: 371988Source: 4.4.4.4Next hop type: Router, Next hop index: 1049212Next hop: 4.4.5.5 via xe-9/3/0.0, selectedLabel operation: Push 16106Next hop: 4.4.5.9 via xe-2/3/0.0Label operation: Push 16106Protocol next hop: 9.9.9.9Indirect next hop: 1502e738 1048749State: <Active Int Ext>Local AS: 3939 Peer AS: 3939Age: 4d 2:47:12 Metric: 14052 Metric2: 1Task: BGP_3939.4.4.4.4+49321AS path: 11200 12956 7004 7418 I (Originator) Cluster list: 8.8.8.8AS path: Originator ID: 200.49.159.81Communities: 11200:2402 11200:30840 3939:10900 3939:10921AcceptedLocalpref: 160Router ID: 4.4.4.4




Ejemplo IV. Internet Full Table

Groups: 2 Peers: 4 Down peers: 0Table Tot Paths Act Paths Suppressed History Damp State Pending___________________________________________________________________________

inet.0 671767 329285 0 0 0 0bgp.l3vpn.0 0 0 0 0 0 0

Peer AS InPkt OutPkt OutQ Flaps Last Up/Dwn State #Act/Rec/Acc/Damp.._____________________________________________________________________________________________

34.34.34.34 3939 14863562 152221 0 5 13w4d10h 329284/335971/335971/0 0/0/0/0100.100.100.100 3939 28616658 341624 0 0 29w6d13h 1/335796/335796/0 0/0/0/035.35.35.35 3939 341497 331817 0 4 17w4d12h Establ

bgp.l3vpn.0: 0/0/0/0200.200.200.200 3939 341610 331837 0 0 29w6d13h Establ

bgp.l3vpn.0: 0/0/0/0


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