BGP 再入門

BGP とは

TCPconnection(port179)を利用して経路情報を交換
- packet の到達/受信確認、再送は TCP に委任
変化のあった経路の情報のみを広告

– PathVector 方式

AS 番号の列で path を表現
経路情報に属性値(PathAttribute)を付加できる
loop-free

AS 番号とは

AS に割り当てられる 16bit or 32bit の識別番号(1～4294967294)
IR(InternetRegistry)が割り当て及び管理を実施(日本では JPNIC)
BGP を利用する際には必須
private AS 番号: 64512～65534, 4200000000 ～4294967294
JPNIC AS 番号リスト https://www.nic.ad.jp/ja/ip/as-numbers.txt

AS 間の関係(peer)

AS 間で(双方向)通信を成立させる必要条件:

1.AS 間を物理的に接続する.(通信路の確立) 2.各々の AS が持っている経路情報を相手に知らせる.(経路の広告)

いろいろな” peer”: – router (BGP speaker) 間の BGP session. == ”(BGP)peer”. – BGPconnection の対向側 router.==” peer(router)”. – 自 AS に割り振られた addressblock(prefix)のみを広告しあう AS 間の関係.==” peer”.
経路の種類:
- 自 AS 経路 peer 経路==自 AS に割り振られた addressblock への経路.AS 内で生成(origination) する.
- peer 経路 ==” peer”の関係にある AS からの受信経路

AS 間の関係(transit)

通信を行いたい AS 間で直接に接続を持てない場合は他の network(AS)を介して接続する他ない – 各々の AS は持っている経路情報を仲介 AS に広告し、自身の代わりに通信相手の AS に対して再広告してもらう必要がある. – 当然ながら相手の AS から自身に向かう traffic も仲介 AS に運んでもらわなければならない. – 仲介 AS は経路広告及び traffic の中継(transit)を提供している.−→” transitprovider
AS 間の関係

AS10,AS20 −> AS30 AS30 −> AS10,AS20
upstream downstream
「transit を買う」「transit を売る」 transit 提供はだいたい有償
「(Internet への)接続を買う」顧客
経路の種類:
- transit 経路==transit 提供先(downstream)からの受信経路.(顧客経路)

AS10,AS20 −> AS30	AS30 −> AS10,AS20
upstream	downstream
「transit を買う」	「transit を売る」	transit 提供はだいたい有償
「(Internet への)接続を買う」	顧客

AS の階層構造

upstream -> downstream	広告	全経路(“full-route”).(又は defaultroute のみ)
upstream -> downstream	受信	全て
downstream -> upstream	広告	自 AS 経路+ transit 経路.(peer 経路は広告しない)
downstream -> upstream	受信	事前に広告の通達があった経路のみ.(又は全て)
peer 間	広告	自 AS 経路+ transit 経路.(peer 経路は広告しない)
peer 間	受信	事前に広告の通達があった経路のみ.

– 上記はあくまで基本的な例であり実際には対 AS 単位の接続 policy に従った制御(が可能なこと)が必要 – 制御の単位は prefix(の集合).−→ BGP の PathAttribute を利用.

BGPPeer の種類

Internal peer: (IBGPpeer) – 同一 AS 内の peer – loopback interface(address)間で connection を設定するのが一般的
- Internalpeer との BGP 接続は IBGP(InternalBGP,iBGP)と呼ばれる
External peer: (EBGPpeer) – 異なる AS 間の peer. – AS 間の専用接続線を介する privatepeer と IX を介する publicpeer の 2 種類がある. – Externalpeer との BGP 接続は EBGP(ExternalBGP,eBGP)と呼ばれる

Internal peer の構成

Internalpeer からの受信経路は他の Internalpeer へは広告しない.(SHALLNOT)
故に Internalpeer 間の接続は fullmesh 構成にする必要がある
- 但し物理的接続まで fullmesh 構成である必要はない
BGP speaker の数が多くなると fullmesh 構成は作るのが大変.−→ scale 問題
- N 台の BGP speaker 間で IBGPfullmesh を構成する場合の connection 数は N(N-1)/2 となる
- 回避策:
  - BGP Route Reflection(RFC4456)
  - BGP Confederation(RFC5065)

BGP Route Reflection

RFC4456 にて規定
特定の BGPspeaker(” RouteReflector”,RR)が IBGP で学習した経路情報を他の Internalpeer に(再)広告することを許可する
RR から見た他の Internalpeer の分類:
- ClientPeer: RR と group(” cluster”)を構成する Internal peer
- Non-ClientPeer: client 以外の Internal peer.
RR は自己の受信経路から最適経路選択を行った後に他の Internal peer に対して経路情報を転送する
- non-client からの受信経路は cluster 内の全 client に転送.
- client からの受信経路は全ての non-client に転送.
  - 更に cluster 内の他の client に転送しても良い.−→ cluster 内は fullmesh 構成でなくとも良い
各 cluster は異なる CLUSTERID (4byte)を持つ.
- cluster 内に複数の RR が存在する場合は同じ ID を共有する.
- 経路情報の転送時に付与する.
- 同一 cluster 内 RR からの受信経路の識別(廃棄)に利用.
client が他の cluster の RR となっても良い.−→階層構造が可.
Route Reflector の(階層)構造は物理接続と合わせるべき.
- 例:POP 間接続線を収容する router が RR となり POP 内で cluster を構成する.(POP 間は IBGPfullmesh)

BGP Confederation

RFC5065 にて規定.
1 つの AS 内部に複数の Member-AS が存在する構成.
Member-AS は各々異なる AS 番号を持ち member 間は Externalpeer とほぼ同等になる.
Member-ASNumber:
- confederation 内部のみで見える AS 番号.
- confederation member は他 member との BGPsession ではこの AS 番号を用いる.
AS ConfederationIdentifier:– confederation の外から見える AS 番号.
- confederation member は member 以外との BGPsession ではこの AS 番号を用いる

BGP の状態遷移

Idel	初期状態.error が発生した場合はこの状態に戻る.
Connect	TCPconnection の完了を待つ
Active	peer からの TCPconnection 開始を待つ.
OpenSent	OPENmessage 送信後 peer からの OPENmessage を待つ.
OpenComfirm	OPENmessage 受信後 peer からの KEEPALIVE(orNOTIFICATION)message を待つ.
Established	BGPconnection 確立.経路情報の交換他を行う.

Open Message

TCPconnection の確立後に最初に送られる message.
message に含まれる情報:
- 自 AS 番号.
- Hold-Time:
  - BGPconnection を維持する最大時間(秒).
  - value:0or3 以上.(RFC 推奨=90)
  - BGPpeer 間で negotiation されより小さい方の値が採用される.
- BGPIdentifier:
  - BGPspeaker(router)識別子.(4octets)
    - RouterID(” router-id”)の方が一般的か?
  - BGPspeaker に設定された interfaceaddress(の内の 1 つ)を設定する.
  - BGPconnection の衝突が発生した場合はこの値がより高い側の BGP speaker が initiate した connection が残る.
- OptionalParameters:
  - ex. Capabilities(RFC5492)

Update Message

経路情報を BGPpeer に広告する為に用いられる message.
変化のあった経路の情報のみを広告.
変化には attribute のそれも含む.
message に含まれる情報:
- WithdrawnRoutes:
  - 無効となる経路の prefix 情報.∗複数の prefix を 1 つの message 内に含めても良い.
- Network Layer Reachability Information(NLRI):
  - (新規に)有効となる経路の prefix 情報.∗PathAttributes が同じ複数の prefix を 1 つの message 内に含めても良い.
- Path Attributes: (−→ 3 章)
  - (新規に)有効となる経路(prefix)の BGP 属性値.

KeepAlive Message

BGPconnection の維持に用いられる message.
- TCP-base の keep-alive 機構を使用しない代わりとして BGPpeer に対して定期的に送信.
- Hold-Time の間に本 message や UPDATEmessage を 1 つも受信できなかった場合 BGPconnection は close される.
message の送出間隔は Hold-Time の 1/3 以下が適切とされている.
- 但し 1 秒以下になってはならない.(MUST NOT)
Hold-Time が 0 に negotiation された場合は本 message は送出してはならない.(MUSTNOT)

Notification Message

error が発生/検出された場合等に送出される message.
Error Code:
1. Message HeaderError
2. OPEN MessageError
3. UPDATE MessageError
4. Hold TimerExpired
5. Finite State MachineError
6. Cease
error 発生時には本 message の送出後即座に BGPconnection を close し peer からの受信経路を無効とする
- < 例-1> Hold-Time の間に KEEPALIVE 他の message を受信できなかった場合は ErrorCode=4 の message を送出し BGPconnection を close
- < 例-2> peer からの受信経路数が設定(上限)値を超えた場合は ErrorCode=3(subcode =1)の message を送出し BGPconnection を close.

ROUTE-REFRESH Message

RFC2918 にて規定
peer に対して全経路情報の再広告を要求する際に送信する message.
- inboundroutingpolicy の変更を適用する為に必要.(policy 適用以前の全情報を local で保存していない場合)
本 message は peer からの OPENmessage に RouteRefreshCapability が含まれていた場合のみ有効.