Протокол BGP: как работает основа маршрутизации в интернете

hannadev

Протокол BGP — это ключевой механизм, который связывает тысячи сетей в единый интернет. Он обменивается информацией о маршрутах между автономными системами, выбирая оптимальные пути для трафика. Это помогает избежать простоев и обеспечивает стабильную работу глобальной сети.

Понимание BGP полезно для системных администраторов и сетевых инженеров. Оно решает проблемы с маршрутизацией, такие как задержки или потеря пакетов. В этой статье разберём, как работает протокол, его типы и основные принципы.

Что такое протокол BGP и зачем он нужен

BGP (Border Gateway Protocol) — протокол динамической маршрутизации, который управляет обменом данными между автономными системами (AS). Каждая AS — это группа сетей под единым управлением, например, у провайдера или компании. BGP определяет лучшие пути для трафика, учитывая факторы вроде расстояния, нагрузки и стоимости.

Представьте интернет как огромную паутину сетей. Без BGP пакеты данных блуждали бы хаотично, вызывая задержки. Протокол использует TCP на порту 179 для надёжной передачи сообщений. Он не создаёт свои соединения, а полагается на транспортный уровень. Это отличает BGP от протоколов вроде OSPF, работающих на сетевом уровне.

Вот основные характеристики BGP:

Использует path-vector подход: хранит полный путь до сети в виде списка AS.
Отправляет обновления только при изменениях, без периодических флудов.
Проверяет соединения через keepalive-сообщения каждые 60 секунд.
Поддерживает политики маршрутизации через атрибуты путей.

Характеристика	Описание
Уровень OSI	Прикладной (layer 7), поверх TCP
Тип	Path-vector EGP
Порт	179
Обновления	Только при изменениях

Типы BGP: eBGP и iBGP

Протокол BGP делится на внешний и внутренний варианты. eBGP (Exterior BGP) работает между разными AS, например, между провайдерами Ростелеком (AS12389) и МТС (AS8359). Он обменивается маршрутной информацией для междоменной маршрутизации.

iBGP (Interior BGP) используется внутри одной AS. Маршрутизаторы одной системы синхронизируют таблицы маршрутов, но не меняют AS-пути. Это нужно для согласованности внутри сети. Разница в TTL: для eBGP — 1, для iBGP — 255 хопов.

Сравним типы в таблице:

Тип	Область	TTL	Пример
eBGP	Между AS	1	Провайдеры обмениваются трафиком
iBGP	Внутри AS	255	Синхронизация маршрутизаторов компании

Ключевые отличия:

eBGP добавляет свой AS-номер к пути.
iBGP требует full-mesh или route reflectors для масштаба.
eBGP чаще используется для пиринга с другими сетями.

Как работает BGP: этапы и сообщения

BGP начинает с установления соседства. Маршрутизаторы обмениваются OPEN-сообщениями, указывая свой AS-номер и IP. После этого идут UPDATE для маршрутов, KEEPALIVE для проверки и NOTIFICATION при ошибках.

Формат сообщения: заголовок 19 байт + данные до 4096 байт. Атрибуты пути включают AS_PATH, NEXT_HOP, LOCAL_PREF. BGP выбирает лучший маршрут по приоритетам: наименьший AS_PATH, высший LOCAL_PREF и т.д.

Этапы работы:

Установка TCP-соединения на порт 179.
Обмен OPEN и проверка параметров.
Передача UPDATE с NLRI (информацией о сетях) и атрибутами.
Мониторинг: keepalive каждые 60 сек, hold timer — 180 сек.

Пример: Пользователь в Питере загружает сайт из Бейрута. BGP анализирует пути через AS провайдеров и выбирает оптимальный по задержке.

Сообщение	Назначение	Размер
OPEN	Инициация сессии	29 байт
UPDATE	Обновление маршрутов	До 4096
KEEPALIVE	Проверка связи	19 байт
NOTIFICATION	Ошибки и сброс	Варьируется

Атрибуты и выбор пути в BGP

BGP использует атрибуты для решений. AS_PATH — список AS по пути, короче — лучше. NEXT_HOP указывает следующий маршрутизатор. LOCAL_PREF — локальный приоритет внутри AS.

Другие: MED (для внешних), WEIGHT (Cisco-специфичный). Алгоритм выбора: сначала WEIGHT, затем LOCAL_PREF, AS_PATH и т.д. Это позволяет гибко настраивать политики.

Основные атрибуты:

Well-known mandatory: AS_PATH, NEXT_HOP, ORIGIN.
Well-known discretionary: LOCAL_PREF, ATOMIC_AGGREGATE.
Optional transitive: COMMUNITY, для групповой маркировки.
Optional non-transitive не передаются дальше.

Таблица приоритетов выбора пути:

Приоритет	Атрибут
1	Highest WEIGHT
2	Highest LOCAL_PREF
3	Shortest AS_PATH
4	Lowest ORIGIN

Масштабируемость и проблемы BGP

BGP обеспечивает работу интернета, но уязвим к ошибкам. Route leaks — утечка маршрутов, вызывающая петли. BGP hijacking — захват префиксов злоумышленниками.

Решения: RPKI для валидации, BGPsec для аутентификации. Масштаб: миллионы префиксов в таблицах маршрутизаторов топ-провайдеров.

Проблемы и фиксы:

Перегрузка таблиц: агрегация префиксов.
Чёрные дыры: withdraw при сбоях.
DDoS через BGP: flowspec для фильтров.

За пределами базового BGP

Мы разобрали основы, но BGP эволюционирует. Остались темы вроде MP-BGP для IPv6, EVPN для дата-центров. Стоит изучить RFC 4271 для деталей и симуляторы вроде GNS3 для практики. Подумайте, как политики атрибутов влияют на ваш трафик в реальной сети.