Intra- und Inter-Domain-Routing

Das Internet-Routing ist in zwei Ebenen organisiert: interne Protokolle wie OSPF und RIP, die innerhalb einer einzigen administrativen Domäne routen, und das externe Border Gateway Protocol, das zwischen den autonomen Systemen routet, aus denen das globale Internet besteht.

Definition

Intra-Domain-Routing ist die Bestimmung von Pfaden innerhalb eines einzelnen autonomen Systems unter Verwendung eines internen Gateway-Protokolls, während Inter-Domain-Routing die Bestimmung von Pfaden zwischen autonomen Systemen unter Verwendung des externen Border Gateway Protocol ist, das richtliniengesteuerte Erreichbarkeitsinformationen austauscht.

Scope

Dieses Thema behandelt die Protokolle, die das Routing im realen Internet realisieren. Innerhalb eines autonomen Systems (Intra-Domain) werden interne Gateway-Protokolle behandelt, hauptsächlich das Link-State-Protokoll OSPF und das Distanzvektor-Protokoll RIP. Zwischen autonomen Systemen (Inter-Domain) wird das Path-Vector Border Gateway Protocol behandelt, einschließlich der Art und Weise, wie es die Erreichbarkeit verbreitet, Richtlinien unterstützt und Geschäftsbeziehungen wie Transit und Peering ermöglicht. Es baut auf den abstrakten Routing-Algorithmen auf und schließt deren zugrunde liegende Graphentheorie aus.

Core questions

• Warum ist das Internet-Routing in Intra-Domain- und Inter-Domain-Ebenen aufgeteilt?
• Wie unterscheiden sich interne Protokolle wie OSPF und RIP in ihrem Routing-Ansatz?
• Wie verbreitet BGP Erreichbarkeitsinformationen zwischen autonomen Systemen?
• Wie unterstützt BGP Richtlinien und Geschäftsbeziehungen anstatt reiner kürzester Pfade?
• Welche Stabilitäts- und Sicherheitsherausforderungen ergeben sich beim Inter-Domain-Routing?

Key concepts

• autonomes System (AS)
• interne Gateway-Protokolle
• OSPF (Link-State)
• RIP (Distanzvektor)
• Border Gateway Protocol (BGP)
• Path-Vector-Routing
• Routing-Richtlinie
• Transit und Peering
• BGP-Routenverbreitung

Key theories

Zweistufige Routing-Hierarchie

Das Routing ist in interne Gateway-Protokolle unterteilt, die Pfade innerhalb eines autonomen Systems optimieren, und ein externes Protokoll, das autonome Systeme verbindet, wodurch die interne Optimierung von der globalen Erreichbarkeit entkoppelt und administrative Grenzen respektiert werden.

Pfadvektor-basiertes, richtlinienbasiertes Inter-Domain-Routing

BGP bewirbt den vollständigen Pfad des autonomen Systems zu jedem Zielpräfix, wodurch Netzwerke Schleifen erkennen und lokale Richtlinienpräferenzen basierend auf Geschäftsbeziehungen anwenden können, anstatt strikt kürzeste Pfade zu wählen.

Link-State-internes Routing

OSPF verteilt Link-State-Advertisements innerhalb einer Domäne, sodass jeder Router kürzeste Pfade über Dijkstras Algorithmus berechnet, was eine schnelle Konvergenz, Bereiche für Skalierbarkeit und mehrere Kostenmetriken unterstützt.

Clinical relevance

Diese Protokolle betreiben das operative Internet: OSPF und ähnliche interne Protokolle halten große Unternehmens- und Provider-Netzwerke nach Ausfällen konvergiert, während BGP Zehntausende von autonomen Systemen zu einem einzigen erreichbaren Internet verbindet. Die Richtlinienmechanismen von BGP kodieren die Ökonomie des Internets, und BGP-Fehlkonfigurationen und -Hijacks sind eine wiederkehrende Quelle für großflächige Ausfälle und Sicherheitsvorfälle.

History

Frühes internes Routing verwendete das Distanzvektor-Protokoll RIP, später ergänzt durch das Link-State-Protokoll OSPF (RFC 2328) für größere Netzwerke. Als das Internet zu einem Netzwerk von unabhängig betriebenen Netzwerken wurde, entstanden das Exterior Gateway Protocol und dann BGP (aktuelle Version BGP-4, RFC 4271), um das richtlinienbasierte Routing zwischen autonomen Systemen zu handhaben, und BGP ist seitdem das Inter-Domain-Routing-Protokoll des Internets geblieben.

Debates

BGP sichern, ohne die Bereitstellbarkeit zu beeinträchtigen

BGP vertraut Routen-Advertisements standardmäßig, was Routen-Hijacks und -Lecks ermöglicht; vorgeschlagene Abwehrmaßnahmen wie die RPKI-Ursprungsvalidierung und Pfadvalidierung verbessern die Sicherheit, stehen aber vor inkrementellen Bereitstellungs- und operativen Hürden, sodass die Akzeptanz schrittweise und teilweise erfolgt ist.

Key figures

• Yakov Rekhter
• John Moy
• Jennifer Rexford

Seminal works

• rfc4271
• rfc2328
• kurose2021

Frequently asked questions

Was ist ein autonomes System?

Ein autonomes System ist ein Netzwerk oder eine Gruppe von Netzwerken unter einer einzigen administrativen Kontrolle, wie z. B. ein Internetdienstanbieter oder ein großes Unternehmen, das eine einheitliche Routing-Richtlinie für den Rest des Internets darstellt. Jedes wird durch eine AS-Nummer identifiziert, und BGP routet den Datenverkehr zwischen diesen Systemen.

Warum wählt BGP nicht einfach den kürzesten Pfad?

Inter-Domain-Routing spiegelt Geschäfts- und Richtlinienentscheidungen wider, nicht nur die Pfadlänge. Ein Netzwerk zieht es möglicherweise vor, über einen Partner zu routen, mit dem es kostenlos peert, anstatt über einen kürzeren Pfad durch einen Provider, den es bezahlt, oder bestimmte Netzwerke ganz zu meiden. BGP ermöglicht es jedem autonomen System, solche Richtlinien bei der Auswahl und Bewerbung von Routen anzuwenden.