Внутри- и междоменная маршрутизация

Маршрутизация в Интернете организована на двух уровнях: внутренние протоколы, такие как OSPF и RIP, которые маршрутизируют внутри одного административного домена, и внешний протокол Border Gateway Protocol, который маршрутизирует между автономными системами, составляющими глобальный Интернет.

Definition

Внутридоменная маршрутизация — это определение путей внутри одной автономной системы с использованием внутреннего протокола шлюза, тогда как междоменная маршрутизация — это определение путей между автономными системами с использованием внешнего протокола Border Gateway Protocol, который обменивается информацией о достижимости, контролируемой политиками.

Scope

Эта тема охватывает протоколы, реализующие маршрутизацию в реальном Интернете. Внутри автономной системы (внутридоменная маршрутизация) рассматриваются внутренние протоколы шлюзов, в основном протокол состояния канала OSPF и дистанционно-векторный протокол RIP. Между автономными системами (междоменная маршрутизация) рассматривается протокол Border Gateway Protocol (BGP) с вектором пути, включая то, как он распространяет информацию о достижимости, поддерживает политики и обеспечивает деловые отношения, такие как транзит и пиринг. Он основывается на абстрактных алгоритмах маршрутизации и исключает их базовую теорию графов.

Core questions

• Почему маршрутизация в Интернете разделена на внутридоменные и междоменные уровни?
• Чем отличаются внутренние протоколы, такие как OSPF и RIP, в своем подходе к маршрутизации?
• Как BGP распространяет информацию о достижимости между автономными системами?
• Как BGP поддерживает политики и деловые отношения, а не только кратчайшие пути?
• Какие проблемы стабильности и безопасности возникают при междоменной маршрутизации?

Key concepts

• автономная система (АС)
• внутренние протоколы шлюзов
• OSPF (состояние канала)
• RIP (дистанционно-векторный)
• Border Gateway Protocol (BGP)
• маршрутизация с вектором пути
• политика маршрутизации
• транзит и пиринг
• распространение маршрутов BGP

Key theories

Двухуровневая иерархия маршрутизации

Маршрутизация разделена на внутренние протоколы шлюзов, которые оптимизируют пути внутри автономной системы, и внешний протокол, который соединяет автономные системы, отделяя внутреннюю оптимизацию от глобальной достижимости и соблюдая административные границы.

Междоменная маршрутизация на основе вектора пути и политик

BGP анонсирует полный путь автономной системы к каждому префиксу назначения, что позволяет сетям обнаруживать петли и применять локальные предпочтения политик на основе деловых отношений, а не выбирать строго кратчайшие пути.

Внутренняя маршрутизация по состоянию канала

OSPF распространяет объявления о состоянии канала внутри домена, чтобы каждый маршрутизатор вычислял кратчайшие пути с помощью алгоритма Дейкстры, поддерживая быструю сходимость, области для масштабируемости и несколько метрик стоимости.

Clinical relevance

Эти протоколы обеспечивают работу Интернета: OSPF и аналогичные внутренние протоколы поддерживают сходимость крупных корпоративных и провайдерских сетей после сбоев, в то время как BGP объединяет десятки тысяч автономных систем в единый доступный Интернет. Механизмы политики BGP кодируют экономику Интернета, а неправильные конфигурации и угоны BGP являются повторяющимся источником крупномасштабных сбоев и инцидентов безопасности.

History

Ранняя внутренняя маршрутизация использовала дистанционно-векторный протокол RIP, позже дополненный протоколом состояния канала OSPF (RFC 2328) для более крупных сетей. По мере того как Интернет становился сетью независимо управляемых сетей, появился протокол Exterior Gateway Protocol, а затем BGP (текущая версия BGP-4, RFC 4271) для обработки маршрутизации, управляемой политиками, между автономными системами, и BGP с тех пор остается протоколом междоменной маршрутизации Интернета.

Debates

Обеспечение безопасности BGP без нарушения развертываемости

BGP по умолчанию доверяет анонсам маршрутов, что позволяет осуществлять угоны и утечки маршрутов; предлагаемые меры защиты, такие как проверка источника RPKI и проверка пути, улучшают безопасность, но сталкиваются с проблемами поэтапного развертывания и эксплуатации, поэтому внедрение было постепенным и частичным.

Key figures

• Yakov Rekhter
• John Moy
• Jennifer Rexford

Seminal works

• rfc4271
• rfc2328
• kurose2021

Frequently asked questions

Что такое автономная система?

Автономная система — это сеть или группа сетей под единым административным контролем, например, интернет-провайдер или крупное предприятие, которая представляет единую политику маршрутизации остальной части Интернета. Каждая идентифицируется номером AS, и BGP маршрутизирует трафик между этими системами.

Почему BGP не выбирает просто кратчайший путь?

Междоменная маршрутизация отражает деловые и политические решения, а не только длину пути. Сеть может предпочесть маршрутизировать через партнера, с которым она пирингует бесплатно, а не через более короткий путь через провайдера, которому она платит, или полностью избегать определенных сетей. BGP позволяет каждой автономной системе применять такие политики при выборе и анонсировании маршрутов.