Seminar Communication Systems Talk 5 Lukas Keller, Sacha Gilgen INTER DOMAIN ROUTING Lukas Keller, Sacha Gilgen 1

Transkript

1 Seminar Communication Systems Talk 5 Lukas Keller, Sacha Gilgen INTER DOMAIN ROUTING Lukas Keller, Sacha Gilgen 1

2 Agenda working 2. Border Gateway Protocol Lukas Keller, Sacha Gilgen 2

3 Internetworking working Routing: Nachrichten in einem Netzwerk über verschiedene Stationen ans Ziel leiten Diese Stationen heissen Router Router entscheiden über den Weg den die Nachricht im Netzwerk nimmt Lukas Keller, Sacha Gilgen 3

4 Internetworking working Autonomes System (AS): Verbund von Routern und Netzwerken, die einer einzigen administrativen Instanz unterstehen (Organisation, Unternehmen) Jedes AS hat eine eindeutige Nummer zugewiesen Wird meist von ISPs betrieben Domäne Lukas Keller, Sacha Gilgen 4

5 Internetworking working Intra /Interdomain Routing: Intradomain Routing: Routing von Nachrichten innerhalb eines AS Auf kleinere Netzwerke ausgelegt, skaliert deshalb schlecht Router haben Gesamtbild über Netzwerk Interdomain Routing: Routing von Nachrichten zwischen AS Router haben kein Gesamtbild über Netzwerk (dezentral) Routing Entscheidungen werden aufgrund individueller AS Policies gefällt Lukas Keller, Sacha Gilgen 5

6 Internetworking working Internet: Die Internet Wolke Lukas Keller, Sacha Gilgen 6

7 Internetworking working Internet: und wie das Internet eher Aussieht Lukas Keller, Sacha Gilgen 7

8 Internetworking Swisscom Lukas Keller, Sacha Gilgen 8

9 Internetworking Lukas Keller, Sacha Gilgen 9

10 Internetworking Lukas Keller, Sacha Gilgen 10

11 Internetworking Interdomain Routing im Internet: Border Gateway Protocol Routing zwischen AS Verbreiten der Information über ein neues Ziel über das ganze Internet (Routing Information) Lukas Keller, Sacha Gilgen 11

12 2. Border Gateway Protokoll Was ist BGP? BGP ist ein Interdomain Routing Protokoll, das zum Austausch von Erreichbarkeitsinformationen zwischen benachbarten Routern verschiedener autonomen Systemen dient. Entwicklungsstufen von BGP: 1989: BGP 1 (RFC 1105) 1990: BGP 2 (RFC 1163) 1991: BGP 3 (RFC 1267) 1993: BGP 4 (RFC 1771) BGP 4 ist heute der Standard für das Interdomain Routing Lukas Keller, Sacha Gilgen 12

13 2. Border Gateway Protokoll Eigenschaften von BGP: Path Vector Protocol Pfadvektor: Liste von AS über welche, die Destination (Zielnetzwerk) erreicht werden kann. Liste wird um jedes AS ergänzt das durchlaufen wurde. Einfacher Mechanismus um Schleifen zu erkennen. Interdomain Routing Policies unterstützt die Definition Routing Policies Policies sind herstellerabhägig und gehören nicht zur BGP Spezification Lukas Keller, Sacha Gilgen 13

14 2. Border Gateway Protokoll Eigenschaften von BGP: Nutzt Classless Interdomain Routing (CIDR) erlaubt aggregation von Routing Informationen, indem mehrere Zielnetzwerke unter einer IP Prefix zusammengefasst werden. verkleinert Routing Tabellen dier BGP Routern. Nutzt Transport Cotrol Protocol (TCP) für die Übermittlung der Nachrichten zuverlässige Verbindung in order delivery der Nachrichten reduziert Komplexität von BGP Lukas Keller, Sacha Gilgen 14

15 Border Gateway Protokol Funktionsweise von BGP (vereinfacht): Annahme: Neuer BGP Router wird eingeführt 1.Aufbau der TCP Verbindung 2.Aufbau der BGP Session (OPEN Nachricht) 3.Übermittlung der Routing Tabelle (UPDATE Nachricht) 4.Inkrementelle Aktualisierungen bei Veränderung (UPDATE Nachricht) 5.Übermittlung von KEEPALIVE Nachrichten zur Überprüfung der Erreichbarkeit. 6.Übermittlung von NOTIFICATION Nachrichten im Fehlerfall Lukas Keller, Sacha Gilgen 15

16 BGP Nachrichten (1) Kommunikation anhand von 4 Nachrichtentypen OPEN Nachricht KEEPALIVE Nachricht NOTIFICATION Nachricht UPDATE Nachricht Header Jede Nachricht besitzt ein 19 Byte Header. Marker: dient zur Erkennung neuer Nachrichten Length: gibt die Gesamtlänge der Nachricht an Type: gibt den Typ der Nachricht an Dient dazu Nachrichten im Datenfluss voneinander zu trennen Lukas Keller, Sacha Gilgen 16

17 BGP Nachrichten (2) OPEN Nachricht: Aufbau einer BGP Session. Aushandeln von Parameter einer BGP Session. Übermitteln von Information für BGP Session R1 OPEN MESSAGE OPEN MESSAGE R2 KEEPALIVE Nachricht als Bestätigung einer akzeptierten OPEN Nachricht. NOTIFICATION Nachricht falls OPEN Nachricht nicht akzeptiert wurde Lukas Keller, Sacha Gilgen 17

18 BGP Nachrichten (3) OPEN Nachricht Version: verwendete BGP Version (z.b. BGP 4) Hold Time: Max. Zeit zwischen zwei Nachrichten. My AS: AS Nummer des Routers. BGP identifier: IP Adresse des Routers Lukas Keller, Sacha Gilgen 18

19 BGP Nachrichten (4) KEEPALIVE Nachricht: Besteht nur aus dem 19 Byte langen Header. Dient dazu die Erreichbarkeit des benachbarten Router zu überprüfen. Wird Periodisch übermittelt: Daumenregel: 1/3 des vereinbarten Hold Timer Hold Time überschritten: NOTIFICATION Nachricht wird gesendet Lukas Keller, Sacha Gilgen 19

20 BGP Nachrichten (5) NOTIFICATION Nachricht: Wird im Fehlerfall gesendet. Nach Übermittlung erfolg Verbindungsabbau. Nachricht besteht nur aus Codes die zur Fehlererkennung dienen. Error Code: Gibt an bei welchem Nachrichtentyp der Fehler aufgetreten ist. Error Subcode: Gibt spezifischere Informationen über den Fehler an (Bad Peer AS). Data: Gibt fehlerrelevante Daten an Lukas Keller, Sacha Gilgen 20

21 BGP Nachrichten (1) UPDATE Nachricht: Übermitteln Routing Informationen zwischen BGP Peers Besteht aus drei Basisblöcken: Network Layer Reachability Information (NLRI): Liste von IP Prefixes, die dem benachbarten BGP Router als Erreichbar kommuniziert werden. Unreachable Routes: Liste von Routen zu Netzwerken die nicht mehr erreichtbar sind. Path Attributes: Zu Routen assozierte Attribute, welche spezifische Informationen über die Route übermitteln und als Grundlage für die Definition von Policies dienen. Update Nachricht kann simultan eine Erreichbare und mehrere nicht Erreichbare Routen gleichzeitig übermitteln! Lukas Keller, Sacha Gilgen 21

22 BGP Nachrichten (5) UPDATE Nachricht Format: Lukas Keller, Sacha Gilgen 22

23 BGP Nachrichten (5) Beispiel: NLRI = /24 via AS2, AS1 AS /24 AS 1 UPDATE Nachricht von AS2 zu AS3 Traffic AS 2 UPDATE Nachricht von AS1 zu AS Lukas Keller, Sacha Gilgen 23

24 EBGP und IBGP Exterior Border Gateway Protokol (EBGP) Austausch von Routing Informationen zwischen BGP Routern verschiedener autonomen Systemen IBGP Interior Border Gateway Protokol (IBGP) Austausch von Routing Informationen zwischen BGP Routern innerhalb desselben autonomen Systems EBGP Ziel: Gemeinsames Bild über alle Routing Informationen innerhalb eines AS zu schaffen! Lukas Keller, Sacha Gilgen 24

25 BGP Attribute (1) Pfad Attribute: Eigenschaften zu einer übermittelten Route. Pfad Attribute bilden die Grundlagen um Policies zu definieren. ORIGIN AS_PATH NEXT_HOP LOCAL_PREF MULTI_EXIT_PREF COMMUNITY Lukas Keller, Sacha Gilgen 25

26 BGP Attribute (2) ORIGIN Gibt die Herkunft der Pfad Informationen an IGP: Routes deren Herkunft innerhalb des AS stammt. EGP: Routes welche über das EGP erhalten wurden. Incomplete: Routes deren Herkunft unbekannt ist bzw. anderstweitig erlernt wurden Lukas Keller, Sacha Gilgen 26

27 BGP Attribute (2) AS_PATH Sequenz von AS Nummern die eine Route durchlaufen hat (Pfadvektor). Dient dazu Schleifen zu vermeiden /24 1 AS / AS / AS 4 AS / Lukas Keller, Sacha Gilgen 27

28 BGP Attribute (3) NEXT_HOP beinhaltet IP Addresse des nächsten BGP Router um eine Destination im NLRI Feld zu erreichen Lukas Keller, Sacha Gilgen 28

29 BGP Attribute (4) LOCAL_PREF Gibt die lokale Präferenz von Routen an, welche die gleiche Destination haben. Höherer LOCAL_PREF Wert wird niedrigerem Wert bevorzugt. Wird nur innerhalb des AS ausgetauscht (IBGP Routers). Wird üblicherweise dazu benutz um einen Austrittspunkt aus dem AS zu einer bestimmten Destination festzulegen Lukas Keller, Sacha Gilgen 29

30 BGP Attribute (4) Beispiel : AS /16 ISP 1 ISP /16 T1 R1 IBGP AS 1 R2 T /16 (Set local pref to 200) (Set local pref to 300) > / / Lukas Keller, Sacha Gilgen 30

31 BGP Attribute (3) MULTI_EXIT_DISC Der Multiple Exit Discriminator (MED) gibt externen BGP Routern den bevorzugten Pfad (bei multiplen Eintrittspunkte) in das AS an. MED wird zwischen AS ausgetauscht Tieferer MED Wert wird höherem MED Wert bevorzugt. Ein erhaltener MED Wert verlässt das AS nicht! MED Werte von Routen die von verschiednen AS s stammen und die gleiche Destination ankündigen können nicht verglichen werden! Lukas Keller, Sacha Gilgen 31

32 BGP Attribute (3) Beispiel: /16 R1 MED = 120 AS 1 R3 AS 2 R2 MED = Lukas Keller, Sacha Gilgen 32

33 BGP Attribute (4) COMMUNITY Community: Gruppe von Routen, welche eine gemeinsame Eigenschaft besitzen (tagging). Vereinfachen Routing Policies Wohlbekannte COMMUNITY ATTRIBUTE: NO_EXPORT: Route wird nicht an BGP Peers ausserhalb des AS kommuniziert. NO_ADVERTISE: Route wird keinem weiteren BGP Peers kommuniziert. AS 1 Route Z AS 2 Route X (NO_EXPORT) Route Y (NO_EXPORT) Route Z AS Lukas Keller, Sacha Gilgen 33

34 ISPs und Policies Internet Service Provider (ISP): Da viele Ziele über verschiedene Routen erreicht werden können, haben ISPs ein wirtschaftliches Interesse daran, ihren Datenverkehr steuern zu können, da sie damit Kosten sparen können oder mehr Umsatz generieren können. ABER: Bei BGP kann Routenwahl nicht direkt beeinflusst werden Es wird immer die Route gewählt, welche in der internen Routing Tabelle steht Einzige Möglichkeit, den Datenfluss zu beeinflussen: Routingtabelleneinträge beeinflussen Policies Lukas Keller, Sacha Gilgen 34

35 ISPs und Policies Policy: Regel, um Routen Anhand von Pfad Attributen zu filtern und modifizieren (Attribute anhängen) Arten: Import Policies Filtern ankommende Routen Ergänzen (Bsp. LocalPref) und modifizieren (Bsp. Community Attribut) Pfad Attribute Export Policies Filtern abgehende Routen Ergänzen (MED) und modifizieren (Bsp. AS_PATH) Pfad Attribute Interne Policies Entscheid, welche Routen in Routingtabelle übernommen werden (Decision Process) Lukas Keller, Sacha Gilgen 35

36 ISPs und Policies UPDATE Nachricht Import Policy Engine Decisio n Process Routing Tabelle Export Policy Engine Weitergeleitete UPDATE Nachricht Prozess: 1.UPDATE Nachricht wird anhand vom Provider festgelegter Import Policy behandelt (ignorieren, Attribut anhängen, etc.) 2.Im Decisions Process werden die internen Policies angewandt 3. Beste Route wird in Routing Tabelle übernommen 4.Übernommene Route wird an Export Policy Engine weitergeleitet 5.Nachdem Export Policies angewandt wurden, wird UPDATE Nachricht weitergeschickt Lukas Keller, Sacha Gilgen 36

37 ISPs und Policies ISP Zusammenarbeit: Transit: Ein ISP bezahlt einen anderen (meist grösseren) ISP, um via sein Netz globale Erreichbarkeit zu bekommen. Peering: Zwei ähnlich grosse ISPs machen ein Abkommen mit dem Sie gratis Ihre Daten ins andere Netz direkt einspeisen können (meist geheime Abkommen) Lukas Keller, Sacha Gilgen 37

38 ISPs und Policies Policy Strategien: Geschäftsbeziehungen Datenflusssteuerung Skalierbarkeit Lukas Keller, Sacha Gilgen 38

39 ISPs und Policies Policy Strategien Geschäftsbeziehungen: Kundenrouten bevorzugen: Ein ISP versucht Daten an Ziele, welche via seine Kunden UND via ein Transitabkommen erreichbar sind immer via seinen Kunden zu schicken. Kundenrouten bekommen höhere LocalPref Attributwerte Provider Routen nicht an Peers: Ein ISP möchte nicht als Transit Station für seine Peering Partner dienen. Export Policy kommuniziert Routen nicht an Peers, welche vom Provider kommen Lukas Keller, Sacha Gilgen 39

40 ISPs und Policies Policy Strategien Datenflusssteuerung: Netzwerklast verteilen: Ein ISP kann mit Policies seine Netzwerklast auf den Routern an den Grenzen so verteilen, wie es für Ihn am besten ist. MED Attribut wird auf gewünschtem Link tief gesetzt Hot potato Routing: Ein ISP versucht ankommende Packets, welche nicht für sein Netz bestimmt sind, auf dem am nächsten liegenden Ausgangspunkt wieder loszuwerden Lukas Keller, Sacha Gilgen 40

41 ISPs und Policies Policy Strategien Skalierbarkeit: Routen Filtern: Es werden von der Import Policy Engine nur Routen angenommen, welche gewissen Regeln genügen. Routen Aggregieren: Routen mit zu langen Prefixen werden verworfen Lukas Keller, Sacha Gilgen 41

42 Probleme Skalierbarkeit Routingtabellengrösse Filtering Routen Aggregation Routen Instabilität Oszillieren Flap Damping als Gegenmassnahme Falschkonfigurationen U.u. weltweite Auswirkungen Sicherheit Missbrauch der BGP Nachrichten Herkunft einer Nachricht nicht überprüfbar Lukas Keller, Sacha Gilgen 42

43 Fragestellungen 1.Im AS Path Feld einer UPDATE Nachricht kann ein AS auch böswillig falsche Informationen eingeben und es kann nicht überprüft werden. Was ist eure Meinung dazu 2.Ein böser AS in Pakistan versendet falsche Routeninformationen. Was sind mögliche Konsequenzen für das Internet 3.Wir haben gesehen wie das ökonomische Model im ISP Markt funktioniert. Was denkt Ihr über Gratis Internet Möglich oder nicht? 4.Was wäre wenn alle ISP Beziehungen Peering Verträge wären und es keine Transit Verträge gäbe? 5.Zentrale Verwaltung vs. Dezentrale, kommerzialisierte Variante des Internets Lukas Keller, Sacha Gilgen 43

44 Schluss Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Lukas Keller, Sacha Gilgen 44

45 Fragestellungen Backup Fragen: Das BGP Protoll hat einige Mängel. Sollte eher ein neues Protokoll entworfen werden, oder das alte weiterentwickelt Was meint Ihr dazu? Lukas Keller, Sacha Gilgen 45