Verstehen des Border Gateway Protocols (BGP)

Das Internet ist ein dezentrales Netzwerk von miteinander verbundenen Computern und Geräten, die über standardisierte Protokolle kommunizieren. Es besteht aus Tausenden unabhängiger Netzwerke, die als autonome Systeme (AS) bekannt sind, die jeweils von Internetdienstanbietern (ISPs), Unternehmen, Universitäten und anderen Organisationen betrieben werden.

Das Border Gateway Protocol (BGP) ist ein essentielles Internetprotokoll, das sicherstellt, dass der Datenverkehr von Punkt A nach Punkt B gelangt. Mit BGP kann ein AS die effizienteste Route für ein Netzwerkpaket bestimmen, um sein Ziel zu erreichen, und es auf den Weg bringen.

Wie funktioniert BGP?

Jedes AS im Internet ist direkt mit einem oder mehreren anderen AS verbunden, seinen „Peers“ oder „Nachbarn“. Diese direkt verbundenen AS teilen Routinginformationen miteinander, einschließlich der Weitergabe von Informationen, die sie von anderen Peers erhalten haben. Dieser Peer-to-Peer-Ansatz ermöglicht es, dass Informationen über verfügbare Routen durch das gesamte Internet über mehrere Hops verbreitet werden.

Jedes AS im Internet wird durch einen Prozess, der als Routenwerbung bezeichnet wird, die Bereiche der IP-Adressen teilen, die es direkt kontrolliert. Zum Beispiel wird „ISP A“ bekannt geben, dass es eine direkte Route zu allen IP-Adressen seiner Kunden hat, einschließlich „Bob“, einem seiner Kunden.

Diese Routenwerbungen werden mit den Nachbarn oder Peers des ISPs geteilt, die sie in ihren Routingtabellen speichern. Infolgedessen werden diese AS nun eine Route zu diesen IP-Adressen haben. Anhand unseres Beispiels wissen sie, dass jeder Datenverkehr, den sie für Bob erhalten, an ISP A gesendet werden kann, der ihn dann an den entsprechenden Empfänger weiterleitet. Diese AS werden neue Routen an ihre Nachbarn weiterleiten, bis alle AS eine Route zu Bob und anderen Kunden von ISP A haben.

Da viele AS mit mehreren anderen AS verbunden sind, kann es mehrere Routen von einem ISP zu einem anderen geben. BGP verwendet verschiedene Attribute, um eine Route auszuwählen, einschließlich Latenz, Hop-Anzahl und Übertragungskosten. Diese Attribute sind in den Routenankündigungen enthalten, sodass jedes AS eigene Routingentscheidungen treffen kann.

Wichtige Merkmale von BGP

BGP ist unter den Routingprotokollen einzigartig, da es für das Inter-Domain-Routing konzipiert ist und den Austausch von Routinginformationen zwischen autonomen Systemen ermöglicht. Hier sind die Merkmale, die BGP von anderen Protokollen unterscheiden:

• Pfad-Vektor-Protokoll: Im Gegensatz zu Distanzvektor- oder Linkzustandsprotokollen führt BGP eine Tabelle von AS-Pfaden anstelle von nur Hop-Zahlen oder Linkzuständen, was flexiblere und politikgesteuerte Routen ermöglicht.
• AS-Peering: BGP erlaubt es AS, Routeninformationen miteinander auszutauschen. Dies geschieht durch den Austausch von Informationen mit direkten Peers und die Verbreitung dieser Änderungen im Internet.
• BGP-Attribute: Während ein AS die kürzeste Route zu einem Ziel bevorzugen kann, kann es auch andere Faktoren zur Unterstützung seiner Auswahl heranziehen. Informationen wie Latenz oder Übertragungskosten werden über Attribute kommuniziert.
• Routenfilterung: BGP ermöglicht es AS, die Routen auszuwählen, die sie akzeptieren oder bewerben. Darüber hinaus können sie Pfadauswahlen basierend auf Unternehmensrichtlinien und den an Routen angehängten Attributen treffen.

Wie BGP im Internet-Routing verwendet wird

BGP ist das primäre Protokoll, das verwendet wird, um den Datenverkehr über das Netzwerk zu routen. Jeder Datenverkehr, der sein Quell-AS verlässt, wird basierend auf Informationen geroutet, die über BGP verteilt werden.

Die Vor- und Nachteile von BGP

BGP hat zahlreiche Vorteile, darunter:

• Skalierbarkeit: BGP kann Hunderttausende von Routen verwalten, was es für die weite und dezentrale Natur des Internets geeignet macht.
• Effizienz: BGP verwendet optimierte Pfadauswahlalgorithmen und minimiert die Bandbreitennutzung für Routenaktualisierungen.
• Konfigurierbarkeit: BGP ermöglicht politikbasiertes Routing, mehrfache Anbindung und Verkehrsmanagement.
• Route Aggregation: BGP erlaubt die Routenaggregation, wodurch die Anzahl der zu speichernden einzigartigen Routen verringert wird.

Allerdings hat das Protokoll auch seine Nachteile, einschließlich:

• Speicheranforderungen: Die Unterstützung von großen Routing-Tabellen durch BGP bedeutet auch, dass es höhere Speicheranforderungen hat.
• Langsame Konvergenz: BGP kann sich langsamer an Änderungen anpassen als andere Protokolle.
• Sicherheitsrisiken BGP vertraut implizit den beworbenen Routen, was es anfällig für Routenentführungen und ähnliche Bedrohungen macht.
• Suboptimales Routing: BGP kann suboptimale Routen wählen, da es andere Faktoren priorisiert und blind für Netzwerküberlastungen ist.

Wie BGP sich mit anderen Routing-Protokollen vergleicht

Routing-Protokolle können als externe oder interne Routing-Protokolle klassifiziert werden. Externe Routing-Protokolle werden hauptsächlich verwendet, um Routing-Informationen zwischen AS im Internet auszutauschen. BGP ist ein Beispiel für ein externes Routing-Protokoll.

Andere Routing-Protokolle, wie Open Shortest Path First (OSPF), Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS) oder das Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP), sind Beispiele für interne Routing-Protokolle. Diese sind dafür ausgelegt, den Verkehr innerhalb des Netzwerks eines AS zu routen.

BGP hat Anwendungsfälle für interne sowie externe Routing-Szenarien und kann durch ‚internes BGP‘ vs. ‚externes BGP‘ unterschieden werden. Allerdings wird iBGP selten als primärer interner Routing-Algorithmus verwendet, da es eine begrenzte Skalierbarkeit und langsame Konvergenz aufweist. Stattdessen wird es als sekundärer Algorithmus zur Unterstützung von OSPF oder IS-IS verwendet.

Häufige Herausforderungen bei der BGP-Konfiguration

BGP kann komplex sein, wenn es manuell konfiguriert wird. Einige häufige Probleme sind:

• Falsche Routen-Zusammenfassungen, die Erreichbarkeitsprobleme verursachen.
• Herausforderungen beim Einrichten oder Pflegen von Peer-Beziehungen.
• Routenflapping, das zu instabilen Routen führt.
• Falsch konfigurierte Filter, die die Routenpropagation beeinträchtigen.
• Falsch konfigurierte BGP-Attribute, die die Routenwahl beeinflussen.

Effektives Troubleshooting von BGP

BGP-Herausforderungen können durch interne und externe Faktoren verursacht werden. Einige bewährte Praktiken, um diese Herausforderungen zu vermeiden, sind:

• Kontinuierliche Überwachung, um Probleme schnell zu identifizieren und zu beheben.
• Ändern von Peers nach Bedarf aufgrund von Peering-Herausforderungen oder Problemen mit Routeninformationen.
• Implementierung der Resource Public Key Infrastructure (RPKI), um Routen-Hijacking zu verhindern.

Integration von BGP in SD-WAN-Lösungen

Software-definierte Weitbereichsnetzwerke (SD-WAN) trennen die Netzwerksteuerung von der zugrunde liegenden Transportinfrastruktur. Durch die Nutzung dieser Trennung zwischen Overlay und Underlay verbessert SD-WAN die Leistung, Sicherheit und Flexibilität, wodurch das WAN-Management effizienter, widerstandsfähiger und kosteneffektiver wird als bei traditionellen Netzwerken.

SD-WAN-Lösungen können BGP sowohl für interne als auch für externe Verkehrslenkung implementieren. Wichtige SD-WAN-Anbieter wie Cato verfügen über ihre eigene Infrastruktur und agieren als ein AS. Das bedeutet, dass BGP verwendet wird, um den Verkehr zu den Nutzern ihres SD-WAN-Dienstes zu leiten. SD-WAN-Anbieter können BGP auch zur Implementierung interner Routen verwenden. Sobald der Datenverkehr in die Infrastruktur des Anbieters eintritt, kann iBGP verwendet werden, um ihn zum richtigen Endpunkt zu leiten.

Nutzung von BGP für optimierte SD-WAN- und SASE-Lösungen

Cato betreibt SD-WAN- und Secure Access Service Edge (SASE)-Dienste auf einem globalen privaten Backbone. Der Umfang von Catos Infrastruktur macht sie gleichwertig mit einem globalen Dienstanbieter (GSP) und einem unabhängigen AS innerhalb des BGP-Ökosystems des Internets.

Cato SASE Cloud verwendet BGP sowohl intern als auch extern, um eine sichere und effiziente Weiterleitung des Datenverkehrs zu und von seinen Kunden zu gewährleisten. Die dynamische und resiliente Routenwahl von BGP hilft Cato, nahtlose Konnektivität sicherzustellen und eine zuverlässige sowie sichere Datenübertragung für alle seine Unternehmensnutzer bereitzustellen. Um mehr über die Optimierung Ihrer Netzwerkleistung und -sicherheit mit Cato zu erfahren, vereinbaren Sie eine Demo.