Протокол BGP в Quagga

в 12:44, , рубрики: BGP, quagga, Сетевые технологии

В предыдущей статье я описал общую архитектуру Quagga и устройство таблицы маршрутизации, которая находится в демоне zebra. В этой статье я хочу рассказать об устройстве демона bgpd, ответственного за реализацию протокола BGP.

Я не буду описывать общие сведения о протоколе BGP. Про него имеется огромное количество хороших статей и книг, и ознакомиться с логикой его работы можно, например, здесь. Я же сосредоточусь на механизме его реализации в демоне bgpd. Для удобства, описание работы демона bgpd можно разделить на две части.

Первую часть назовем таблицей BGP (по аналогии с таблицей маршрутизации). Здесь хранятся все известные маршруты BGP с их атрибутами, делаются сравнения различных маршрутов BGP и выбираются наилучшие.

Вторую часть назовем обвязкой. Обвязка – это многочисленные настройки, которые влияют на то, какие маршруты попадут в таблицу BGP, какие маршруты будут анонсированы соседям, каким образом изменяются атрибуты маршрутов BGP и т.д. Т.е. это различные distribute-list, prefix-list, route-map, redistribute и прочее.

Таблица BGP

Таблица BGP по своему устройству очень похожа на таблицу маршрутизации в zebra. Точно так же каждому префиксу соответствует несколько различных маршрутов, полученных от разных источников. Только вместо административной дистанции и метрики используются различные атрибуты BGP, как показано на рисунке.

Протокол BGP в Quagga - 1

Здесь показаны только атрибуты, влияющие на выбор наилучшего маршрута. Например, атрибут community напрямую на выбор наилучшего маршрута не влияет и на рисунке не показан.

Также у каждого маршрута хранится указатель на соседа BGP (BGP Peer) от которого маршрут был получен, что позволяет использовать соответствующие данные о соседе, а именно: тип соседа (IBGP или EBGP), его router-id и ip-адрес. При получении или удалении очередного маршрута запускается процедура, которая при помощи последовательного попарного сравнения маршрутов выбирает наилучший для данного префикса.

Алгоритм сравнения двух маршрутов BGP

Из двух маршрутов лучшим считается у которого (критерии перечислены в порядке уменьшения приоритета):

1. Большее значение Weight.
2. Меньшее значение Local Preference.
3. Маршрут создан локально (при помощи команды network, redistribute или aggregate-address).
4. Более короткий AS-PATH.
5. Меньшее значение Origin (IGP < EGP < INCOMPLETE)
6. Меньшее значение MED.
7. Тип соседа, от которого получен маршрут (eBGP лучше чем iBGP)
8. Меньшая метрика IGP до указанного в маршруте next-hop.
9. Если оба маршрута eBGP, то ранее выбранный в качестве лучшего (т.е. более старый) маршрут более предпочтителен.
10. Меньшее Router-ID соседа.
11. Более короткий Cluster list.
12. Меньший IP-адрес соседа.

В вышеприведённом примере маршрут, помеченный зеленым цветом является лучшим, поскольку у него наименьший Local Preference.

Если у каких-либо маршрутов совпали первые 8 пунктов с лучшим маршрутом, то они (при настройке maximum-paths больше 1) запоминаются и далее могут быть обработаны и переданы в zebra в качестве multi-path маршрута.

Точно так же, как и в zebra все используемые в таблице BGP префиксы организованы в виде префиксного дерева, и используется тот-же самый алгоритм для быстрого поиска нужного префикса.

Обвязка

Обвязка вокруг таблицы BGP показана на рисунке.

Протокол BGP в Quagga - 2

Маршруты BGP могут приходить как от соседей BGP, так и создаваться локально. До попадания в таблицу BGP они проходят ряд проверок и могут быть отфильтрованы или изменены их атрибуты. После выбора лучшего маршрута, данный маршрут рассылается соседям и попадает в таблицу маршрутизации zebra.

Получение маршрута BGP от соседа

До того, как маршруты попадут в таблицу BGP, они проходят несколько этапов, на которых они могут отфильтроваться или измениться. Путь маршрута от получения его от соседа до попадания в таблицу BGP показан на рисунке. Жирным шрифтом показаны команды, включающие соответствующий функционал.

Протокол BGP в Quagga - 3

Первым делом, при получении пакета, происходит его парсинг, т.е. содержимое пакета анализируется, проверяется на корректность и из данных, содержащихся в пакете формируется внутренняя структура, представляющая маршрут BGP.

Далее выполняется проверка aspath loop, т.е. проверка того, что в AS-PATH не содержится номер автономной системы, которой принадлежит маршрутизатор. Данная проверка является ключевой для предотвращения петель маршрутизации в протоколе BGP.

Затем, выполняются различные механизмы фильтрации маршрута, если они настроены для соседа BGP, от которого был получен пакет. Distribute-list фильтрует маршрут на основании ip-адреса префикса, prefix-list на основании ip-адреса префикса и его длины, filter-list фильтрует на основании содержимого AS-PATH маршрута BGP.

Если маршрут успешно прошел все этапы фильтрации, то к нему применяется входящий route-map. Здесь, можно достаточно гибко модифицировать атрибуты полученного BGP маршрута. В зависимости от префикса и различных атрибутов маршрута BGP, таких как AS-PATH, community, MED, next-hop, origin, ip-адреса соседа BGP можно менять weight, AS-PATH, community, next-hop, local preference, MED, origin или также отфильтровывать маршрут.

Теперь наш маршрут практически готов для добавления в таблицу BGP, и последним шагом остается запросить у zebra валидность next-hop и метрику до него.

Локальное создание маршрута BGP

Маршрут BGP может также создаваться локально при помощи команд network или redistribute. На рисунке приведены схемы добавления таких маршрутов.

Протокол BGP в Quagga - 4

Добавление маршрута при помощи команды network довольно просто. В отличие от Cisco, Quagga не проверяет наличие данного маршрута в таблице маршрутизации zebra. Поэтому данный маршрут заполняется значениями по-умолчанию, применяется route-map для изменения его атрибутов и маршрут добавляется в таблицу BGP.

При вводе команды redistribute демон bgpd обращается к демону zebra с просьбой подписать (пометить) его на добавления или удаления маршрутов определенного типа (например, OSPF) в таблице маршрутизации. Когда в таблице маршрутизации добавляется новый маршрут, zebra последовательно проверяет какие демоны подписаны на маршруты данного типа и отсылает подписавшимся демонам этот маршрут. После получения нового маршрута из zebra демон bgpd меняет MED, применяет route-map и добавляет его в таблицу BGP.

Отсылка нового маршрута соседям BGP

После выбора нового лучшего маршрута BGP данный маршрут отсылается соседям BGP. При этом последовательно перебираются все соседи BGP и проверяется, нужно ли данному соседу отсылать маршрут. Данная процедура, выполняемая для каждого соседа BGP показана на рисунке.

Протокол BGP в Quagga - 5

Первым делом проверяется, что получатель маршрута не является соседом, от которого данный маршрут был получен.

Далее проверяется community маршрута. Если community содержит значение no-advertise, то маршрут не анонсируется. Также маршрут не анонсируется, если тип получателя eBGP, а community содержит значение no-export.

Затем идет фильтрация при помощи исходящих distribute-list, prefix-list и filter-list аналогично, как это делалось для входящих маршрутов BGP.

Проверяется, что маршрут, полученный от соседа iBGP не должен передаваться другому соседу iBGP (предполагаем, что не используется Route Reflector).

Для маршрутов, у которых не было Local Preference устанавливается Local Preference по-умолчанию. Если имеется настройка neighbor 1.1.1.1 next-hop-self, либо сосед является eBGP, то next-hop заменяется на собственный ip-адрес.

Применяется исходящий route-map, позволяющий менять атрибуты анонсируемого маршрута, либо отфильтровать его на последнем этапе.

После успешного прохождения всех предыдущих шагов из маршрута BGP формируется пакет BGP Update который отсылается соседу.

Отсылка нового маршрута в zebra

Помимо отсылки нового маршрута BGP своим соседям, маршрутизатор также отсылает данный маршрут в zebra. Данная процедура показана на рисунке.

Протокол BGP в Quagga - 6

Перед отсылкой маршрута в zebra для него устанавливается Административная Дистанция в зависимости от типа маршрута (iBGP или eBGP). Из BGP маршрута берутся все нужные поля: тип маршрута (BGP), next-hop (или несколько next-hop, если используется multi-path) и метрика, после чего маршрут отсылается в zebra и начинает конкурировать с маршрутами от других протоколов маршрутизации.

Заключение

Безусловно, в данной статье описаны не все возможности BGP в Quagga. Я не рассматривал функционал route-reflector, конфедераций, IPv6 и т.д. Тем не менее вышеприведенная архитектура демона bgpd в основном сохраняется и с учетом этого функционала. Ниже приведено краткое описание реализации некоторых дополнительных возможностей демона bgpd.

Для использования IPv6 создается отдельная таблица BGP, в которой вместо префиксов IPv4 используются префиксы IPv6. Вся остальная логика работы таблицы BGP для IPv6 и ее обвязки остается более-менее аналогичной вышеописанной логике работы для IPv4.

При использовании Route-Reflector немного меняется логика проверки каким соседям отсылать маршруты BGP, а при получении маршрута появляются дополнительные проверки для исключения петель (проверки атрибутов Originator ID и Cluster List).

Небольшие изменения в работе алгоритма выбора лучшего маршрута в таблице BGP (так сказать его тонкая настройка) могут быть сделаны при помощи следующих глобальных настроек BGP:

  • bgp bestpath as-path ignore — пропускает п.4 (сравнение длин AS-PATH)
  • bgp bestpath compare-routerid – пропускает п.9 (выбор более старого маршрута)
  • bgp bestpath med missing-as-worst – в случае, если у маршрута отсутствует MED, то данная настройка считает, что у маршрута настроен максимально возможный MED. Без данной настройки отсутствующий MED считается равным 0.
  • bgp always-compare-med – позволяет сравнивать MED у маршрутов, полученных из разных AS. Без данной настройки п.6 для маршрутов, полученные из разных AS пропускается.
  • bgp deterministic-med – меняет порядок сравнения маршрутов. Вместо последовательного сравнения маршрутов друг с другом, сначала сравниваются друг с другом маршруты, полученные от одной и той-же AS. Подробнее про данную настройку можно почитать здесь.

Автор: andrew526d

Источник

Поделиться новостью

* - обязательные к заполнению поля