پروتکل مسیریابی BGP

مقدمه

BGP (Border Gateway Protocol) یکی از پروتکل‌های مسیریابی اصلی در شبکه‌های بزرگ و اینترنت است. این پروتکل برای مسیریابی بین Autonomous Systems (AS‌ها) استفاده می‌شود و مسئول انتخاب بهترین مسیر برای انتقال بسته‌ها بین شبکه‌های مختلف در اینترنت است. برخلاف پروتکل‌های مسیریابی داخلی مانند OSPF و EIGRP که در داخل یک شبکه یا Autonomous System عمل می‌کنند، BGP به‌عنوان یک پروتکل مسیریابی خارجی (Exterior Gateway Protocol) شناخته می‌شود که برای ارتباط میان چندین AS طراحی شده است.

BGP در ابتدا به‌عنوان EGP (Exterior Gateway Protocol) در دهه ۸۰ میلادی توسعه یافت و سپس در دهه ۹۰ میلادی نسخه بهبود یافته‌ای تحت عنوان BGP-4 معرفی شد که هنوز در اینترنت مدرن استفاده می‌شود.

تاریخچه و ویژگی‌های BGP

1. نسخه‌های BGP:

•  BGP-1 تا BGP-3 نسخه‌های اولیه BGP که به‌طور عمده محدود به آزمایش‌های اولیه بودند و ویژگی‌های اصلی مسیریابی اینترنتی را نداشتند.
• BGP-4 نسخه استاندارد و اصلی که در سال ۱۹۹۴ معرفی شد و در حال حاضر مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نسخه از ویژگی‌های مهمی مانند CIDR (Classless Inter-Domain Routing و مسیریابی سیاستی (Policy-Based Routing) پشتیبانی می‌کند.

2. مسیریابی بین AS‌ها:

•  BGP از الگوریتم Path Vector برای مدیریت و انتخاب مسیرها استفاده می‌کند. برخلاف پروتکل‌های مسیریابی Distance Vector مانند RIP که به‌طور ساده‌ترین فاصله (Hop Count) را برای انتخاب مسیر به کار می‌برند، BGP از مجموعه‌ای از ویژگی‌ها و متریک‌ها برای انتخاب بهترین مسیر استفاده می‌کند. این ویژگی‌ها شامل AS Path Prefix Length Local Preference و MED (Multi-Exit Discriminator هستند.

3. پروتکل مسیریابی بین‌دومین‌گان (Inter-Domain Routing)

• BGP به‌طور ویژه برای مسیریابی بین چندین شبکه یا دامنه طراحی شده است. این دامنه‌ها معمولاً Autonomous Systems) AS) نامیده می‌شوند. هر AS یک مجموعه از مسیریاب‌ها است که تحت کنترل یک نهاد واحد مانند یک ISP یا سازمان است.

نحوه عملکرد BGP

BGP به‌عنوان یک پروتکل Path Vector به مسیریاب‌ها این امکان را می‌دهد که مسیرهای مناسب را برای ارسال بسته‌ها انتخاب کنند و اطلاعات مسیریابی را در سطح اینترنت یا بین AS‌ها به اشتراک بگذارند. در BGP، مسیرها به‌صورت مسیرهای AS (AS Paths) مشخص می‌شوند، که به مسیریاب‌ها کمک می‌کند تا مسیرهای معتبر را شناسایی کنند.

1. اعلام مسیرها و انتخاب بهترین مسیر:

• مسیریاب‌های BGP اطلاعات مسیریابی را به‌صورت prefix (محدوده‌های آدرسIP  و AS Path (رشته‌ای از AS‌ها)) منتشر می‌کنند.
• در انتخاب بهترین مسیر، مسیریاب‌های BGP ابتدا مسیرهایی را که به‌طور مستقیم از طریق همسایگان دریافت کرده‌اند، بررسی می‌کنند و سپس به بررسی مسیرهایی که از سایر AS‌ها منتشر شده‌اند، پرداخته و در نهایت مسیری را انتخاب می‌کنند که بهترین معیارهای انتخاب مسیر را داشته باشد.

2. ملاک‌های انتخاب مسیر در BGP:

BGP از معیارهای مختلفی برای انتخاب بهترین مسیر استفاده می‌کند:

• AS Path: مسیر AS‌ها که نشان‌دهنده‌ی مسیر طی شده توسط بسته‌ها از یک AS به AS دیگر است.
• Local Preference: میزان ترجیح یک مسیر در سطح AS خود. مسیر با بالاترین Local Preference انتخاب می‌شود.
• Multi-Exit Discriminator (MED) : زمانی که یک AS چندین مسیر به یک AS دیگر دارد، از MED برای اولویت‌بندی این مسیرها استفاده می‌شود.
• Next Hop: آدرسIP مسیریاب بعدی که بسته‌ها باید به آن ارسال شوند.
• Prefix Length: طول پیشوند آدرس IP که نشان‌دهنده‌ی دقت مسیر است.

3. پیام‌های BGP:

BGP برای برقراری ارتباط و تبادل اطلاعات از پنج نوع پیام استفاده می‌کند:

• Open: برای شروع یک اتصال BGP و مذاکره ویژگی‌های آن.
• Update: برای ارسال اطلاعات جدید در مورد مسیرها و پیشوندهای قابل دسترسی.
• Notification: برای ارسال هشدار در صورت بروز خطا یا مشکلات در ارتباط.
• Keepalive: برای اطمینان از سلامت ارتباطات و جلوگیری از قطع اتصال.
• Route Refresh: برای درخواست به‌روزرسانی مسیرها بدون قطع ارتباط BGP.

4. عملکرد BGP در سطح اینترنت:

BGP به‌طور عمده در سطح اینترنت برای مسیریابی بین AS‌ها استفاده می‌شود. وقتی یک AS قصد دارد بسته‌ها را به یک AS دیگر ارسال کند، از BGP برای انتخاب مسیر مناسب استفاده می‌کند. به‌عنوان مثال، زمانی که یک مسیریاب (Router) در AS1 بخواهد بسته‌ای را به مقصد در AS2 ارسال کند، این بسته باید از طریق یک یا چند مسیریاب (Router) BGP در اینترنت عبور کند تا به مقصد برسد.

انواع BGP

1. eBGP (Exterior BGP)

• این نوع BGP برای مسیریابی بین AS‌ها استفاده می‌شود. ارتباط بین مسیریاب‌های eBGP در دو یا چند AS برقرار می‌شود. مسیریاب‌های eBGP معمولاً برای اتصال شبکه‌های مختلف در سطح اینترنت و انتقال بسته‌ها بین آن‌ها استفاده می‌شوند.

2. iBGP (Interior BGP)

• این نوع BGP برای مسیریابی در داخل یک AS استفاده می‌شود. iBGP به مسیریاب‌ها کمک می‌کند تا مسیرهایی که از طریق eBGP به دست آمده‌اند را به سایر مسیریاب‌های داخلی AS منتقل کنند. در iBGP، همه مسیریاب‌های یک AS باید از یکدیگر اطلاعات مسیریابی دریافت کنند، اما این اطلاعات از طریق eBGP به‌دست آمده است.

مزایا و معایب BGP

مزایا:

1. مقیاس‌پذیری عالی:

• BGP قادر است مسیریابی در مقیاس اینترنت با هزاران AS مختلف را مدیریت کند.

2. انتخاب مسیر بر اساس سیاست‌ها:

• به‌عنوان یک پروتکل سیاستی، BGP امکان انتخاب مسیر بر اساس معیارهایی مانند Local Preference و MED را فراهم می‌آورد.

3. پشتیبانی از CIDR

•  BGP از CIDR پشتیبانی می‌کند، که به‌طور مؤثری از مشکل تقسیم‌بندی کلاس‌های IP جلوگیری کرده و به مصرف بهینه آدرس‌های IP کمک می‌کند.

4. پشتیبانی از Multi-Path

•  BGP به‌طور پیشرفته از multi-path برای استفاده از چندین مسیر به یک مقصد پشتیبانی می‌کند.

معایب:

1. پیچیدگی:

• پیکربندی و مدیریت BGP به‌دلیل ویژگی‌ها و سیاست‌های پیچیده‌ای که دارد، ممکن است دشوار باشد.

2. تاخیر در همگام‌سازی (Convergence):

• زمانی که تغییراتی در توپولوژی شبکه ایجاد می‌شود، BGP ممکن است زمان بیشتری برای همگام‌سازی مسیرهای جدید نیاز داشته باشد، که می‌تواند منجر به بروز مشکلات موقتی در شبکه شود.

3. مصرف منابع بیشتر:

• به‌دلیل نیاز به نگهداری اطلاعات گسترده و محاسبات پیچیده، BGP به منابع بیشتری نسبت به پروتکل‌های مسیریابی داخلی نیاز دارد.

پیکربندی BGP در سیسکو

در اینجا نمونه‌ای از پیکربندی BGP در یک محیط سیسکو آورده شده است:

گام ۱: وارد شدن به حالت پیکربندی

وارد حالت privileged execشوید:

• Router> enable

وارد حالت global configurationشوید:

• Router# configure terminal

گام ۲: فعال‌سازی BGP

برای فعال کردن BGP و تعیین شناسه AS، از دستور زیر استفاده کنید:

• Router(config)# router bgp 65001

در اینجا، `65001` شناسه AS است که باید برای مسیریاب تعیین شود.

گام ۳: تعیین همسایگان BGP

برای تعیین همسایه‌های BGP، از دستور `neighbor` استفاده کنید:

• Router(config-router)# neighbor 192.168.1.2 remote-as 65002

در اینجا `192.168.1.2` آدرس IP همسایه و `65002` شناسه AS همسایه است.

گام ۴: تبلیغ پیشوندها

برای اعلام پیشوندهای شبکه به BGP، از دستور network استفاده کنید:

•       Router(config-router)# network 192.168.1.0 mask 255.255.255.0

گام ۵: مشاهده وضعیت BGP

پس از پیکربندی، می‌توانید وضعیت همسایگی BGP را مشاهده کنید:

•       Router# show ip bgp neighbors

گام ۶: ذخیره پیکربندی

برای ذخیره پیکربندی‌های انجام‌شده، از دستور زیر استفاده کنید:

• Router# copy running-config startup-config

نتیجه‌گیری

BGP یک پروتکل حیاتی و پیچیده است که مسیریابی اینترنتی را امکان‌پذیر می‌کند. این پروتکل برای مسیریابی بین AS‌ها طراحی شده و به‌طور گسترده‌ای در شبکه‌های بزرگ و اینترنت استفاده می‌شود. BGP با ارائه قابلیت‌های سیاست‌گذاری پیچیده و انتخاب مسیر بر اساس معیارهای مختلف، به مسیریاب‌ها امکان می‌دهد تا بهترین مسیرها را برای انتقال داده‌ها انتخاب کنند.

اگرچه BGP در مقیاس‌های بزرگ و پیچیده بسیار کارآمد است، اما پیچیدگی پیکربندی و مصرف منابع بالا می‌تواند چالش‌هایی را ایجاد کند. از این رو، برای استفاده مؤثر از این پروتکل، دانش عمیق و تجربه مدیریت آن ضروری است.