По вашему запросу ничего не найдено :(
Убедитесь, что запрос написан правильно, или посмотрите другие
наши статьи:
Протокол связующего дерева (STP) был первоначально разработан Radia Perlman и впервые описан в 1985 году в Алгоритме распределенного вычисления связующего дерева в расширенной локальной сети.
1 STP уникален в списке рассматриваемых здесь плоскостей управления, поскольку изначально был разработан для поддержки коммутации, а не маршрутизации. Другими словами, STP был разработан для поддержки переадресации пакетов без времени жизни (TTL) и без подкачки заголовка per hop коммутационным устройством. Пакеты, коммутируемые на основе STP, передаются по сети без изменений.
Построение дерева без петель
Процесс построения дерева без петель выглядит следующим образом:
Каждое устройство переводит все порты в заблокированный режим, чтобы ни один порт не пересылал трафик, и начинает объявлять блоки данных протокола моста (Bridge Protocol Data Units -BPDU) для каждого порта. Этот BPDU содержит:
Идентификатор объявленного устройства, который является приоритетным в сочетании с локальным интерфейсом Media Access Control (MAC) адресом.
Идентификатор корневого моста-кандидата. Это мост с самым низким идентификатором, о котором знает локальное устройство. Если каждое устройство в сети запускается в один и тот же момент, то каждое устройство будет объявлять себя как корневой мост-кандидат, пока не узнает о других мостах с более низким идентификатором моста.
При получении BPDU на интерфейсе идентификатор корневого моста, содержащийся в BPDU, сравнивается с локально сохраненным наименьшим идентификатором корневого моста. Если идентификатор корневого моста, содержащийся в BPDU, меньше, то локально сохраненный идентификатор корневого моста заменяется вновь обнаруженным мостом с более низким идентификатором.
После нескольких раундов объявлений каждый мост должен был обнаружить мост с наименьшим идентификатором моста в сети и объявить этот мост корневым.
Это должно происходить, пока все порты на всех устройствах все еще заблокированы (не пересылают трафик).
Чтобы убедиться, что это действительно произойдет, пока все порты все еще заблокированы, таймер устанавливается на достаточно длительное время, позволяющий выбрать корневой мост.
После выбора корневого моста определяется кратчайший путь к корневому мосту.
Каждый BPDU также содержит метрику для достижения корневого моста. Этой метрикой может быть количество переходов, но стоимость каждого перехода также может варьироваться в зависимости от административных переменных, таких как пропускная способность канала.
Каждое устройство определяет порт, через который оно имеет самый дешевый путь к корневому мосту. Он отмечен как корневой порт.
Если существует более одного пути к корневому мосту с одинаковой стоимостью, используется прерыватель связи. Обычно это идентификатор порта.
Для любого звена, по которому соединены два моста:
Мост с наименьшей стоимостью пути к корневому мосту выбирается для пересылки трафика от канала к корневому мосту.
Порт, соединяющий выбранный сервер пересылки с каналом, помечается как назначенный порт.
Порты, отмеченные как корневые или как назначенные порты, могут пересылать трафик.
Результатом этого процесса является единое дерево, по которому доступны все пункты назначения в сети. На рисунке 1 показано, как STP работает в реальной топологии.
Предположим, что все устройства на рисунке 1 были включены в один и тот же момент. Существует ряд возможных вариаций времени, но процесс построения набора безцикловых путей через сеть будет выглядеть, с точки зрения F, примерно так:
Выберите корневой мост:
F объявляет BPDU E и D с идентификатором и корневым мостом кандидата 32768.0200.0000.6666.
D (при условии, что D не получил никаких BPDU) объявляет BDPU с идентификатором и корневым мостом кандидата 28672.0200.0000.4444.
E (при условии, что E не получил никаких BPDU) объявляет BPDU с идентификатором и корневым мостом-кандидатом 32768.0200.0000.5555.
На этом этапе F выберет D в качестве корневого моста и начнет объявлять BPDU со своим локальным идентификатором и корневым мостом-кандидатом, установленным на идентификатор D.
В какой-то момент D и E получат BPDU от C, имеющего идентификатор нижнего моста (24576.0200.0000.3333). Получив этот BPDU, они оба установят свой ID корневого моста кандидата на ID C и отправят новые BPDU в F.
Получив эти новые BPDU, F отметит, что новый идентификатор корневого моста кандидата ниже, чем его предыдущий идентификатор корневого моста кандидата, и затем выберет C в качестве корневого моста.
После нескольких циклов BDPU все мосты в сети выберут C в качестве корневого моста.
Отметьте корневые порты, найдя кратчайший путь к корню:
Предположим, что каждая линия связи стоит 1.
D получит BDPU от C с локальным идентификатором и идентификатором корневого моста 24576.0200.0000.3333 и стоимостью 0.
D добавит стоимость достижения C, одного перехода, объявляя, что он может достичь корневого моста со стоимостью от 1 до F.
E получит BDPU от C с локальным идентификатором и идентификатором корневого моста 24576.0200.0000.3333 и стоимостью 0.
E добавит стоимость достижения C, одного перехода, объявляя, что он может достичь корневого моста со стоимостью от 1 до F.
F теперь имеет два объявления о корневом мосте с равной стоимостью. Он должен разорвать связь между этими двумя доступными путями. Для этого F проверяет идентификаторы объявленных мостов. Идентификатор моста D меньше, чем E, поэтому F будет отмечать свой порт, направленный к D, как корневой порт.
Маркировка назначенных портов на каждом канале:
Единственный другой порт F направлен в сторону E. Должен ли быть заблокирован этот порт?
Чтобы определить это, F сравнивает свой локальный идентификатор моста с идентификатором моста E. Приоритеты одинаковы, поэтому для принятия решения необходимо сравнить адреса локальных портов. Локальный идентификатор F заканчивается на 6666, а у E - на 5555, поэтому E меньше.
F не отмечает интерфейс к E как назначенный порт; вместо этого он отмечает этот порт как заблокированный.
E выполняет то же сравнение и отмечает свой порт в направлении F как назначенный порт.
D сравнивает свою стоимость по отношению к корню со стоимостью F по отношению к корню.
Стоимость D ниже, поэтому он пометит свой порт в направлении D как назначенный порт.
На рисунке 2 показаны заблокированные, назначенные и корневые порты после завершения этих вычислений.
Порты на рисунке 2 помечены как bp для заблокированного порта, rp для корневого порта и dp для назначенного порта. Результатом процесса является дерево, которое может достигать любого сегмента сети, и, следовательно, хостов, подключенных к любому сегменту в сети. Один интересный момент, связанный с STP, заключается в том, что в результате получается единое дерево по всей топологии, закрепленное на корневом мосту. Если какой-либо хост, подключенный к E, отправляет пакет на хост, подключенный к B или F, пакет должен проходить через C, корневой мост, потому что один из двух портов на каналах [F, E] и [E, B] является заблокирован. Это не самое эффективное использование полосы пропускания, но оно предотвращает зацикливание пакетов во время нормальной пересылки.
Как обрабатывается обнаружение соседей в STP? Обнаружение соседей вообще не рассматривается с точки зрения надежной передачи информации по сети. Каждое устройство в сети строит свои собственные BPDU. Эти BPDU не проходят через какое-либо устройство, поэтому нет необходимости в сквозной надежной транспортировке в плоскости управления. Однако обнаружение соседей используется для выбора корневого моста и построения дерева без циклов по всей топологии с использованием BPDU. А как насчет отброшенных и потерянных пакетов? Любое устройство, на котором запущен протокол STP, периодически повторно передает свои BPDU по каждому каналу (в соответствии с таймером повторной передачи). Устройству, на котором запущен протокол STP, требуется несколько отброшенных пакетов (согласно таймеру отключения), чтобы предположить, что его соседи вышли из строя, и, следовательно, перезапустить вычисление состояний корневого моста и порта. В STP нет двусторонней проверки подключения ни для каждого соседа, ни на всем пути. Также не существует какой-либо проверки maximum Transmission Unit (MTU). STP изучает топологию, комбинируя BPDU с информацией о локальных каналах для каждого узла. Однако в сети нет ни одного узла с таблицей, описывающей всю топологию.
Изучение доступных пунктов назначения
Как STP разрешает пересылку? В частности, как устройства, на которых запущен протокол STP, узнают о доступных местах назначения? Рассмотрим рисунок 3.
На рис. 3 показано состояние сети с вычисленным связующим деревом и каждым портом, отмеченным как назначенный или корневой порт. В этой топологии нет заблокированных портов, потому что нет петель. Предположим, B, C и D не имеют информации о подключенных устройствах; A отправляет пакет в сторону E. Что происходит в этот момент?
A передает пакет по каналу [A, B]. Поскольку B имеет назначенный порт на этом канале, он примет пакет (коммутаторы принимают все пакеты на назначенных портах) и проверит адреса источника и назначения.
B может определить, что A доступен через этот назначенный порт, потому что он получил пакет от A на этом порту. Исходя из этого, B вставит MAC-адрес A как достижимый в свою таблицу пересылки через свой интерфейс на канале [A, B].
B не имеет информации о E, поэтому он будет рассылать этот пакет через каждый из своих незаблокированных портов. В этом случае единственный другой порт B - это его корневой порт, поэтому B пересылает этот пакет в C. Это лавинная рассылка называется Broadcast, Unknown, и Multicast (BUM) трафиком. BUM-трафик - это то, чем должна каким-то образом управлять каждая плоскость управления, которая изучает пункты назначения в процессе пересылки.
Когда C получает этот пакет, он проверяет адрес источника и обнаруживает, что A доступен через назначенный порт, подключенный к [B, C]. Он вставит эту информацию в свою локальную таблицу пересылки.
У C также нет информации о том, где E находится в сети, поэтому он просто лавинно рассылает пакет по всем незаблокированным портам. В этом случае единственный другой порт C - это канал [C, D].
D повторяет тот же процесс, которому следовали B и C, узнавая, что A доступен через его корневой порт по каналу [C, D], и лавинно направляет пакет по каналу [D, E].
Когда E получает пакет, он обрабатывает информацию и отправляет ответ обратно A.
Когда D получает этот ответный пакет от E, он проверяет адрес источника и обнаруживает, что E доступен через назначенный ему порт по каналу [D, E]. D действительно знает обратный путь к A, поскольку он обнаружил эту информацию при обработке первого пакета в потоке, идущем от A к E. Он будет искать A в своей таблице пересылки и передавать пакет по каналу [C, D].
C и B будут повторять процесс, который D и C использовали для определения местоположения E и перенаправления обратного трафика обратно в A.
Таким образом, узнавая адрес источника по входящим пакетам, а также путем лавинной рассылки или пересылки пакетов по исходящим каналам, каждое устройство в сети может узнать о каждом достижимом месте назначения. Поскольку протокол STP основан на изучении доступных адресатов в ответ на пакеты, передаваемые по сети, его классифицируют как реактивную плоскость управления. Обратите внимание, что этот процесс обучения происходит на уровне хоста; подсети и IP-адреса не изучаются, а скорее изучается физический адрес интерфейса хоста. Если один хост имеет два физических интерфейса на одном и том же канале, он будет отображаться как два разных хоста для плоскости управления STP.
Как удаляется информация из таблиц пересылки на каждом устройстве? Через процесс тайм-аута. Если запись пересылки не была использована в определенное время (таймер удержания), она удаляется из таблицы. Следовательно, STP полагается на кэшированную информацию пересылки.
Подведение итогов о протоколе связующего дерева
STP явно не является ни протоколом состояния канала, ни протоколом вектора пути. Это протокол вектора расстояния? Любая путаница в том, как классифицировать протокол, проистекает из первоначального выбора корневого моста перед вычислением кратчайших путей. Удалив этот первый шаг, проще классифицировать STP как протокол вектора расстояния, используя распределенную форму алгоритма Беллмана-Форда для расчета путей без петель по топологии. Что нужно сделать с первоначальным расчетом корневого моста? Эта часть процесса гарантирует, что во всей сети будет только одно дерево кратчайшего пути. Таким образом, STP можно классифицировать как протокол вектора расстояния, который использует алгоритм Беллмана-Форда для вычисления единого набора кратчайших путей для всех пунктов назначения во всей сети. Другими словами, STP вычисляет дерево кратчайшего пути по топологии, а не по адресатам.
Почему так важно, чтобы одно дерево вычислялось по всей сети? Это связано со способом, которым STP изучает информацию о доступности: STP - это реактивная плоскость управления, изучающая достижимость в ответ на фактические пакеты, проходящие через сеть. Если бы каждое устройство построило отдельное дерево с корнями в самом себе, этот реактивный процесс привел бы к несогласованному представлению топологии сети и, следовательно, к петлям пересылки.
STP и широковещательные штормы
Широковещательные рассылки - важная часть обнаружения служб в большинстве приложений. Например, как показано на рисунке 4, как A может обнаружить присутствие определенной службы на F?
Самое простое, что может сделать A в этой ситуации, - это отправить какой-то пакет, который будет доставлен на каждый хост, подключенный к сети, и дождаться ответа от хоста, на котором запущена данная служба. Таким образом, A отправляет широковещательную рассылку с вопросом о конкретной услуге или устройстве. Как B, C, D и E должны относиться к этой трансляции? Поскольку широковещательная рассылка не является «обучаемым» адресом (широковещательную рассылку должно принимать каждое устройство в каждом сегменте), лучше всего для коммутаторов пересылать пакет на каждый неблокированный порт.
Что произойдет, если А выполнит много рассылок? Что произойдет, если хост отправит достаточно широковещательных рассылок, чтобы отбросить BPDU? В этом случае сам STP запутается и, скорее всего, создаст цикл пересылки в топологии. Такой цикл пересылки будет, конечно, пересылать широковещательные пакеты постоянно, так как нет TTL для отбрасывания пакетов после того, как они пересекли сеть определенное количество раз. Каждая рассылка, передаваемая A, в этой ситуации останется в сети навсегда, петляя, возможно, между коммутаторами B, C, D и E. И каждая рассылка, добавленная к нагрузке сети, конечно же, предотвратит успешную передачу или прием BPDU, предотвращая схождение STP.
Следовательно, трафик в сети препятствует сходимости STP, а отсутствие сходимости увеличивает нагрузку трафика на саму сеть – возникает положительный цикл обратной связи, который вызывает хаос во всей сети. Эти события называются широковещательными штормами и достаточно распространены в сетях на основе STP, чтобы заставить мудрых проектировщиков и операторов сети ограничивать область действия любого домена STP. Существование широковещательных штормов также привело к ряду модификаций работы STP, таких как простая замена базового протокола плоскостью управления истинным состоянием канала.
Сетевые устройства могут работать в режимах, которые подразделяются на три большие категории.
Первая и основная категория- это передача данных (плоскость данных, data plane). Это режим работы коммутатора по передаче кадров, генерируемых устройствами, подключенными к коммутатору. Другими словами, передача данных является основным режимом работы коммутатора.
Во-вторых, управление передачей данных относится к настройкам и процессам, которые управляют и изменяют выбор, сделанный передающим уровнем коммутатора. Системный администратор может контролировать, какие интерфейсы включены и отключены, какие порты работают с какой скоростью, как связующее дерево блокирует некоторые порты, чтобы предотвратить циклы, и так далее. Так же важной частью этой статьи является управление устройством, осуществляемое через плоскость наблюдения (management plane). Плоскость наблюдения - это управление самим устройством, а не управление тем, что делает устройство. В частности, в этой статье рассматриваются самые основные функции управления, которые могут быть настроены в коммутаторе Cisco. В первом разделе статьи рассматривается настройки различных видов безопасности входа в систему. Во втором разделе показано, как настроить параметры IPv4 на коммутаторе, чтобы им можно было управлять удаленно. В последнем разделе рассматриваются практические вопросов, которые могут немного облегчить жизнь системного администратора.
Защита коммутатора через CLI
По умолчанию коммутатор Cisco Catalyst позволяет любому пользователю подключиться к консольному порту, получить доступ к пользовательскому режиму, а затем перейти в привилегированный режим без какой-либо защиты. Эти настройки заданы в сетевых устройствах Cisco по умолчанию и, если у вас есть физический доступ к устройству, то вы спокойно можете подключиться к устройству через консольный порт или USB, используя соответствующий кабель и соответственно производить различные настройки.
Однако не всегда имеется физический доступ к коммутатору и тогда необходимо иметь доступ к устройствам для удаленного управления, и первым шагом в этом процессе является обеспечение безопасности коммутатора так, чтобы только соответствующие пользователи могли получить доступ к интерфейсу командной строки коммутатора (CLI).
Настройка парольного доступа к коммутатору Cisco
В данной части рассматривается настройка безопасности входа для коммутатора Cisco Catalyst.
Защита CLI включает защиту доступа в привилегированный режим, поскольку из этого режима злоумышленник может перезагрузить коммутатор или изменить конфигурацию.
Защита пользовательского режима также важна, поскольку злоумышленники могут видеть настройки коммутатора, получить настройки сети и находить новые способы атаки на сеть.
Особенно важно, что бы все протоколы удаленного доступа и управления, чтобы IP-настройки коммутатора были настроены и работали.
Для того чтобы получить удаленный доступ по протоколам Telnet и Secure Shell (SSH) к коммутатору, необходимо на коммутаторе настроить IP-адресацию.
Чуть позже будет показано, как настроить IPv4-адресацию на коммутаторе.
В первой части статьи будут рассмотрены следующие вопросы защиты входа:
Защита пользовательского режима и привилегированного режима с помощью простых паролей;
Защита доступа в пользовательский режим с использованием локальной базы данных;
Защита доступа в пользовательский режим с помощью внешних серверов аутентификации;
Защита удаленного доступа с помощью Secure Shell (SSH);
Защита пользовательского и привилегированного режима с помощью простых паролей.
Получить полный доступ к коммутатору Cisco можно только через консольный порт.
В этом случае, настройки по умолчанию, позволяют получить доступ сначала к режиму пользователя, а затем можно перейти в привилегированный режим без использования паролей.
А вот по протоколам удаленного доступа Telnet или SSH получить доступ даже к режиму пользователя невозможно.
Настройки по умолчанию идут у совершенно нового коммутатора, но в производственной среде необходимо обеспечить безопасный доступ через консоль, а также включить удаленный вход через Telnet и/или SSH, чтобы была возможность подключаться ко всем коммутаторам в локальной сети.
Можно организовать доступ к сетевому оборудованию с использованием одного общего пароля.
Этот метод позволяет подключиться к оборудованию, используя только пароль - без ввода имени пользователя - с одним паролем для входа через консольный порт и другим паролем для входа по протоколу Telnet. Пользователи, подключающиеся через консольный порт, должны ввести пароль консоли, который был предварительно настроен в режиме конфигурации. Пользователи, подключающиеся через протокол Telnet, должны ввести пароль от Telnet, также называемый паролем vty, так называемый, потому что это режим конфигурации терминальных линий (vty). На рисунке 1 представлены варианты использования паролей с точки зрения пользователя, подключающегося к коммутатору.
Как видно из рисунка 1, на коммутаторах Cisco стоит защита привилегированного режима (enable) с помощью еще одного общего пароля, задаваемый командой enable password. Системный администратор, подключающийся к CLI коммутатора попадает в режим пользователя и далее, вводит команду enable.
Эта команда запрашивает у пользователя пароль входа в привилегированный режим; если пользователь вводит правильный пароль, IOS перемещает пользователя в привилегированный режим.
Пример 1. Пример входа в коммутатор из консоли, когда пароль консоли и пароль привилегированного режима были заранее установлены. Предварительно пользователь запустил эмулятор терминала, физически подключил ноутбук к консольному кабелю, а затем нажал клавишу Enter, чтобы войти в коммутатор.
(User now presses enter now to start the process. This line of text does not appear.)
User Access Verification
Password: cisco
Switch> enable
Password: cisco
Switch#
В примере показаны пароли в открытом виде, как если бы они были набраны в обычном текстовом редакторе (cisco), а также команда enable, которая перемещает пользователя из пользовательского режима в привилегированный режим (enable). В реальности же IOS скрывает пароли при вводе, чтобы никто не смог увидеть их.
Чтобы настроить общие пароли для консоли, Telnet и привилегированного режима (enable), необходимо ввести несколько команд. На рис. 2 показан порядок задания всех трех паролей.
На рисунке 2 показаны два ПК, пытающиеся получить доступ к режиму управления устройством. Один из ПК подключен посредством консольного кабеля, соединяющейся через линию console 0, а другой посредством Telnet, соединяющейся через терминальную линию vty 0 15. Оба компьютера не имеют Логинов, пароль для консоли и Telnet -cisco. Пользовательский режим получает доступ к привилегированному режиму (enable) с помощью ввода команды "enable secret cisco". Для настройки этих паролей не надо прилагать много усилий. Все делается легко. Во-первых, конфигурация консоли и пароля vty устанавливает пароль на основе контекста: для консоли (строка con 0) и для линий vty для пароля Telnet (строка vty 0 15). Затем в режиме консоли и режиме vty, соответственно вводим команды:
login
password <пароль задаваемый пользователем>
Настроенный пароль привилегированного режима, показанный в правой части рисунка, применяется ко всем пользователям, независимо от того, подключаются ли они к пользовательскому режиму через консоль, Telnet или иным образом. Команда для настройки enable password является командой глобальной конфигурации: enable secret <пароль пользователя>.
В старых версиях, для задания пароля на привилегированный режим, использовалась команда password. В современных IOS применяется два режима задания пароля: password и secret.
Рекомендуется использовать команду secret, так как она наиболее безопасна по сравнению с password.
Для правильной настройки защиты коммутатора Cisco паролями необходимо следовать по шагам, указанным ниже:
Шаг 1. Задайте пароль на привилегированный режим командой enable secret password-value
Шаг 2. Задайте пароль на доступ по консоли
Используйте команду line con 0 для входа режим конфигурирования консоли;
Используйте команду liassword liassword-value для задания пароля на консольный режим;
Используйте команду login для запроса пароля при входе по консоли;
Шаг 3. Задайте пароль на терминальные подключения vty (Telnet)
Используйте команду line vty 0 15 для входа режим конфигурирования терминальных линий. В данном примере настройки будут применены ко всем 16 терминальным линиям;
Используйте команду liassword liassword-value для задания пароля на режим vty;
Используйте команду login для запроса пароля при входе по Telnet
В Примере 2 показан процесс настройки, согласно вышеописанным шагам, а также установка пароля enable secret. Строки, которые начинаются с ! - это строки комментариев. Они предназначены для комментирования назначения команд.
! Enter global configuration mode, set the enable password, and also set the hostname (just because it makes sense to do so)
Switch# configure terminal
Switch(config)# enable secret cisco
Switch#(config)# line console 0
Switch#(config-line)# password cisco
Switch#(config-line)# login
Switch#(config-line)# exit
Switch#(config)# line vty 0 15
Switch#(config-line)# password cisco
Switch#(config-line)# login
Switch#(config-line)# end
Switch#
Пример 3 показывает результирующую конфигурацию в коммутаторе, выводимой командой show running-config. Выделенный текст показывает новую конфигурацию. Часть листинга было удалено, что бы сконцентрировать ваше внимание на настройке пароля.
Switch# show running-config
!
Building configuration...
Current configuration: 1333 bytes
!
version 12.2
!
enable secret 5 $1$OwtI$A58c2XgqWyDNeDnv51mNR.
!
interface FastEthernet0/1
!
interface FastEthernet0/2
!
! Several lines have been omitted here - in particular, lines for
! FastEthernet interfaces 0/3 through 0/23.
!
interface FastEthernet0/24
!
interface GigabitEthernet0/1
!
interface GigabitEthernet0/2
!
line con 0
password cisco
login
!
line vty 0 4
password cisco
login
!
line vty 5 15
password cisco
login
В следующей статье рассмотрим тему защиты доступа в пользовательском режиме с помощью локальных имен пользователей и паролей.
В этой статье вы познакомитесь с основами BGP и узнаете о его различных типах сообщений и состояниях.
Все статьи из цикла про BGP:
Построение маршрута протоколом BGP
Формирование соседства в BGP
Оповещения NLRI и политики маршрутизации BGP
Масштабируемость протокола BGP
Работа протокола BGP с IPv6
Полное руководство по BGP в PDF
Ох как мы любим PDF 🙃 Для вашего удобства, весь цикл статей по BGP (Border Gateway Protocol) мы "упаковали" в документ формата PDF.
Книга по BGP в PDF | 2.07 MB
Видео: Основы BGP за 7 минут
Обзор BGP
Давайте посмотрим правде в глаза - Border Gateway Protocol невероятно уникален, особенно когда мы сравниваем его с другими протоколами маршрутизации. Самое первое, что делает BGP таким уникальным, - это то, что он наш единственный внешний шлюзовой протокол (EGP), широко используемый сегодня. Мы знаем, что у нас есть Interior Gateway Protocols (IGPs), и похожий на OSPF, работающий внутри автономной системы. Но BGP - это EGP, а это означает, что он (как правило) будет принимать префиксы, которые находятся внутри автономной системы, и отправлять их в другие автономные системы.
На рисунке 1 показан пример топологии BGP.
Именно поэтому протокол BGP является протоколом, который обеспечивает функционирование сети. Интернет-провайдеры (ISP) могут использовать BGP для перемещения префиксной информации между другими Интернет-провайдерами. Однако уникальные характеристики BGP на этом не заканчиваются. Одна из вещей, которая очень уникальна в протоколе, заключается в том, что он формирует пиринги (*равноправный информационный обмен) точка-точка с другими спикерами BGP, и вы должны создавать эти пиринги вручную.
С протоколом пограничного шлюза (BGP) нет такой вещи, как автоматическое формирование соседства с целой кучей устройств на одном сегменте. Для каждого из устройств, с которыми BGP должен пиринговать, он делает это с помощью одного однорангового отношения, которое мы предпочитаем называть пирингом BGP.
Еще одно очень уникальное свойство заключается в том, что BGP - это протокол прикладного уровня. По общему признанию, большинство сетевых инженеров поспорили бы, что это протокол сетевого уровня – и они проиграли бы этот спор!
Как компонент прикладного уровня, BGP делает что-то блестящее. Он использует протокол управления передачей (TCP) для своих операций. Если мы рассмотрим EIGRP в качестве примера, то создателям пришлось приложить большие усилия, чтобы встроить надежность в сам протокол. Например, спикер EIGRP будет передавать многоадресные передачи, и, если это не сработает, он вернется к одноадресным передачам, чтобы попытаться обеспечить надежность.
С помощью Border Gateway Protocol разработчики решили не включать в протокол все эти типы контроля надежности. Они просто полагаются на чудесную надежность коммуникаций TCP. В частности, BGP использует TCP- порт 179.
Когда мы думаем о наших протоколах маршрутизации, мы знаем, что будет некоторое значение, которое будет служить метрическим значением для измерения расстояния. Например, в случае OSPF мы знаем, что метрикой является стоимость, а стоимость напрямую зависит от пропускной способности.
BGP не работает таким образом. Протокол BGP использует атрибуты, а не только одного показателя. Одним из главных атрибутов протокола BGP называется атрибута AS_PATH. Это список всех автономных систем (AS), которые префикс должен был передать на своем пути, скажем, в вашу автономную систему.
AS_PATH - это фактически запись всей информации о пути AS. Путь AS настолько важен для функции BGP, что протокол часто называют протоколом маршрутизации вектора пути. Обратите внимание, что это не протокол вектора расстояния (Distance Vector), а вектор пути (Path Vector). AS_PATH используется не только для определения наилучшего пути к месту назначения (т.е. более короткого пути AS), но и в качестве механизма предотвращения петель.
Когда автономная система видит свой собственный номер AS в AS_PATH, она очень обеспокоена тем, что в коммуникациях может быть петля. Что- то еще, что делает BGP невероятно уникальным, - это тот факт, что, когда мы формируем пиринги внутри автономной системы, они называются внутренними пирингами BGP, а правила, которым следуют, являются внутренними правилами BGP (IBGP).
Когда мы формируем пиринг между автономными системами, это называется протоколом внешнего пограничного шлюза (EBGP). (Примечание: в некоторых литературных источниках EBGP пишется как eBGP.) Помните, что причина, по которой BGP различает пиринг IBGP и пиринг EBGP, заключается в том, что эксплуатационные характеристики должны изменяться в зависимости от того, как выполняется пиринг. Например, мы заявили, что существует путь AS, который записывает автономные системы, которые передаются. Очевидно, что при пиринге EBGP, когда префикс передается от одного AS к другому AS, отправляющий AS должен поместить свою автономную систему в путь. Но с IBGP, префикс остается в AS, поэтому протокол BGP не обновляет значение AS. Вы можете вернуться к рисунку 1, чтобы увидеть эти различные типы пиринга в действии.
Таким образом, правила меняются, когда мы говорим о IBGP против EBGP, чтобы быть последовательным и безошибочными. И уникальные свойства BGP просто не заканчиваются на этом.
Типы сообщений BGP, форматы и соседние типы сообщений состояния соседства BGP
Многие люди описывают протокол пограничного шлюза (BGP) как чрезвычайно сложный протокол, но я не согласна с этим. Видите ли, установка политик BGP и контроль распространения префиксов внутри BGP-это может быть довольно сложно. Но сам протокол, хотя и уникален, в основном прост в своей работе.
В этом части статьи мы рассмотрим типы сообщений BGP. На рисунке 2 показаны различные типы сообщений BGP.
Запомните первый шаг. Когда два спикера BGP хотят сформировать пиринг, они будут полагаться на протокол управления передачей (TCP). И, конечно, мы знаем, что будет three-way handshake (трехстороннее рукопожатие) с TCP, чтобы начать этот надежный сеанс связи.
Что же происходит дальше? Так это то, что эти устройства будут обмениваться открытыми сообщениями. Открытое сообщение содержит очень важную информацию, основным компонентом которой является номер автономной системы однорангового узла. Это будет определять, является ли это пиринг IBGP или пиринг EBGP.
Когда происходит обмен открытыми сообщениями, то спикеры BGP далее начинают обмениваться сообщениями Keepalive. Это, простой механизм, чтобы убедиться, что другой прибор жив, счастлив и здоров, и что пиринг в состоянии up. После этого спикеры BGP получают обновления для совместного использования, называемое сообщением Update.
Если в какой-то момент времени что-то пойдет не так, спикеры BGP могут использовать простое сообщение Notification. Данное сообщение прерывает пиринг в результате ошибки, которая может произойти с BGP.
Одним из очень интересных типов сообщений BGP является тип сообщения Route Refresh (обновления маршрута). Хотя этот тип сообщений не был включен в исходный стандарт BGP, большинство наших основных сетевых вендоров поддерживают Route Refresh. Route Refresh позволяют соседям обновлять, скажем, информацию о маршруте BGP или даже обновлять вещи после довольно серьезной реконфигурации политики, не разрушая пиринг и не влияя на пиринг каким- либо большим негативным образом.
Рисунок 3 показывает эти типы сообщений в действии благодаря захвату Wireshark’ом обмена сообщениями BGP в нашем примере топологии из рисунка 1.
Форматы сообщений BGP
В этом части статьи мы еще больше узнаем об эксплуатационных характеристиках Border Gateway Protocol, более подробно рассмотрев типы сообщений BGP.
Каждый тип сообщения имеет заголовок BGP. Этот заголовок показан на рисунке 4. Вы видите, что заголовок BGP имеет большое поле маркера. Можно подумать, что это чрезвычайно важно. Он имеет размер 16 октетов. Как оказалось, это поле будет заполнено у всех.
Это связано с тем, что использование этого поля маркера было прописано в устаревшем стандарте. Первоначальная идея этого поля состояла в том, что его можно было бы использовать для обнаружения таких событий, как потеря синхронизации между двумя одноранговыми узлами, и также считалось, что это будет область, в которой может храниться аутентификационная информация.
Почему это поле вообще имеется в BGP? Иногда, в очень редком случае, когда необходимо иметь обратную поддержку с каким-то действительно старым устройством BGP, которое ожидает эту информацию из поля маркера.
Важными полями в заголовке, будут длина (Length) (то есть длина всего сообщения) и поля типа (Type). Поле Тип указывает, с каким типом сообщения BGP мы имеем дело.
Если, например, в этом поле 1, вы имеете дело с открытым (Open) сообщением BGP. Значение 2 указывает на сообщение об обновлении (Update). А 3 означает уведомление (Notification). Значение 4 будет иметь сообщение Keepalive. 5 указывает на необязательное Route Refresh.
То, что следует за информацией заголовка, конечно же, является данными, за одним важным исключением- это сообщение Keepalive. По определению, в сообщении Keepalive нет никаких данных.
Теперь я надеюсь вы понимаете, что, когда ваша система хочет сформировать BGP-пиринг с другим устройством, она собирается отправить открытое сообщение. На рисунке 5 показан формат этих сообщений.
Когда мы смотрим на формат открытого (Open) сообщения, мы замечаем, что там есть номер версии. Именно так BGP указывает на версию BGP, которую вы используете.
Ваша система также отправит свой номер AS в открытом сообщении. Это очень важно для такого поведения IBGP по сравнению с EBGP. Существует значение Hold Time. Что же такое Hold Time? Когда маршрутизатор, с которым вы хотите свериться, получает Open сообщение, он смотрит время удержания (Hold Time), смотрит на свое собственное настроенное Hold Time, а затем использует меньшее из двух значений. Hold Time должно быть либо нулевым, либо не менее трех секунд.
Есть поле BGP Identifier. Это Ваш BGP Router ID, и это уникальное значение, которое будет однозначно отличать вашу систему в пирингах BGP.
Наконец, у нас есть дополнительные параметры (Optional Parameter), которые можно задать с помощью открытого сообщения. Там есть необязательная длина параметра (Optional Parameter Length), а затем сами параметры, дающие дополнительную гибкость работы с протоколом.
Еще одно действительно важное сообщение, которое у нас есть, - это сообщение об обновлении (Update) BGP. На рисунке 6 показана эта структура сообщения.
Сообщение об обновлении BGP содержит индикатор длины отозванных маршрутов (Withdrawn Routes Length). Это гарантирует, что сообщение обновления является средством для маршрутов, которые будут удалены из таблицы BGP соседа. Примечание: затем в сообщение об обновлении вставляется список изъятых маршрутов.
Сообщение об обновлении содержит поля, которые используются для обмена информацией о префиксах сети с соседями и включают в себя очень важную атрибутивную информацию, связанную с префиксами. Помните, что эти атрибуты позволяют Вам принимать важные решения о том, как BGP будет фактически маршрутизировать информацию в сети.
Хорошо известный атрибут, о котором мы уже упоминали, - это путь. Вы помните, что это список автономных систем, которые префикс передал на своем пути по всей инфраструктуре BGP. AS Path будет примером атрибута, который должен быть в сообщении об обновлении, когда он используется для отправки префиксов. Там может быть много атрибутов, которые мы используем, и это является причиной для Total Path Attribute Length в сообщении об обновлении.
Сама информация о префиксе сети находится в поле NLRI. Это означает информацию о достижимости сетевого уровня (Network Layer Reachability Information). Вы можете вернуться к рисунку 3 и увидеть эти поля в реальном пакете, а также их содержимое.
Создатели BGP сделали гениальную вещь. Они создали протокол для передачи NLRI таким образом, чтобы он был гибким по мере изменения сетей и необходимости передачи новой информации. BGP создан для того, чтобы сразу же запускать для нас такие вещи, как IPv6. Он также может легко переносить префиксы VPN IPv4 внутри чего-то вроде MPLS VPN.
На рисунке 7 показаны поля сообщения уведомления (Notification).
Самое первое поле - это код ошибки (Error Code). Затем поле Подкод ошибки (Error Subcode). Эти поля дают нам общий тип ошибки, а затем еще больше информации. Например, если в Error Code у нас есть значение 3, а затем в Error Subcode у нас есть значение 3, это указывает на то, что существует сообщение об ошибке обновления.
Соседство BGP
Точно так же, как мы можем многое узнать о работе BGP, изучая сообщения BGP и их форматы, мы также можем многое узнать о BGP, изучая различные состояния, через которые проходит пиринг BGP. На самом деле, они имеют решающее значение при устранении неполадок. Когда вы проанализируете протокол BGP, вы не удивитесь, узнав, что существует множество встроенных механизмов для обеспечения стабильности.
Многие IGP спроектированы так, чтобы быть максимально быстро сходящимися. Это происходит потому, что в момент, когда происходит изменение внутри сети вашей организации, мы хотим sub-second сходимости других устройств, чтобы мы знали об этом изменении. BGP спроектирован по-другому. Таймеры имеют гораздо большую продолжительность, чем мы привыкли бы с нашим IGP, потому что мы хотим стабильности, жертвуя скоростью сходимости. В конце концов, BGP имеет дело с общедоступными таблицами маршрутизации интернета в развертываниях поставщиков услуг. Эти таблицы маршрутизации очень массивны. Нестабильность в этой среде приведет к катастрофе всего публичного Интернета.
Когда вы изучите состояние соседства BGP, вы поймете для чего это. Относительно большое число состояний соседства BGP, показанных на рисунке 8, свидетельствует о тщательных усилиях по обеспечению стабильности протокола маршрутизации.
Обратите внимание, что есть состояние простоя, когда устройство не инициирует ни одно из других состояний, и есть установленное состояние, когда оно полностью установлено со своим узлом. Что несколько удивительно, так это то, что есть все эти “промежуточные” состояния подключения, активного, открытого подтверждения (OpenConfirm) и активного.
Состояние — подключения-это состояние, в котором устройство BGP ожидает завершения TCP- соединения с соседним устройством.
В активном состоянии он пытается инициировать TCP - соединение со своим соседом. В состоянии OpenSent, как вы можете догадаться, он отправляет свое открытое сообщение и ждет ответа от своего соседа с его открытым сообщением. В режиме OpenConfirm, спикер BGP на самом деле ждет, Keepalive на основе успешного обмена открытыми сообщениями. Будем надеяться, что устройство BGP получит Keepalive. Если будет ошибка, он получит уведомление.
Используя в Cisco CLI специальные команды, можно узнать все о состоянии BGP. Пример 1 показывает использование команды show ip bgp summary для проверки соседнего состояния.
TPA1#show ip bgp summary
BGP router identifier 10.10.10.1, local AS number 100
BGP table version is 3, main routing table version 3
Neighbor V AS MsgRcvd MsgSent TblVer InQ QutQ Up/down State/PfxRcd
10.10.10.2 4 200 0 0 1 0 0 00:00:00 Idle
Обратите внимание на пример 1. Этот пиринг BGP находится в состоянии ожидания (параметр State/PfxRcd в состоянии Idle). Как только произойдет соединение значение IDLE заменится на 1 (Если ATL использует только один префикс с TPA 1).