Корпоративные сети →Теория→Основы сетей

Масштабируемость протокола BGP

Увеличить масштаб

Март 28, 2020 Мерион Нетворкс

12 минут чтения

В этой статье мы рассмотрим механизмы масштабируемости BGP и связанные с ними концепции.

Предыдущие статьи цикла про BGP:

1. Основы протокола BGP
2. Построение маршрута протоколом BGP
3. Формирование соседства в BGP
4. Оповещения NLRI и политики маршрутизации BGP

Механизмы масштабируемости BGP

Истощение доступных автономных системных номеров явилось проблемой точно так же, как было проблемой для интернета истощение IP-адресов. Чтобы решить эту проблему, инженеры обратились к знакомому решению.

Они обозначили диапазон номеров AS только для частного использования. Это позволяет вам экспериментировать с AS конструкцией и политикой, например, в лаборатории и использовать числа, которые гарантированно не конфликтуют с интернет-системами.

Помните, что число AS-это 16-разрядное число, допускающее до 65 536 чисел AS. Диапазон для частного использования: 64512-65535.

Еще одним решением проблемы дефицита, стало расширение адресного пространства имен. Было утверждено пространство, представляющее собой 32-разрядное число.

В течение длительного времени, с точки зрения масштабируемости, одноранговые группы Border Gateway Protocol считались абсолютной необходимостью. Мы настраивали одноранговые группы для уменьшения конфигурационных файлов. Так же мы настраивали одноранговые группы для повышения производительности.

Преимущества производительности были нивелированы с помощью значительно улучшенных механизмов, сейчас. Несмотря на это, многие организации все еще используют одноранговые группы, поскольку они поняты и легки в настройке.

Появились в BGP одноранговые группы для решения нелепой проблемы избыточности в BGP конфигурации. Рассмотрим простой (и очень маленький) пример 1. Даже этот простой пример отображает большое количество избыточной конфигурации.

Пример 1: типичная конфигурация BGP без одноранговых групп

ATL1(config)#router bgp 200
ATL1( config-router)#neiqhbor 10.30.30.5 remote-as 200    
ATL1( config-router)#neiqhbor 10.30.30.5 update- source lo0 
ATL1( config= router)#neiqhbor 10.30 .30.5 password S34Dfr112s1WP 
ATL1(config-router)#neiqhbor 10.40.40.4 remote-as 200
ATL1( config-router)#neiqhbor 10.40.40 .4 update- source lo0
ATL1(config-router)#neiqhbor 10.40.40.4 password S34Dfr112s1WP

Очевидно, что все команды настройки относятся к конкретному соседу. И многие из ваших соседей будут иметь те же самые характеристики. Имеет смысл сгруппировать их настройки в одноранговую группу. Пример 2 показывает, как можно настроить и использовать одноранговую группу BGP.

Пример 2: одноранговые группы BGP

ATL2 (config)#router bgp 200
ATL2 (config-router)#neighbor MYPEERGR1 peer-group
ATL2 (config-router)#neighbor MYPEERGR1 remote-as 200 
ATL2 (config-router)#neighbor MYPEERG1l update-source lo0 
ATL2(config-router)#neighbor MYPEERGRl next-hop-self
ATL2 (config-router)#neighbor 10.40.40 .4 peer-group MYPEERGR1
ATL2 (config-router)#neighbor 10.50.50 .5 peer-group MYPEERGR1

Имейте в виду, что, если у вас есть определенные настройки для конкретного соседа, вы все равно можете ввести их в конфигурацию, и они будут применяться в дополнение к настройкам одноранговой группы. Почему же так часто использовались одноранговые группы? Они улучшали производительность. Собственно говоря, это и было первоначальной причиной их создания.

Более современный (и более эффективный) подход заключается в использовании шаблонов сеансов для сокращения конфигураций. А с точки зрения повышения производительности теперь у нас есть (начиная с iOS 12 и более поздних версий) динамические группы обновлений. Они обеспечивают повышение производительности без необходимости настраивать что-либо в отношении одноранговых групп или шаблонов.

Когда вы изучаете одноранговую группу, вы понимаете, что все это похоже на шаблон для настроек. И это позволит вам использовать параметры сеанса, а также параметры политики. Что ж, новая и усовершенствованная методология разделяет эти функциональные возможности на шаблоны сессий и шаблоны политики.

Благодаря шаблонам сеансов и шаблонам политик мы настраиваем параметры, необходимые для правильной установки сеанса, и помещаем эти параметры в шаблон сеанса. Те параметры, которые связаны с действиями политик, мы помещаем в шаблон политики.

Одна из замечательных вещей в использовании этих шаблонов сеансов или политик, а также того и другого, заключается в том, что они следуют модели наследования. У вас может быть шаблон сеанса, который выполняет определенные действия с сеансом. Затем вы можете настроить прямое наследование так, чтобы при создании другого наследования оно включало в себя вещи, созданные ранее. Эта модель наследования дает нам большую гибкость, и мы можем создать действительно хорошие масштабируемые проекты для реализаций BGP.

Вы можете использовать шаблоны или одноранговые группы, но это будет взаимоисключающий выбор. Так что определитесь со своим подходом заранее. Вы должны заранее определиться, что использовать: использовать ли устаревший подход одноранговых групп или же использовать подход шаблонов сеанса и политики. После выбора подхода придерживайтесь его, так как, использовать оба подхода одновременно нельзя.

Теперь можно предположить, что конфигурация для шаблонов сеансов будет довольно простой, и это так. Помните, прежде всего, все что мы делаем здесь и сейчас, относится к конкретной сессии. Поэтому, если мы хотим установить timers, нам нужно установить remote-as – и это будет считается параметром сеанса.

Например, мы делаем update source. Мы настраиваем eBGP multihop. Все это имеет отношение к текущему сеансу, и именно это мы будем прописывать в шаблоне сеанса. Обратите внимание, что мы начинаем с создания шаблона. Поэтому используем команду template peer-session, а затем зададим ему имя. И тогда в режиме конфигурации шаблона можем настроить наследование, которое позволит наследовать настройки от другого однорангового сеанса. Можем установить наш remote-as как и/или update source. После завершения, мы используем команду exit-peer-session, чтобы выйти из режима конфигурации для этого сеанса. Пример 3 показывает конфигурацию шаблона сеанса.

Пример 3: Шаблоны сеансов BGP

ATL2#conf t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. 
ATL2 (config)#router bgp 200
ATL2 (config-router)#template peer- session MYNAME
ATL2 (config-router-stmp)#inherit peer- session MYOTHERNAME
ATL2 (config- router-stmp )#remote-as 200
ATL2(config-router-stmp )#password MySecrectPass123
ATL2 (config-router-stmp )#exit-peer-session
ATL2 (config-router)#neiqhbor 10.30.30 .10 inherit peer-session MYNAME
ATL2 (config-router)#end
ATL2#

Это простой пример настройки соседства с помощью оператора neighbor и использования наследования однорангового сеанса. Затем присваивается имя однорангового сеанса, созданного нами для нашего шаблона сеанса. Это соседство наследует параметры сеанса.

Помните, что, если вы хотите сделать дополнительную настройку соседства, можно просто присвоить соседу IP-адрес, а затем выполнить любые настройки вне шаблона однорангового сеанса, которые вы хотите дать этому соседу. Таким образом, у вас есть та же гибкость, которую мы видели с одноранговыми группами, где вы можете настроить индивидуальные параметры для этого конкретного соседа вне шаблонного подхода этого соседства.

Вы можете подумать, что шаблоны политик будут иметь сходную конструкцию и использование с шаблонами сеансов, и вы будете правы. Помните, что если ваши шаблоны сеансов находятся там, где мы собираемся настроить параметры, которые будут относиться к сеансу BGP, то, конечно, шаблоны политик будут храниться там, где мы храним параметры, которые будут применяться к политике.

Пример 4 показывает настройку и использование шаблона политики BGP.

Пример 4: Шаблоны политики BGP

ATL2#conf t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. 
ATL2 (config)#router bgp 200
ATL2(config-router)#template peer-policy MYPOLICYNAME
ATL2 (config-router-ptmp )#next-hop-self
ATL2 (config-router-ptmp )#route-map MYMAP out
ATL2 (config-router-ptmp )#allowas-in
ATL2 (config-router-ptmp )#exit-peer-policy
ATL2 (config-router)#neighbor 10.40.40.10 remote-as 200
ATL2 (config-router)#neighbor 10.40.40.10 inherit peer-policy MYNAME
ATL2 (config-router)#end 
ATL2#

Да, все эти параметры, которые мы обсуждали при изучении манипуляций с политикой, будут тем, что мы будем делать внутри шаблона политики. Однако одним из ключевых отличий между нашим шаблоном политики и шаблоном сеанса является тот факт, что наследование здесь будет еще более гибким.

Например, мы можем перейти к семи различным шаблонам, от которых мы можем непосредственно наследовать политику. Это дает нам еще более мощные возможности наследования с помощью шаблонов политик по сравнению с шаблонами сеансов.

Опять же, если мы хотим сделать независимые индивидуальные настройки политики для конкретного соседа, мы можем сделать это, добавив соответствующие команды соседства.

Благодаря предотвращению циклов и правилу разделения горизонта (split-horizon rule) IBGP, среди прочих факторов, нам нужно придумать определенные решения масштабируемости для пирингов IBGP. Одним из таких решений является router reflector.

Рис. 1: Пример топологии router reflector

Конфигурация router reflector удивительно проста, поскольку все это обрабатывается на самом router reflector (R3). Клиенты route reflector – это R4, R5 и R6. Они совершенно не знают о конфигурации и настроены для пиринга IBGP с R3 как обычно. Пример 5 показывает пример конфигурации router reflector. Обратите внимание, что это происходит через простую спецификацию клиента router reflector.

Пример 5: BGP ROUTE REFLECTOR

R3#configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
 R3 (config)#router bgp 200
R3 (config-router)#neighbor 10.50.50.10 remote -as 200
R3 (config-router)#neighbor 10.50.50.10 route-reflector-client
R3 (config-router)#end	
R3#		

Route reflector автоматически создает значение идентификатора (ID) кластера для кластера, и это устройство и эти клиенты будут частью того, что мы называем кластером route reflector. Cisco рекомендует разрешить автоматическое назначение идентификатора кластера для идентификации клиента. Это 32-разрядный идентификатор, который BGP извлекает из route reflector.

Магия Route reflector заключается в том, как меняются правила IBGP. Например, если обновление поступает от клиента Route reflector (скажем, R4), то устройство R3 «отражает» это обновление своим другим клиентам (R5 и R6), а также своим неклиентам (R1 и R2). Это обновление происходит даже при том, что конфигурация для IBGP значительно короче полной сетки пирингов, которая обычно требуется.

А теперь что будет, если обновление поступит от не клиента Route reflector (R1)? Route reflector отправит это обновление всем своим клиентам Route reflector (R4, R5 и R6). Но тогда R3 будет следовать правилам IBGP, и в этом случае он не будет отправлять обновление через IBGP другому не клиенту Route reflector (R2).

Чтобы решить эту проблему, необходимо будет создать пиринг от R1 к устройству R2 с помощью IBGP. Или, можно добавить R2 в качестве клиента Route reflector R3.

Есть еще один способ, которым мы могли бы решить проблему с масштабируемостью IBGP- это манипулирование поведением EBGP. Мы делаем это с конфедерациями. Вы просто не замечаете, что конфедерации используются так же часто, как Route reflector. И причина состоит в том, что они усложняют нашу топологию, и делают поиск неисправностей более сложным. На рис. 2 показан пример топологии конфедерации.

Рисунок 2: Пример топологии конфедерации

Мы имеем наш AS 100. Для создания конфедерации необходимо создать небольшие субавтономные системы внутри нашей основной автономной системы. Мы их пронумеруем с помощью, номеров автономных систем только для частного использования.

Что мы имеем, когда манипулируем поведением eBGP, что бы имеет конфедерацию EBGP пирингов? Это позволяет нам установить пиринги между соответствующими устройствами, которые хотим использовать в этих автономных системах. Как вы можете догадаться, они не будут следовать тем же правилам, что и наши стандартные пиринги EBGP. Еще один важный момент заключается в том, что все это для внешнего неконфедеративного мира выглядит просто как единый AS 100.

Внутри мы видим реальные AS, и конфедеративные отношения EBGP между ними. Помимо устранения проблемы разделения горизонта IBGP, что же меняется с пирингами конфедерации EBGP? В следующем прыжке поведение должно измениться. Следующий прыжок не меняется тогда, когда мы переходим от одной из этих небольших конфедераций внутри нашей АС к другой конфедерации.

Вновь добавленные атрибуты обеспечивают защиту от цикла из-за конфедерации. Атрибут AS_confed_sequence и AS_confed_set используются в качестве механизмов предотвращения циклов.

Пример 6 показывает пример частичной настройки конфедерации BGP.

R3#configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. 
R3 (config)#router bgp	65501
R3(config-router)#bgp confederation identifier 100
R3 (config-router)#bgp confederation peers 65502
R3 (config-router)#neighbor 10 .20.20.1 remote-as 65502
R3 (config-router)#end 
R3#

Иногда возникает необходимость применения общих политик к большой группе префиксов. Это делается легко, если вы помечаете префиксы специальным значением атрибута, называемым сообществом (community). Обратите внимание, что сами по себе атрибуты сообщества ничего не делают с префиксами, кроме как прикрепляют значение идентификатора. Это 32-разрядные значения (по умолчанию), которые мы можем именовать, чтобы использовать дополнительное значение.

Вы можете настроить значения сообщества таким образом, чтобы они были значимы только для вас или значимы для набора AS. Вы также можете иметь префикс, который содержит несколько значений атрибутов сообщества. Кроме того, можно легко добавлять, изменять или удалять значения сообщества по мере необходимости в вашей топологии BGP.

Атрибуты сообщества могут быть представлены в нескольких форматах. Более старый формат выглядит следующим образом:

• Decimal - 0 to 4294967200 (в десятичном)
• Hexadecimal – 0x0 to 0xffffffa0 (в шестнадцатеричном)

Более новый формат:

• AA:NN

AA - это 16-битное число, которое представляет ваш номер AS, а затем идет 16-битное число, используемое для задания значимости своей политике AS. Таким образом, вы можете задать для AS 100 100:101, где 101- это номер внутренней политики, которую вы хотите применить к префиксам.

Есть также хорошо известные общественные значения. Это:

• No-export - префиксы не объявляются за пределами AS. Вы можете установить это значение, когда отправляете префикс в соседний AS. чтобы заставить его (соседний AS) не объявлять префикс за собственные границы.
• Local-AS - префиксы с этим атрибутом сообщества никогда не объявляются за пределами локального AS
• No-advertise - префиксы с этим атрибутом сообщества не объявляются ни на одном устройстве

Эти хорошо известные атрибуты сообщества просто идентифицируются по их зарезервированным именам.

Есть также расширенные сообщества, которые также можно использовать. Они предлагают 64-битную версию для идентификации сообществ! Задание параметров осуществляется настройкой TYPE:VALUE. Выглядит оно следующим образом:

• 65535:4294967295

Как вы можете догадаться, мы устанавливаем значения сообщества, используя route maps. Пример 7 показывает пример настроек. Обратите внимание, что в этом примере также используется список префиксов. Они часто используются в BGP для гибкой идентификации многих префиксов. Они гораздо более гибки, чем списки доступа для этой цели.

Пример 7: Установка значений сообщества в BGP

R3#configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
R3(config)#ip prefix-list MYLIST permit 172.16.0.0/16 le 32
R3(config)#route-map SETCOMM permit 10
R3(config-route-map)#match ip address prefix-list MYLIST
R3(config-route-map)#set community no-export
R3(config-route-map)#route-map SETCOMM permit 20
R3(config)#router bgp 100
R3(config-router)#neighbor 10.20.20.1 route-map SETCOMM out
R3 (config-router)#neighbor 10.20.20.1 send-community
R3(config-router)#end
R3#