BGP با وضعیت پیوند (LS) و دلایل استفاده از BGP-LS

واقعیت دیگری که مخالف اجازه یک برنامه خارجی به دامنه های IGP است این است که کنترل اطلاعاتی که در دسترس برنامه است دشوار است. علاوه بر این، کنترل کننده می تواند با تزریق اطلاعات به پایگاه داده وضعیت پیوند (LSDB) بر مسیریابی تأثیر بگذارد. BGP با وضعیت پیوند (BGP-LS) می تواند با حمل اطلاعات وضعیت پیوند و در دسترس قرار دادن آن برای برنامه های خارجی، تمام مشکلاتی را که قبلاً ذکر کردیم حل کند. به عبارت دیگر، BGP-LS به عنوان یک پروتکل مسیریابی BGP، محاسبه وضعیت پیوند و تصمیم گیری برای ارسال استفاده نمی شود. این فقط برای حمل اطلاعات وضعیت پیوند از پروتکل های مسیریابی IGP استفاده می شود. برخی از مزایای BGP-LS واضح است، در حالی که برخی دیگر واضح نیستند. بیایید کمی عمیق تر به موضوع بپردازیم.

هنگامی که میلیون ها پیشوند نیاز به حمل و نقل دارند، BGP به خوبی مقیاس می شود. بنابراین، می تواند اطلاعات وضعیت پیوند IGP را نیز مقیاس کند. علاوه بر این، BGP گسترده است و در حال حاضر بخشی از زیرساخت ارائه دهندگان خدمات است، بنابراین پیاده سازی یک ویژگی جدید مشکل بزرگی نیست. تنظیم یک جلسه BGP بین کنترلر SDN و شبکه آسان است. BGP تنها پروتکلی است که کنترلر باید از آن پشتیبانی کند. بنابراین، نیازی به نگهداری هر دو IGP نیست. علاوه بر این، جلسات BGP بین کنترلر و بلندگوهای BGP می تواند چند هاپ باشد. بدون نیاز به اتصال مستقیم در نهایت، BGP-LS یک تبادل اطلاعات یک طرفه است. کنترلر اطلاعات توپولوژی را بازیابی می کند اما روی مسیریابی تاثیری ندارد. آخرین اما نه کم اهمیت، BGP مکانیسم های سیاستی گسترده ای برای کنترل تبادل اطلاعات و محافظت از شبکه دارد. بنابراین اپراتورها می توانند کنترل کنند که چه اطلاعاتی در دسترس برنامه قرار می گیرد.

BGP-LS در RFC7752 تعریف شده است. این مشخصات از دو بخش تشکیل شده است:

• پیوند BGP جدید برای وضعیت لایه شبکه اطلاعات قابلیت دسترسی – BGP-LS NLRI سه موجودیت را تعریف می کند – پیوندها، گره ها و پیشوندها. ما می توانیم توپولوژی IGP را با ترکیب اشیاء Node و Link بازسازی کنیم. اشیاء پیشوند IP اطلاعاتی در مورد دسترسی به شبکه ارائه می دهند.
• یک ویژگی مسیر BGP جدید (ویژگی BGP-LS) که ویژگی های پیوند، گره، و اشیاء پیشوند، مانند متریک IGP (شکل 1) را رمزگذاری می کند.

یک پیام به روز رسانی BGP حاوی ویژگی های MP_REACH_NLRI و BGP-LS در شکل 1 نشان داده شده است. به BGP-LS NLRI در داخل MP_REACH_NLRI توجه کنید. AFI 16388 و SAFI 71 برای اتصالات غیر VPN، اطلاعات گره و پیشوند استفاده می شود.

شکل 1 – ویژگی مسیر MP_REACH_NLRI با ویژگی مسیر AFI 16388 و SAFI71 و BGP-LS در پیام به‌روزرسانی BGP

نمای دقیق تر پیام به روز رسانی BGP در شکل 2 نشان داده شده است. چهار نوع BGP-LS NLRI وجود دارد:

• نوع 1 – گره NLRI
• نوع 2 – اتصال NLRI
• نوع 3 – پیشوند توپولوژی IPv4 NLRI
• نوع 4 – پیشوند توپولوژی IPv6 NLRI

شکل 2 – پیام به روز رسانی BGP (منبع)

بیایید نگاهی به توپولوژی شبکه بیاندازیم تا به ما در درک نحوه عملکرد BGP-LS کمک کند. OSPF روی روترهای IOS-XR-1 تا 3 اجرا می شود. پایگاه داده یکسان یک پایگاه داده وضعیت پیوند (LSDB) در همه گره های ناحیه 0 است. LSDB حاوی آدرس IP روتر و ویژگی های پیوند روتر است:

• شناسه روتر همسایه
• آدرس IP یک رابط محلی
• آدرس IP رابط راه دور
• آدرس زیر شبکه IP اتصال
• نشانگر پیوند IGP

همه روترها در OSPF منطقه 0 توپولوژی یکسانی دارند، بنابراین حداقل یک بلندگو BGP-LS در منطقه 0 مورد نیاز است. روتر IOS-XR1 (AS100) شرکت کننده در IGP اطلاعات را از IGP LSDB دریافت می کند و اطلاعات مربوط به توپولوژی IGP را توزیع می کند (نگاه کنید به). بالا) به کنترل کننده با استفاده از BGP NLRI. کنترلر کاربر اطلاعات توپولوژی است و به IOS-XR-1 متصل می شود.

شکل 3 – توپولوژی شبکه ساده با دو بلندگو BGP-LS در AS100 و یک ناحیه OSPF واحد 0

پیکربندی مربوطه برای OSPF و BGP-LS در شکل 4 نشان داده شده است. ما باید پیکربندی کنیم bgp-ls را منتشر کنید (IOS-XR) یا توزیع وضعیت اتصال (IOS-XE) در یک پیکربندی OSPF روی روتر سیسکو برای فعال کردن انتشار اطلاعات وضعیت پیوند از IGP به BGP. در مورد BGP، باید خانواده آدرس وضعیت پیوند را با دستور فعال کنیم آدرس-خانواده پیوند-حالت پیوند-حالت برای تبلیغ مسیرهای bgp-ls بین روتر IOS-XR-1 و کنترلر SDN. روترها توانایی خود را برای تبادل وضعیت پیوند NLRI با تبلیغات قابلیت (AFI 16388 / SAFI71) در یک پیام باز BGP (شکل 5) سیگنال می دهند.

شکل 4 – پیکربندی OSPF و BGP-LS در IOS-XR-1

شکل 5 – پیام باز BGP با قابلیت BGP-LS

نتیجه پایگاه داده BGP-LS گرفته شده در کنترلر SDN در شکل 6 نشان داده شده است.

شکل 6 – خروجی از پایگاه داده BGP-LS روی کنترلر SDN

از آنجایی که توپولوژی شبکه ما از سه گره IGP تشکیل شده است، سه پیشوند گره (Type-1) با شناسه های روتر – 1.1.1.1، 2.2.2.2 و 3.3.3.3 وجود دارد که گره ها را توصیف می کنند. آدرس IP بعدی 172.17.1.1 برای همه پیشوندهای گره است.

نمونه ای از پیشوند توصیفگر گره:

*> [V][O][I0x0][N[c100][b0.0.0.0][a0.0.0.0][r1.1.1.1]]
172.17.1.1

[V] – مسیر توصیف گر گره
[O] – گره OSPF
[b0.0.0.0] – شناسه bgp
[a0.0.0.0] – شناسه منطقه
[r1.1.1.1]]– شناسه روتر

سه پیوند نقطه به نقطه وجود دارد، بنابراین ما شش پیشوند توصیف کننده پیوند (3×2) (نوع 2) برای توصیف همه پیوندها داریم. هر توصیفگر نیمی از پیوند را نشان می دهد. ویژگی BGP-LS اطلاعات بیشتری در مورد اتصال ارائه می دهد، مانند متریک IGP، TE-metric، پهنای باند و غیره.

پیشوند توصیفگر پیوند زیر در شکل 7 نشان داده شده است. متریک IGP در ویژگی BGP-LS 1 است. پیشوند یک نیمه پیوند بین گره محلی 1.1.1.1 و گره راه دور 2.2.2.2 را توصیف می کند.

[E][O][I0x0][N[c100][b0.0.0.0][a0.0.0.0][r1.1.1.1]][R[c100][b0.0.0.0][a0.0.0.0][r2.2.2.2]][L[i172.16.0.1][n172.16.0.2]]

[E] – مسیر توصیفگر اتصال
[O] – گره OSPF
[N[c100][b0.0.0.0][a0.0.0.0][r1.1.1.1] – روتر گره محلی-ID 1.1.1.1.
[R[c100][b0.0.0.0][a0.0.0.0][r2.2.2.2]]– شناسه روتر گره راه دور 2.2.2.2
[L[i172.16.0.1][n172.16.0.2]]– آدرس لینک محلی 172.16.0.1 و IP پایان راه دور 172.16.0.2 است.

متریک پیشوند وضعیت اتصال را در زیر بررسی کنید:

Controller# show bgp link-state link-state NLRI [E][O][I0x0][N[c100][b0.0.0.0][a0.0.0.0][r1.1.1.1]][R[c100][b0.0.0.0][a0.0.0.0][r2.2.2.2]][L[i172.16.0.1][n172.16.0.2]]

شکل 7 – تأیید مسیر توصیفگر پیوند کنترلر

ده پیشوند در توپولوژی ما وجود دارد، بنابراین ده پیشوند توصیف کننده (نوع-3 برای IPv4) توسط یک گره خاص تبلیغ می شود.

IOS-XR-1: 1.1.1.1/32، 172.17.1.0/24، 172.16.0.0/24 و 172.16.1.0/24
IOS-XR-2: 2.2.2.2/32، 172.16.0.0/24، 172.16.2.0/24
IOS-XR-3: 3.3.3.3/24، 172.16.1.0/24، 172.16.2.0/24

[T4][O][I0x0][N[c100][b0.0.0.0][a0.0.0.0][r1.1.1.1]][P[o0x01][p172.16.1.0/24]]

[T] – پیشوند توصیف کننده مسیر
[O] – گره OSPF
[N[c100][b0.0.0.0][a0.0.0.0][r1.1.1.1]][P[o0x01][p172.16.1.0/24]]– پیشوند 172.16.1.0/24 توسط گره محلی 1.1.1.1 تبلیغ می شود.

یک پیشوند توپولوژی IPv4 ضبط شده که پیشوند 172.16.1.0/24 تبلیغ شده توسط 1.1.1.1 را توصیف می کند در شکل 8 نشان داده شده است.

شکل 8 – پیشوند توپولوژیکی IPv4 (نوع-3) BGP-LS NLRI

نتیجه

BGP-LS یک نمای انتزاعی از IGP ایجاد می کند و IGP را به خوبی مقیاس می دهد. برای سناریوهایی که هیچ راه دیگری برای انتقال توپولوژی IGP وجود ندارد و برنامه SDN به داده های بلادرنگ نیاز ندارد ایده آل است. بلندگوی BGP نباید به‌روزرسانی‌های کاربر همتا را بپذیرد و اپراتور باید از مکانیزمی برای محافظت از بلندگوی BGP در برابر حمله DDoS توسط کاربران استفاده کند. اپراتورهای شبکه همچنین باید اطمینان حاصل کنند که فقط کلاینت‌های مورد اعتماد برای بازیابی اطلاعات وضعیت پیوند و TE پیکربندی شده‌اند، زیرا کلاینت دید کاملی از توپولوژی شبکه IGP دریافت می‌کند.