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Was ist BGP und warum wird es verwendet?

Border Gateway Protocol (BGP) ist ein Protokoll, das verwendet wird, um Routing-Informationen zwischen verschiedenen autonomen Systemen (AS) im Internet auszutauschen. Im Wesentlichen bildet es das Rückgrat des Internets und bestimmt, wie verschiedene Netzwerke miteinander kommunizieren. Wenn Sie sich fragen, Was ist eine ASN?, haben Sie einen wichtigen Schritt getan, um das Funktionsprinzip von BGP zu verstehen. Denn BGP kündigt die Pfade zwischen ASNs an und ermöglicht die Weiterleitung des Datenverkehrs über diese Pfade.

Warum wird BGP verwendet?

• Skalierbarkeit: BGP ist so konzipiert, dass es mit der Größe und Komplexität des Internets umgehen kann.
• Richtlinienbasiertes Routing: BGP bietet Netzwerkadministratoren die Flexibilität, Routing-Richtlinien zu definieren und anzuwenden. Dies ermöglicht Vorgänge wie das Weiterleiten von Datenverkehr über bestimmte AS oder das Blockieren von Datenverkehr, der von bestimmten AS stammt.
• Redundanz und Zuverlässigkeit: BGP ermöglicht die Ankündigung mehrerer Pfade, sodass der Datenverkehr automatisch über einen anderen Pfad weitergeleitet wird, wenn ein Pfad ausfällt.
• Internetstandard: BGP ist ein weit verbreitetes und anerkanntes Routing-Protokoll im Internet.

Wichtiger Hinweis: BGP ist zwar kein Distanzvektorprotokoll, wird aber als Pfadvektorprotokoll betrachtet. Dies bedeutet, dass jede Routenankündigung eine Liste der AS enthält, die das Paket passieren muss. Auf diese Weise können Routing-Schleifen vermieden werden.

Wie funktioniert BGP?

BGP funktioniert durch den Aufbau von Nachbarschaftsbeziehungen. Ein BGP-Router stellt TCP-Verbindungen zu anderen BGP-Routern (Nachbarn) her und tauscht über diese Verbindungen Routing-Informationen (Präfixe und Attribute) aus. Diese ausgetauschten Informationen bilden die BGP-Routing-Tabelle. Der BGP-Router wählt anhand dieser Tabelle den besten Pfad aus und fügt diesen Pfad der Routing-Tabelle hinzu.

Grundlegende Schritte:

1. Aufbau einer Nachbarschaft (Peering): BGP-Router bauen über den TCP-Port 179 Nachbarschaftsbeziehungen auf. Diese Beziehung wird manuell konfiguriert.
2. Austausch von Routing-Informationen (Updates): Nachbarn senden sich gegenseitig Informationen über ihre eigenen Netzwerke und die Wege, um andere Netzwerke zu erreichen. Diese Informationen werden mit "BGP Update"-Nachrichten übertragen.
3. Auswahl des besten Pfads (Path Selection): BGP wählt anhand der empfangenen Routing-Informationen den besten Pfad aus. Diese Auswahl erfolgt anhand einer Reihe von Attributen (Gewichtung, Local Preference, AS-Pfadlänge usw.).
4. Aktualisierung der Routing-Tabelle: Der ausgewählte beste Pfad wird der Routing-Tabelle hinzugefügt und der Datenverkehr wird über diesen Pfad weitergeleitet.

Beispiel für eine BGP-Konfiguration (Cisco IOS):

router bgp 65001
 neighbor 192.168.1.2 remote-as 65002
 neighbor 192.168.1.2 update-source Loopback0
 network 10.0.0.0 mask 255.255.255.0

Diese Konfiguration konfiguriert einen Router mit der ASN 65001. Er baut eine BGP-Sitzung mit dem Nachbarn mit der IP-Adresse 192.168.1.2 (ASN 65002) auf. Updates werden über die Loopback0-Schnittstelle gesendet und das Netzwerk 10.0.0.0/24 wird angekündigt.

Wichtiger Hinweis: Die korrekte Konfiguration von BGP ist entscheidend für die Stabilität und Leistung des Netzwerks. Eine falsche Konfiguration kann zu Routing-Schleifen, Instabilität und Leistungsproblemen führen.

Was sind BGP-Attribute und wie werden sie verwendet?

BGP-Attribute sind Eigenschaften, die Routing-Informationen tragen und bei der Auswahl des besten Pfads verwendet werden. Verschiedene Attribute ermöglichen die Anwendung unterschiedlicher Routing-Richtlinien.

Grundlegende BGP-Attribute:

• Origin: Gibt die Quelle der Route an (IGP, EGP, Incomplete).
• AS Path: Enthält die Liste der ASse, die die Route durchläuft. Dieses Attribut hilft, Routing-Schleifen zu verhindern, und die Route mit dem kürzesten AS-Pfad wird bevorzugt.
• Next Hop: Gibt die nächste IP-Adresse an, die erreicht werden muss, um die Route zu erreichen.
• MED (Multi Exit Discriminator): Gibt an, welcher Punkt bevorzugt werden soll, wenn es mehrere Einstiegspunkte zum selben AS gibt.
• Local Preference: Gibt an, welche Route innerhalb eines AS zwischen Routern bevorzugt werden soll. Die Route mit der höheren Local Preference wird bevorzugt.
• Weight: Ein Cisco-spezifisches Attribut, das lokal konfiguriert wird. Die Route mit dem höchsten Gewicht wird bevorzugt.
• Community: Ermöglicht das Hinzufügen von Etiketten zu Routen. Diese Etiketten können bei der Anwendung von Routing-Richtlinien verwendet werden.

Beispiel für die Verwendung von Attributen:

Ein Unternehmen ist über zwei verschiedene Internet Service Provider (ISPs) mit dem Internet verbunden. Das Unternehmen möchte primär über ISP1 ins Internet gehen. In diesem Fall kann den Routen von ISP1 ein höherer Local Preference-Wert zugewiesen werden. Dadurch bevorzugen die BGP-Router innerhalb des Unternehmens die Routen, die von ISP1 kommen.

router bgp 65001
 neighbor 192.168.1.2 route-map SET-LOCAL-PREF in
!
route-map SET-LOCAL-PREF permit 10
 set local-preference 150

Diese Konfiguration weist den Routen, die von der Adresse 192.168.1.2 kommen, den Local Preference-Wert 150 zu.

Wichtiger Hinweis: Das korrekte Verständnis und die Konfiguration der BGP-Attribute sind entscheidend, um sicherzustellen, dass das Netzwerk wie gewünscht funktioniert. Eine falsche Konfiguration der Attribute kann zu unerwartetem Routing-Verhalten führen.

Wie wird eine BGP-Nachbarschaftsbeziehung (Peering) aufgebaut?

BGP-Peering ist eine TCP-Verbindung, die zwei BGP-Router herstellen, um Routing-Informationen miteinander auszutauschen. Diese Beziehung wird manuell konfiguriert und erfordert, dass beide Seiten korrekt konfiguriert sind.

Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Einrichtung einer BGP-Peering-Beziehung:

1. ASN-Bestimmung: Die ASN beider Seiten muss bestimmt werden. Wenn Sie noch keine ASN haben, können Sie sich in unserem ASN Wie man eine ASN erhält?-Leitfaden informieren.
2. IP-Adressen-Bestimmung: Die IP-Adressen, die beide Seiten für die Peering-Beziehung verwenden, müssen bestimmt werden. Diese IP-Adressen müssen direkt verbunden sein.
3. Konfiguration: Der BGP-Router wird auf beiden Seiten konfiguriert. Die Konfiguration umfasst die IP-Adresse und die ASN des Nachbarn.
4. Verifizierung: Es wird überprüft, ob die Peering-Beziehung hergestellt wurde. Dies kann mit dem Befehl "show ip bgp summary" erfolgen.

Beispiel für eine BGP-Peering-Konfiguration (Cisco IOS):

Router 1 (ASN 65001):

router bgp 65001
 neighbor 192.168.1.2 remote-as 65002
 neighbor 192.168.1.2 update-source Loopback0

Router 2 (ASN 65002):

router bgp 65002
 neighbor 192.168.1.1 remote-as 65001
 neighbor 192.168.1.1 update-source Loopback0

In dieser Konfiguration baut Router 1 eine BGP-Sitzung mit dem Nachbarn (ASN 65002) mit der IP-Adresse 192.168.1.2 auf. Router 2 baut eine BGP-Sitzung mit dem Nachbarn (ASN 65001) mit der IP-Adresse 192.168.1.1 auf. Beide Router senden Updates über die Loopback0-Schnittstelle.

Wichtiger Hinweis: Bei der Einrichtung einer Peering-Beziehung ist darauf zu achten, dass die IP-Adressen und ASNs korrekt konfiguriert sind. Außerdem ist es wichtig, dass die Firewall-Regeln so konfiguriert sind, dass sie BGP-Traffic zulassen.

Was ist ein BGP Route Reflector und warum wird er verwendet?

Ein BGP Route Reflector (RR) ist eine Lösung, die verwendet wird, um die Anzahl der BGP-Router innerhalb eines AS zu reduzieren und die Notwendigkeit eines vollständigen Netzes (Full Mesh) zu beseitigen. Ein vollständiges Netz bedeutet, dass jeder BGP-Router eine Peering-Beziehung mit allen anderen BGP-Routern aufbauen muss. In großen AS kann dies zu einer großen Anzahl von Peering-Beziehungen und einer hohen Verarbeitungslast führen.

Funktionsweise des Route Reflectors:

Der Route Reflector spiegelt (reflektiert) Routen, die er von anderen BGP-Routern (Clients) lernt, an andere Clients und Nicht-Clients (andere BGP-Router). Dadurch reicht es aus, wenn Clients nur eine Peering-Beziehung mit dem Route Reflector aufbauen.

Vorteile des Route Reflectors:

• Skalierbarkeit: Route Reflector erhöhen die Skalierbarkeit von BGP in großen AS.
• Einfache Verwaltung: Route Reflector vereinfachen die BGP-Konfiguration und erleichtern die Verwaltung.
• Ressourcenersparnis: Route Reflector reduzieren die Rechenlast auf Routern und sparen Ressourcen.

Beispiel für die Route Reflector Konfiguration (Cisco IOS):

router bgp 65001
 neighbor 192.168.1.2 remote-as 65001
 neighbor 192.168.1.2 route-reflector-client

Diese Konfiguration konfiguriert den Nachbarn mit der IP-Adresse 192.168.1.2 (innerhalb derselben ASN) als Route Reflector Client.

Wichtiger Hinweis: Die korrekte Positionierung und Konfiguration von Route Reflectoren ist entscheidend für die Leistung und Stabilität des Netzwerks. Eine falsche Konfiguration kann zu Routing-Schleifen und Instabilität führen.

Wie wird die BGP-Sicherheit gewährleistet?

Da BGP das Rückgrat des Internets bildet, ist seine Sicherheit von großer Bedeutung. Die Sicherung von BGP-Sitzungen hilft zu verhindern, dass böswillige Akteure Routing-Informationen manipulieren und den Netzwerkverkehr umleiten.

BGP-Sicherheitsmaßnahmen:

• MD5-Authentifizierung: Die MD5-Authentifizierung kann verwendet werden, um die Authentizität von Nachrichten zu gewährleisten, die zwischen BGP-Sitzungen gesendet werden. Dies verhindert, dass unbefugte Personen in BGP-Sitzungen eingreifen.
• Präfixfilterung: Router dürfen nur Präfixe ankündigen, für die sie autorisiert sind. Dies verhindert die Verbreitung falscher oder böswilliger Präfixankündigungen.
• Routenfilterung: Router dürfen nur Routen akzeptieren, für die sie autorisiert sind. Dies verhindert, dass falsche oder böswillige Routen in das Netzwerk gelangen.
• RPKI (Resource Public Key Infrastructure): RPKI ist ein System zur Überprüfung des Eigentums an IP-Adressen und ASNs. RPKI erhöht die Routing-Sicherheit, indem es die Gültigkeit von BGP-Präfixen überprüft.
• BGPsec (BGP Security): BGPsec ermöglicht die kryptografische Signierung und Validierung von BGP-Nachrichten. Dies erhöht die Sicherheit von BGP-Sitzungen erheblich.
• Überwachung und Beobachtung: BGP-Sitzungen und Routing-Informationen sollten kontinuierlich überwacht und anormale Situationen erkannt werden.

Beispiel für die MD5-Authentifizierungskonfiguration (Cisco IOS):

router bgp 65001
 neighbor 192.168.1.2 password MYSECRET

Diese Konfiguration konfiguriert die MD5-Authentifizierung mit dem Passwort "MYSECRET" für die BGP-Sitzung mit dem Nachbarn mit der IP-Adresse 192.168.1.2.

Wichtiger Hinweis: Die BGP-Sicherheit ist ein fortlaufender Prozess und sollte regelmäßig aktualisiert werden. Da neue Sicherheitsbedrohungen auftauchen, müssen möglicherweise neue Sicherheitsmaßnahmen ergriffen werden.

Häufige Probleme und Lösungen bei der BGP-Konfiguration

Die BGP-Konfiguration kann komplex sein und zu verschiedenen Problemen führen. Hier sind die häufigsten Probleme und mögliche Lösungen:

• Keine Nachbarschaftsbeziehung:
  • Ursachen: Falsche IP-Adresse, falsche ASN, Firewall-Blockierung, MD5-Authentifizierungsfehler.
  • Lösungen: Überprüfen Sie die IP-Adressen und ASNs, überprüfen Sie die Firewall-Regeln, konfigurieren Sie die MD5-Authentifizierung korrekt.
• Routen können nicht gelernt werden:
  • Ursachen: Präfixfilterung, Routenfilterung, AS-Pfadfilterung, Fehler bei der Routenreflektor-Konfiguration.
  • Lösungen: Überprüfen Sie die Filter, überprüfen Sie die AS-Pfadfilterung, überprüfen Sie die Routenreflektor-Konfiguration.
• Routing-Schleifen:
  • Ursachen: Falsche AS-Pfadkonfiguration, Fehler bei der Routenreflektor-Konfiguration.
  • Lösungen: Überprüfen Sie die AS-Pfadkonfiguration, überprüfen Sie die Routenreflektor-Konfiguration, verwenden Sie Schleifenvermeidungsmechanismen.
• Hohe CPU-Auslastung:
  • Ursachen: Viele Routen, häufige Routenaktualisierungen, komplexe Routen-Maps.
  • Lösungen: Reduzieren Sie die Anzahl der Routen, optimieren Sie die Routenaktualisierungen, vereinfachen Sie die Routen-Maps, rüsten Sie die Hardware auf.
• Speicherprobleme:
  • Ursachen: Viele Routen, unzureichender Speicher.
  • Lösungen: Reduzieren Sie die Anzahl der Routen, erhöhen Sie die Speichermenge.

Tipps zur Fehlerbehebung:

• Überprüfen Sie die BGP-Nachbarschaftsbeziehungen mit dem Befehl "show ip bgp summary".
• Überprüfen Sie die BGP-Routing-Tabelle mit dem Befehl "show ip bgp".
• Überwachen Sie die BGP-Aktualisierungen mit dem Befehl "debug ip bgp updates".
• Testen Sie die Verbindung mit den Befehlen "ping" und "traceroute".

BGP und Rechenzentren

BGP spielt auch eine wichtige Rolle bei der Beantwortung der Frage: Was ist ein modernes Rechenzentrum? Rechenzentren müssen mit hoher Bandbreite und geringer Latenz mit dem Internet verbunden sein. BGP ermöglicht es Rechenzentren, sich mit mehreren Internetdienstanbietern (ISPs) zu verbinden und den besten Weg auszuwählen. Darüber hinaus können Kunden, die den Was ist Co-Location?-Dienst nutzen, ihr eigenes ASN und ihre eigenen BGP-Konfigurationen verwenden, um sich in das Rechenzentrumsnetzwerk zu integrieren.

BGP-Anwendungsszenarien in Rechenzentren:

• Multi-Homing: Rechenzentren stellen eine Verbindung zu mehreren ISPs her, um Redundanz und hohe Verfügbarkeit zu gewährleisten. BGP leitet den Datenverkehr automatisch über den besten Pfad.
• Traffic Engineering: Rechenzentren können BGP-Attribute (MED, Local Preference) verwenden, um den Datenverkehr über bestimmte ISPs zu leiten. Dies kann verwendet werden, um Kosten zu optimieren oder die Leistung zu verbessern.
• Schutz vor DDoS-Angriffen: BGP kann verwendet werden, um DDoS-Angriffe zu erkennen und abzuschwächen. Beispielsweise kann es den Angriffsverkehr über verschiedene ISPs leiten, um das Rechenzentrumsnetzwerk zu schützen.

Beispiel aus der Praxis:

Ein E-Commerce-Unternehmen betreibt eine Website mit hohem Datenverkehrsaufkommen. Das Unternehmen hostet die Website in zwei verschiedenen Rechenzentren, um sicherzustellen, dass die Website jederzeit erreichbar ist. Jedes Rechenzentrum ist mit zwei verschiedenen ISPs verbunden. Das Unternehmen verwendet BGP, um den Datenverkehr automatisch über den besten Pfad zu leiten und sicherzustellen, dass die Website auch bei einem Ausfall in einem der Rechenzentren oder ISPs unterbrechungsfrei funktioniert.

BGP-Statistiken und -Vergleiche

Die folgenden Tabellen zeigen einige wichtige Statistiken zu BGP und Vergleiche verschiedener Routing-Protokolle.

Vergleich von Routing-Protokollen:

Wichtiger Hinweis: Angesichts der Komplexität und des Ressourcenverbrauchs von BGP sollte es nur verwendet werden, wenn es wirklich notwendig ist. In kleinen und mittelgroßen Netzwerken können einfachere Routing-Protokolle wie OSPF oder EIGRP bevorzugt werden.