ISP路由表分发中的AS与BGP

Posted 2020-08-23

原文出自【听云技术博客】：http://blog.tingyun.com/web/article/detail/1348

摘要

本文面向，初级网络工程师，数据挖掘工程师，涉及EGP(外部网关协议; Exterior Gateway Protocol),IGP(内部网关协议; Interior Gateway Protocol)两类协议，AS(自治系统;Autonomous System)构成，whois内容解析及部分RPSL(路由策略规范语言;Routing Policy Specification Language)语法，了解所谓的运营商库中的ISP到底是个什么鬼。资深运维玩家速速退散~_~

文中引用数据更新日期截止2016/12/10, 引用的部分链接来自wiki,需要**。

防混淆声明

再开始之前，由于不同书籍的出版时间及可信度的不同，在正文之前，对可能存在的错误定义进行更正及统一，本文所讲到的EGP及IGP指两类协议，并非某一个具体的算法。最早的[RFC 827]定义了一个叫EGP的协议，而此后相继使用了BGP(边界网关协议; Border Gateway Protocol),BGP4来替换该算法,现以扩展到可支持ipv6的BGP4+，在类别中，这3个算法均属于EGP这一类协议。另外，由于在新的RFC文档中，采用了Router一词，因此，有部分书籍将这两类协议翻译为ERP(外部路由协议; Exterior Router Protocol)和IRP(内部路由协议; Interior Router Protocol)，实际上，他们所指的其实是同一个意思。另外所有通过了中级资格证考试的读者可以跳到第三节以节省阅读时间。

从IGP开始聊

具体的算法不讲，本文重点不在这，只讲思想。

这类协议有很多种，例如RIP,IGRP,OSPF,IS-IS,EIGRP，这里就不一一翻译了，过度强调中文其实没什么意义，他们的区别主要还是在算法实现上不同，以及协议的链路距离指标不同，即链路距离产生的代价。最简单的RIP，路由器间两两互相通信，每个路由器并不了解这整个网络的拓扑，它们只向其他相邻的路由器报告自己的可达距离，超过并包括16及表示不可达(有些书籍从0开始定义可达距离，用来表示不需要经过路由器的内网距离)，并互相更新。

而OSPF和IS-IS是按链路状态来转发路由的，简而言之就是，用这俩协议的路由器存储着整个内部网络的路由拓扑，而RIP只知道一部分。OSPF相对于RIP的另外一个优点就是设置了路由传播代价，没错，就是在拓扑线上加点数字表示这条路好不好走，算一下开销再选择。

到了BGP

基本上还是和IGP同样的思想，怎么转之类的都差不多，搞个路由表啊之类的，但是为什么又单独搞了个协议呢，因为场景。这里涉及到一个自治系统的概念，大致意思就是，我自己内部的电脑能互相通信，即使不和外部通信，我也能玩联机游戏，大不了不上网。但是想接入互联网的话就的跟其他网络做一下通告，我是谁，我这个网有谁才能正确的向其他AS转发报文。这个时候就需要一个身份证来表示自己的身份，就是ASN(Autonomous System Number)，想要这个号码，就得掏钱买，IP也是。跟谁买呢？国际上的五大组织已经承包了这些东西。插入一张图来说明一切。

NIC表示Network Information Center(网络信息中心)前面的字母分别是非洲，亚太，拉丁美+加勒比地区

美帝和欧洲的名字很奇怪啊，特意查了整理如下

划分方法大概是照着这个来的吧(美帝战区图，咳咳，其实没啥关系)

在国家也可以向国家的分配机构申请(买)了，CNNIC，并且要求一个月内使用其申请的AS号与一家ISP互设BGP协议，3-6个月内与两家以上（包括两家）的ISP互设BGP协议[1]。因此我们就可以理解为什么百度(AS38365)，网易(AS45062)，均在各个ISP库的列表里出现了。

好的，说回为什么场景不同，目前来讲，全球互联的(存在BGP服务器通报的)骨干网IP前缀路由表共有72739条，通过链路状态协议同步路由表，时间略长也不合适。除了技术上的原因，这里面涉及很多复杂的政治问题和安全问题，比如在中国内部流通的流量就没有必要从外面跑。因此在AS的边界路由器上会设置很多规则，比如，允许来自AS1的网络包进入本网络不允许AS2的进入，或者允许来自AS1的4.0.0.0/8进入本网络，或者让购买了本网络带宽的其他AS优先进入，这里的设置语法后面讲。

最终的BGP需要找到一条能通的路由，而不是一条可以最短的。因此BGP采用的是路径向量选择协议(这里指类别，区别于RIP的距离向量协议和OSPF的链路状态协议)。

AS

关于定义和概念我们讲了这么多，还是直观点的好，我们来看一下中国联通骨干网(AS4837)它在全国范围内的ip地理位置分布(注意，这里的骨干网并非全球骨干网，即该AS并非一个根节点，在它之上还有其他AS作为他的提供商)

我们再来看神舟长城(AS9389)的ip地理位置分布, 神舟长城又是从中国联通购买服务(可能有些优化吧，具体的处理逻辑只能从策略上看了)。

跟踪一次AS转播，以www.google.com为例，在tracerouter得到的路由追踪信息中我们可以看到

每一个ip所在的CIDR为

一段请求，经过源AS中的路由，到达自治系统的边界路由器，被转发到了AS8100，又从AS8100的一个边界被路由到了另外一个边界路由，最终进入AS15169的内部域。注意，此处的Provider并不一定是专门的运营商Internet Service Provider，有些公司为了处理多个ISP入口的流量，申请了ASN。如果在流量逻辑上和上级ISP没有太多的出入，就没有必要申请一个ASN，就算使用了BGP协议，起源域也可以使用一个私有ASN如同私有IP一样进行连接，在IANA的规定中将[64512-65534][4200000000-4294967294]保留为私有ASN用于上述情况，其他保留ASN请访问官方网站。

那所有IP都有对应的ASN嘛？不是，因为不是所有的IP都选择接入互联网，如果我接入了那我就一定有ASN嘛？是的。在一个局域网玩游戏，自己设置IP，怎么设置都行，让大家能通信就好，但是如果你要和其他局域网玩，两个局域网的管理员就得互相商量一下，怎么设置IP，怎么通信，以此来更改路由器设置。如果想和全世界玩，就得服从人家的协议了。

在某些基于多协议标签交换中为了实现VPN之间的交流，同样也可以为VPN单独申请一个ASN，以区分彼此并进行路由[2]。

Whois信息

对于ASN的whois信息可能各个数据库的存储格式都有所不同，以RIPE的数据库为例子。下面是由RPSL语言所写的中国网通AS的信息

其中import就是AS的路由表导入规则

Import语法如下

import: from <peering-1> [action <action-1>]
            . . .
            from <peering-N> [action <action-N>]
            accept <filter>

意思就是说，从所有的from后米娜的peering导入符合filter规则的路由表，以上的import信息表示，接受所有来自AS701,A S11919, AS6453, AS9225, AS4134, AS4538, AS4789, AS9800, AS4799的路由表，并分别设置了100，120的优先级。

更细粒度的语法

import: from AS2
         action pref = 10;
         accept { 128.9.0.0/16 }

则表示，接受来自AS2的路由128.9.0.0/16

而export的语法类似

export: to <peering-1> [action <action-1>]
            . . .
            to <peering-N> [action <action-N>]
            announce <filter>

向所有符合filter的peer转发路由上面的例子之一则表示向AS4134转发AS9929,AS9812,AS9810,AS9813,AS9816,AS9819,AS17432,AS7639的路由。

对于其他路由协议，多协议路由协议，和协议间的反射路由的完整import和export语法如下：

import:[protocol <protocol-1>] [into <protocol-2>]
            from <peering-1> [action <action-1>]
            . . .
            from <peering-N> [action <action-N>]
            accept <filter>

  export:[protocol <protocol-1>] [into <protocol-2>]
            to <peering-1> [action <action-1>]
            . . .
            to <peering-N> [action <action-N>]
            announce <filter>

详细的解释请翻阅RFC[2622]文档.

BGP劫持

因为协议的特殊性，在计算路由路线时，通常在会合路由表中的所有ip前缀进行匹配，如果满足变长掩码的需求，就会把通过该路由将数据转发，如果存在相同的IP前缀，则找到一个ip块更小的路由，既掩码最长的那一个。攻击者通常会攻击边界路由器，使将错误的或者未经使用的ip前缀散发出去，将错误的路由信息广播至上级和其他对等体的路由表中，从而达到获取本不应该接受到的路由的数据消息。

就BGP本身而言，这种攻击很难从协议上进行更改，因为设计中虽然是建立在TCP之上，但是协议本身并没有验证数据源可靠与否的设计。唯一一个难点在于，边界路由的连接必须在物理上进行端口设置，而且BGP互换报文的TTL只有1，也就是必须在1秒之内建立连接才能进行下一步操作，比如，边界路由器RA和边界路由RB如果要互设BGP，那么必须在路由器的console中设置BGP会通过哪一个物理端口。因此，这种攻击服务器中如果有人为改动的话，是很难防范的。

2014年记录到的BGP劫持曾经拦截了比特币矿机到采矿器服务器的连接，将流量转移到了攻击者自己的矿池，就简简单单看着流量就收集了在当时价值8万美刀的比特币。

参考文献

http://www.rfc-editor.org/info/rfc827

http://www.rfc-editor.org/info/rfc1105

http://docstore.mik.ua/orelly/networking/tcpip/ch07_05.htm

http://docstore.mik.ua/orelly/networking/tcpip/ch07_04.htm

http://www.cnnic.net.cn/jczyfw/ipas/assq/201206/t20120612_26541.htm

http://www.iana.org/assignments/iana-as-numbers-special-registry/iana-as-numbers-special-registry.xhtml

http://baike.c114.net/view.asp?MPLS

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