- 동일한 AS 내에 있는 출발지와 목적지 사이에서 패킷을 라우팅할 때, 패킷이 전송되는 경로는 AS 내부 라우팅 프로토콜에 의해 결정
- 패킷이 여러 AS를 통과하도록 라우팅 할 때는 자율 시스템 간 라우팅 프로토콜이 필요
- 모든 AS들은 경계 게이트웨이 프로토콜(Border Gateway Protocol, BGP)이라는 라우팅 프로토콜을 사용
- BGP는 수천 개의 ISP들을 연결하는 프로토콜
- 분산형 비동기식 프로토콜
1. BGP의 역할
- 목적지가 AS 외부에 있는 경우에 필요
- 패킷이 특정한 목적지 주소를 향해서가 아니라 CIDR(Classless In-ter-Domain Routing) 형식으로 표현된, 주소의 앞쪽 접두부(prefix)를 향해 포워딩됨
- prefix는 서브넷이나 서브넷의 집합
AS 간 라우칭 프로토콜로서 BGP가 라우터에게 제공하는 수단
- 이웃 AS로부터 도달 가능한 서브넷 접두부 정보를 얻음
- 각 서브넷이 자신의 존재를 인터넷 전체에 알릴 수 있도록 함
- 서브넷 주소 접두부로의 "가장 좋은" 경로를 결정
- 라우터는 BGP의 경로 결정 프로시저를 수행
2. BGP 경로 정보 알리기
- 각 AS에서 각각의 라우터들은 게이트웨이 라우터 또는 내부 라우터
- 게이트웨이 라우터: AS 경계에 있는 라우터로서 다른 AS들에 있는 하나 또는 여러 개의 라우터와 직접 연결됨 (ex. 1c)
- 내부 라우터: 자신의 AS 내에 있는 호스트 및 라우터와만 연결 (ex. 1a)
BGP 연결(BGP connection)
- BGP에서 라우터의 쌍들은 포트 번호가 179이고 반영구적인 TCP 연결을 통해 라우팅 정보를 교환
- 이 TCP 연결을 통해 모든 BGP 메시지가 전송
외부 BGP (external BCP, eBGP) 연결
- 2개의 AS에 걸친 BGP 연결
내부 BGP (internal BGP, iBGP) 연결
- 같은 AS 내의 라우터 간 BGP 연결
- 보통 서로 다른 AS에 속하는 게이트웨이 라우터들을 직접 연결하는 링크에는 eBGP 연결이 존재
- 각각의 AS 내부 라우터 간에는 iBGP 연결이 존재
- iBGP 연결은 물리적인 링크와 항상 일치하지는 않음
- 도달 가능성 정보를 전파하기 위해서는 iBGP, eBGP 모두 사용
3. 최고의 경로 설정
- 주어진 라우터에서 목적지 서브넷까지 많은 경로가 있을 때
용어
- 라우터가 BGP 연결을 통해 주소 prefix를 알릴 때 몇몇 BGP 속성(attribute)을 함께 포함함
- BGP의 용어로서의 경로(route)는 주소 prefix와 그 속성을 함께 말함
중요한 속성 2가지
- AS-PATH
- 알림 메시지를 통과하는 AS들의 리스트를 담음
- 메시지의 루프를 감지하고 방지하기 위해 활용
- NEXT-HOP
- AS-PATH를 시작하는 라우터 인터페이스의 IP 주소
예시
- AS1에서 AS2를 통과하여 x로 가는 ‘AS2 AS3 x’ 경로의 NEXT-HOP 속성은 라우터 2a의 왼쪽 인터페이스의 IP 주소
- AS1에서 AS2를 우회하여 x로 가는 ‘AS3 x’ 경로의 NEXT-HOP 속성은 라우터 3d의 맨 왼쪽 인터페이스의 IP 주소
-> AS1의 각 라우터는 프리픽스 x로 가는 2개의 BGP 경로를 알게 됨라우터 2a의 맨 왼쪽 인터페이스의 IP 주소; AS2 AS3; x
라우터 3d의 맨 왼쪽 인터페이스의 IP 주소; AS3; x
뜨거운 감자 라우팅(Hot Potato Routing)
(가능한 모든 경로 중에서) 경로 각각의 시작점인 NEXT-HOP 라우터까지의 경로 비용이 최소가 되는 경로 선택
라우터 포워딩 테이블에 AS 외부의 목적지를 추가하는 과정
- 여러 게이트웨이를 통해 서브넷 x에 도달할 수 있다는 사실을 AS 간 프로토콜로부터 알게 됨
- 각 게이트웨이까지의 최소 비용 경로를 정하기 위해 AS 내부 프로토콜을 통해 얻은 라우팅 정보를 이용함
- 뜨거운 감자 라우팅: 가장 적은 비용의 게이트웨이를 선택
- 포워딩 테이블로부터 최소 비용 게이트웨이로의 인터페이스 I를 결정한 후 포워딩 테이블에 (x, I)를 추가
- 전체 경로 중에서 오로지 자신의 AS 내부 비용만 줄이려는 이기적인 알고리즘
- 한 AS 내 2개의 라우터가 동일한 목적지 주소에 대해 각기 다른 AS 경로를 선택할 수도 있음
경로 선택 알고리즘
- 실제 BGP는 뜨거운감자 라우팅을 포함하는 더 복잡한 알고리즘을 사용
- 하나의 목적지에 대해 2개 이상의 경로가 존재한다면 BGP는 하나의 경로가 남을 때까지 다음의 제거 규칙을 계속 수행
- 지역 선호도(local prefer-ence) 가 경로에 할당되고 가장 높은 지역 선호 값을 가진 경로가 선택됨
- 최고 지역 선호 값을 가진 경로가 여러 개 있다면 이들 중에서 최단 AS-PATH를 가진 경로가 선택됨
- 만약 이 규칙이 경로 선택을 위한 유일한 규칙이라면, BGP는 경로 결정을 위해 DV 알고리즘을 사용하고, 여기서 거릿값으로는 AS 홉 수를 사용함
- (같은 최고 지역 선호 값 및 같은 AS-PATH 길이를 가진) 모든 남은 경로들에 대해 뜨거운 감자 라우팅을 수행하여 NEXT-HOP 라우터까지의 거리가 가장 가까운 경로가 선택
- 만일 아직도 하나보다 많은 경로가 남아 있다면 라우터는 BGP 식별자를 사용하여 경로를 선택
4. IP 애니캐스트(anycast)
- BGP는 AS 간 라우팅 외에도 IP 애니캐스트 서비스를 구현하는 데 활용됨
- 많은 애플리케이션에서 (1) 같은 콘텐츠를 지리적으로 분산된 다른 많은 서버에 복제하고, (2) 각 사용자를 가장 가까운 서버의 콘텐츠로 접근하게 하려고 하는 경우 복제된 컨텐츠를 가진 가장 가까운 서버를 알려주는 것이 바람직함
- IP 애니캐스트 설정 단계에서 CDN 사업자가 자신의 서버 여러 대에 동일한 IP 주소를 할당하고 표준 BGP를 활용하여 이 주소를 서버 각각으로부터 알림
- 각 라우터는 라우팅 테이블을 설정하면서 BGP 경로 선택 알고리즘을 수행하여 해당 IP 주소로의 최고의 경로를 골라냄
- 이러한 최초의 BGP 주소 알림 단계 이후에 CDN는 콘텐츠 배포를 할 수 있음
- 사용자가 비디오를 요청하면 CDN은 사용자가 어디에 위치해 있든 상관없이 지리적으로 분산되어 있는 서버들이 공통적으로 사용하는 IP 주소를 사용자에게 돌려줌
- 사용자가 그 주소로 요청을 보내면 인터넷 라우터는 그 요청 패킷을 BGP 경로 선택 알고리즘이 정의한 가장 ‘가까운’ 서버로 전달함
5. 라우팅 정책
- AS 라우팅 정책은 최단 AS-PATH나 뜨거운 감자 라우팅 같은 모든 고려사항보다 우선시됨
- W,X,Y: 사용자 접속 ISP
- A,B,C: 백본 제공자 네트워크 라고 가정
ISP 접속 네트워크로 들어오는 모든 트래픽은 그 네트워크를 목적지로 해야만 하고, ISP 접속 네트워크에서 나가는 트래픽은 그 네트워크 안에서 생성된 것이어야만 함
- W,Y: 액세스 ISP
- X: 서로 다른 두 제공자를 통해 네트워크의 다른 부분들과 연결되어 있으므로 다중 홈 액세스 ISP
- X는 이웃인 B와 C에게 자기 자신을 제외하고는 다른 어떤 목적지로도 경로가 없다고 알림으로써 액세스 ISP의 역할을 함
- 백본 ISP 사이의 경로 결정 방법에 대한 표준은 없지만, ISP 백본 네트워크를 통해 흐르는 트래픽은 해당 ISP의 고객 네트워크를 출발지로 하거나 목적지로 해야 하는 것이 대략적인 규칙
6. 조각 맞추기: 인터넷에서의 존재 획득
- 공개 웹서버, 메일 서버, DNS 서버를 포함한 많은 서버들이 있다고 가정
- 지역 ISP와 계약하여 인터넷 연결을 해야함
- 지역 ISP는 특정 범위의 IP 주소를 제공
- 물리적 연결, IP 주소 범위를 가지면 서버 및 네트워킹 장치들에 IP 주소를 할당
- 회사의 도메인 이름을 얻기 위해 인터넷 등록 기관과 계약해야 함
- 웹 서버 IP 주소를 검색할 수 있도록 DNS 서버에 웹서버의 호스트 이름과 IP 주소의 사상 항목을 포함시켜야 함
- 전 세계의 외부인이 웹 서버에 접근하기 위해서는 라우터가 BGP를 통해 IP 주소 접두부 24 비트를 알고 있어야 함
