Некоторые аспекты влияния сходимости протокола BGP на доступность сетевых ресурсов
•
0 likes•954 views
Тема презентации Александра Азимова, ведущего инженера по эксплуатации сети фильтрации трафика Qrator, представленной в рамках конференции HighLoad++ 25-26 октября 2010 г., относится к актуальной области администрирования на междоменном сетевом уровне — моделированию процесса сходимости протокола BGP. Данный тип моделирования активно применяется при разработке новых механизмов передачи сообщений BGP и при оценке скорости перестроения глобальной сети вследствие возникновения нештатных ситуаций. В рамках проведенного исследования были получены следующие оценки: • Время сходимости протокола BGP вследствие объявления нового маршрута BGP-маршрутизатором пропорционально диаметру графа сети относительно рассматриваемого маршрутизатора; • Время сходимости протокола BGP вследствие удаления маршрута BGP-маршрутизатором пропорционально гамильтонову пути в графе относительно рассматриваемого маршрутизатора. В рамках исследования был также проведен анализ работы механизма Flap Damping. Данный инструмент BGP разработан для обнаружения, локализации и минимизации влияния на сеть АС нестабильных участков сети. В качестве признака нестабильности участка сети используется «мигающий маршрут»: повторяющиеся объявления и удаления маршрута к некоторому префиксу за короткий интервал времени. Используя полученные оценки времени сходимости протокола BGP, была рассчитана вероятность возникновения «мигающего маршрута» в кольце BGP-маршрутизаторов вследствие единичного удаления маршрута. В соответствии с полученными результатами, был сделан вывод о негативном влиянии механизма Flap Damping на сходимость протокола BGP.
Recommended
More Related Content
Viewers also liked
Viewers also liked (12)
More from HLL
More from HLL (17)
Некоторые аспекты влияния сходимости протокола BGP на доступность сетевых ресурсов
- 1. Некоторые аспекты влияния сходимости протокола BGP на доступность сетевых ресурсов Александр Азимов <aa@highloadlab.com>
- 2. Автономные системы AS2 Многоинтерфейсные AS1 AS3 AS2 Транзитные AS1 AS3 AS2 Ограниченные AS1
- 3. Протокол BGP • Border Gateway Protocol (RFC 1771, 4271) • Де-факто стандартный протокол внешней маршрутизации • Дистанционно-векторный протокол • Политика маршрутизации • Набор атрибутов маршрутов • LOCAL_PREF • AS_PATH • …
- 4. Политика маршрутизации 100 100 AS2 LOCAL_PREF AS1 200 200 AS3 𝐴𝑆1 𝐴𝑆2 𝐴𝑆3 AS_PATH prepend 4 ↓ 𝐴𝑆1 𝐴𝑆2 𝐴𝑆2 𝐴𝑆2 𝐴𝑆2 𝐴𝑆3
- 5. Почему на уровне АС? АС в маршрутизации = материальная точка в физике Весь трафик к целевому префиксу будет идти одинаково для каждой АС
- 6. Чего мы хотим добиться? • Типизировать АС • Хостингам: выбор сервис провайдера • Reverse Traceroute • Моделирование механизмов самого BGP
- 7. Решаем в лоб Раскрасить граф АС AS2 AS1 AS3
- 8. Решаем в лоб Раскрасить граф АС Customers 2 AS2 AS1 AS3 Customers 3
- 9. Решаем в лоб Раскрасить граф АС Customers 2 AS2 AS4 AS1 AS3 Customers 3
- 10. Решаем в лоб Раскрасить граф АС Customers 2 200 AS2 200 100 AS4 Автономные системы > 35000 AS1 100 AS3 Ничего сказать нельзя! Customers 3
- 11. NP-полная задача для каждой АС Раскрасить граф АС Customers 2 200 AS2 200 100 AS4 Автономные системы > 35000 AS1 100 AS3 Customers 3
- 12. Политика маршрутизации 100 100 AS2 LOCAL_PREF AS1 200 200 AS3 𝐴𝑆1 𝐴𝑆2 𝐴𝑆3 AS_PATH prepend 4 ↓ 𝐴𝑆1 𝐴𝑆2 𝐴𝑆2 𝐴𝑆2 𝐴𝑆2 𝐴𝑆3
- 13. Политика маршрутизации 100 100 AS2 LOCAL_PREF AS1 200 200 AS3 𝐴𝑆1 𝐴𝑆2 𝐴𝑆3 AS_PATH prepend 4 ↓ 𝐴𝑆1 𝐴𝑆2 𝐴𝑆2 𝐴𝑆2 𝐴𝑆2 𝐴𝑆3 Избавиться от LOCAL_PREF = свести задачу к поиску минимального пути в графе
- 14. Формальная модель prefix: I Pref = 100 AS1 AS2 AS_PATH: 𝐴𝑆1 𝐴𝑆2 𝐴𝑆2 Prepend = 2 LOCAL_PREF: 100 Представим модель сети автономных систем, как ориентированный граф 𝐺 𝑉, 𝐸 : • V – автономные системы • 𝑎𝑠1 , 𝑎𝑠2 ∈ 𝐸 тогда и только тогда, когда АС 𝑎𝑠1 будет анонсировать маршрут к префиксу I BGP АС 𝑎𝑠2 • Вес дуги состоит из двух частей: • Prepend – политика AS_PATH АС 𝑎𝑠1 • Pref – политика LOCAL_PREF 𝑎𝑠2
- 15. Транзитные АС Пусть 𝐴𝑆𝑃𝑎𝑡ℎ – множество, состоящие из всех существующих значений атрибута маршрута BGP AS_PATH в текущий момент времени. Тогда признаком транзитной автономной системы будет: 𝑥 ∈ 𝐴𝑆𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑖𝑡 ↔ ∃𝑝𝑎𝑡ℎ ∈ 𝐴𝑆𝑃𝑎𝑡ℎ, ∃𝑖 < 𝑝𝑎𝑡ℎ : 𝑥 = 𝑝𝑎𝑡ℎ 𝑖
- 16. «Ядро» Интернета Множество транзитных АС неоднородно: • Пропускают только трафик клиентов • Имеют пиринговые отношения с соседями 1. 𝑃𝑒𝑒𝑟𝑠 0 = 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑖𝑡 2. 𝑃𝑒𝑒𝑟𝑠 𝑖 + 1 = 𝑥 ∈ 𝑃𝑒𝑒𝑟𝑠 𝑖 | ∃𝑝𝑎𝑡ℎ ∈ 𝐴𝑆𝑃𝑎𝑡ℎ, ∃𝑖 < 𝑗 < 𝑝𝑎𝑡ℎ : 𝑥 = 𝑝𝑎𝑡ℎ 𝑖 &𝑝𝑎𝑡ℎ 𝑗 ∈ 𝑃𝑒𝑒𝑟𝑠 𝑖 3. lim 𝑃𝑒𝑒𝑟𝑠 𝑖 = CORE 𝑖→∞
- 17. Пример нахождения CORE AS3 AS4 • 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑖𝑡 = *𝐴𝑆2 , 𝐴𝑆3 ,𝐴𝑆4 , 𝐴𝑆5 , 𝐴𝑆6 + AS2 AS5 AS1 AS6 AS7
- 18. Пример нахождения CORE AS3 AS4 • 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑖𝑡 = *𝐴𝑆2 , 𝐴𝑆3 ,𝐴𝑆4 , 𝐴𝑆5 , 𝐴𝑆6 + • 𝑃𝑒𝑒𝑟 1 = *𝐴𝑆3 , 𝐴𝑆4 , 𝐴𝑆5 + AS2 AS5 AS1 AS6 AS7
- 19. Пример нахождения CORE AS3 AS4 • 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑖𝑡 = *𝐴𝑆2 , 𝐴𝑆3 ,𝐴𝑆4 , 𝐴𝑆5 , 𝐴𝑆6 + • 𝑃𝑒𝑒𝑟 1 = *𝐴𝑆3 , 𝐴𝑆4 , 𝐴𝑆5 + AS2 AS5 • 𝑃𝑒𝑒𝑟 2 = *𝐴𝑆3 , 𝐴𝑆4 + = 𝐶𝑂𝑅𝐸 AS1 AS6 AS7
- 20. Свойства CORE Лемма Предел lim 𝑃𝑒𝑒𝑟𝑠 𝑖 существует и отличен от пустого множества. 𝑖→∞ • 𝐺 ′ 𝐸 ′ , 𝑉 ′ ≤ 𝐺 𝐸, 𝑉 : • ∀𝑣 ∈ 𝑉 ′ → 𝑣 ∈ 𝐶𝑜𝑟𝑒, • ∀ 𝑣1 , 𝑣2 ∈ 𝐸 ′ → max 𝑝𝑟𝑒𝑓 𝑣 𝑖 , 𝑣2 = 𝑝𝑟𝑒𝑓 𝑣1 , 𝑣2
- 21. Граф G 100 AS1 200 100 200
- 22. Граф G’ AS1 200 200 Теорема Для любой вершины в графе 𝐺 ′ существует путь из вершины Origin, при условии, что 𝐺 ′ ацикличен
- 23. Прикладное применение • Хостингам: выбор сервис провайдера • Reverse Traceroute • Обнаружение LOCAL_PREF циклов • Определение времени сходимости • Моделирование механизмов самого BGP
- 24. Выбор сервис провайдера Время сходимости Псевдо-транзитные АС 10 АС до CORE = До 5 минут AS3 задержки Больше хопов – медленнее AS2 соединение AS1 CORE
- 25. Выбор сервис провайдера Псевдо-транзитные АС Псевдо-многоинтерфейсные АС AS3 AS1 AS2 Являются ли AS1 и AS2 транзитными? AS4 AS3 многоинтерфейсная? CORE
- 26. Reverse Traceroute • АС – единая политика маршрутизации • Reverse Traceroute – знание, как к тебе идет трафик от других АС • Если знать, как идет трафик, можно его балансировать – profit!
- 27. LOCAL_PREF циклы AS3 AS4 100 200 AS2 AS5 AS7 AS1 AS6 200 100 • Причина сетевой нестабильности для целевого префикса • Создание постоянного «шума» из BGP сообщений • Замедление времени сходимости по всей сети АС
- 28. Переход к G’ AS3 AS4 200 AS2 AS5 AS1 AS6 200 • Причина сетевой нестабильности для целевого префикса • Создание постоянного «шума» из BGP сообщений • Замедление времени сходимости по всей сети АС
- 29. Время сходимости Рассматриваемые события: • Объявление маршрута к префиксу I автономной системой X • Удаление маршрута к префиксу I автономной системой Х 𝐸𝑇 𝑢𝑝 = 𝜃 𝑑 × 𝐸𝑡 𝑤𝑎𝑖𝑡 , где d – диаметр относительно вершины Х в графе G’ 𝐸𝑇 𝑑𝑜𝑤𝑛 = 𝜃 𝐷 × 𝐸𝑡 𝑤𝑎𝑖𝑡 , где D – длина гамильтонова пути относительно вершины Х в графе G
- 30. Система моделирования Критерии сравнения SSFNet NS-2 PRIME CBGP Разработанная система Реализация политик маршрутизации - - + + + Полнота стека BGP- решений +/- +/- + + + Модель передачи BGP Пакетный уровень Пакетный уровень Пакетный уровень В виде объектов В виде объектов сообщений Возможность моделирования сходимости BGP + + + - + маршрутизации Возможность распределенных вычислений + - + - + Масштабируемость + + - + +
- 31. Проверка распределений 𝑑 max 𝑋 × 𝐸(𝑡 𝑤𝑎𝑖𝑡 ) ≤ 𝐸𝑇 𝑢𝑝 ≤ 𝑑 max 𝑋 × 𝐸 𝑡 𝑤𝑎𝑖𝑡 + 𝑠 Объявление маршрута
- 32. Проверка распределений 𝐷1𝑚𝑎𝑥 𝑥 × 𝐸(𝑡 𝑤𝑎𝑖𝑡 ) ≤ 𝐸𝑇 𝑑𝑜𝑤𝑛 ≤ 𝐷 𝑚𝑎𝑥 𝑥 × 𝐸 𝑡 𝑤𝑎𝑖𝑡 + 𝑠 2 Удаление маршрута
- 33. Flap Damping Зачем? Снижение нагрузки на сеть BGP маршрутизаторов от нестабильных маршрутов, не оказывая влияния на время сходимости в стабильных участках сети.
- 34. Flap Damping AS2 AS4 Процесс удаления AS1 AS6 маршрута AS3 AS5
- 35. Flap Damping AS2 AS4 Процесс удаления AS1 Кто придет первым? AS6 маршрута AS3 AS5
- 36. Flap Damping
- 37. Flap Damping Вероятность появления мигающего маршрута в кольце маршрутизаторов длины n: 3 3 3 3 2× Ф 7× −Ф 2× , при 𝑛 четном, 2 × Ф 6 × −Ф , при 𝑛 нечетном 𝑛+1 𝑛+1 𝑛+1 𝑛+1
- 38. Flap Damping DoS? • Yes! • Не блокируется ни одним существующим расширением BGP
- 39. Данные для экспериментов • List of router registries http://www.irr.net/docs/list.html • BGP dumps http://www.ripe.net/projects/ris/rawdata.html Автономных систем: 36200 Транзитных систем: 5876 CORE: 1757 Prepends: 15722
- 40. Результаты • Разработана модель BGP маршрутизации • Сформулированы оценки времени сходимости протокола BGP • Разработана система моделирования для проверки теоретических оценок • Рассмотрены механизмы BGP LOCAL_PREF и Flap Damping и их влияние на доступность сетевых ресурсов • Предложен метод для построения Reverse Traceroute
- 42. Спасибо за внимание! Вопросы?