什么是 BGP，为什么 Internet 依赖它？

已发表: 2022-01-29
插入网络交换机的以太网电缆的照片。
POP-泰国/Shutterstock.com

Facebook 于 2021 年 10 月 4 日停电 6 小时，人们争先恐后地想知道到底发生了什么。 部分答案在于互联网的一个组成部分，称为边界网关协议或 BGP。

BGP到底是什么？

最近的文章中使用了几个非常恰当的比喻来解释 BGP。 人们将其比作从空中交通管制员到不断发展的互联网地图的一切。 它甚至被称为“互联网的胶带”。 他们都很好。

BGP 是一种协议，它告诉数据请求他们需要采取什么路径才能到达服务器。 例如，如果您登录 Facebook 或打开应用程序以提取您的提要，BGP 将引导您的数据包沿着最快的路线从 Facebook 的服务器检索数据。

Cloudflare 将 BGP 描述为“互联网的邮政服务”，因为它会为您的请求选择最快、最有效的路线以到达其预期的服务器。 BGP 查看您的数据可以采用的所有可用路由，然后选择它认为最好的路由。

通常，这意味着通过构成整个互联网的自治系统来路由您的数据。 BGP 找出哪些系统相互通信，然后沿着它们之间的最快路径发送您的数据，以便它可以到达正确的目的地。

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继续邮局的比喻，互联网上的每个自治系统就像邮局的一个分支。 即使您所在的城市可能有数千个邮箱，但每封邮件仍然必须经过邮局才能送达。

互联网上的自治系统示例包括：

  • 互联网服务提供商 (ISP)，如 Comcast、AT&T、Verizon 等。
  • 像 Facebook 这样的公司
  • 其他大型组织，如政府或大学

为The Verge撰稿的 Mitchell Clark 将 BGP 比作不断更新的地图，将自治系统比作地图上的岛屿。 由于互联网上有太多“孤岛”，无法在每个“孤岛”之间建立桥梁，BGP 会告诉您这些桥已经在哪里。

实际上有两种类型的BGP：

  • 外部 BGP (eBGP) ：整个互联网使用的协议。 在我们的邮局比喻中，这类似于国际航运。
  • 内部 BGP (iBGP) ：自治系统可以选择用于在其自己的网络中路由数据的内部 BGP 协议。 这类似于不同国家的邮件服务。

没有必要设置 iBGP 来访问更广泛的互联网的 eBGP，但是像大型科技公司这样的一些自治系统无论如何都使用 iBGP 来路由内部流量。

BGP 和 DNS 如何协同工作？

BGP 使互联网上的数据路由成为可能，这使得它成为将互联网连接在一起的胶水或胶带。 BGP 工作的部分方式是它为数据通告可行的路由。 如果 BGP 停止工作，这些路由将无法找到并从 Internet 上消失，因此数据无处可去。

这就是 Facebook 发生的事情的一部分。 Facebook 的基础设施副总裁 Santosh Janardhan 在他的博客文章中这样解释了中断的机制：

“我们较小的设施执行的一项工作是响应 DNS 查询。 DNS 是互联网的地址簿，可以将我们在浏览器中输入的简单 Web 名称转换为特定的服务器 IP 地址。 这些翻译查询由我们的权威名称服务器回答，这些服务器本身占用众所周知的 IP 地址，而这些名称服务器又通过称为边界网关协议 (BGP) 的另一种协议向互联网的其余部分发布。”

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换句话说，互联网的域名系统 (DNS) 协议的功能类似于地址列表，而 BGP 是将邮件发送到这些房屋的邮政服务。 如果您有地址但没有前往房屋的路线，则无法投递邮件。

贾纳尔丹继续说：

“......如果 DNS 服务器本身无法与我们的数据中心通信，它们会禁用这些 BGP 广告，因为这表明网络连接不健康。 在最近的中断中，整个骨干网都停止运行，使得这些位置声明自己不健康并撤回那些 BGP 广告。 最终结果是我们的 DNS 服务器变得无法访问，即使它们仍在运行。 这使得互联网的其余部分无法找到我们的服务器。”

BGP 是如何扰乱互联网的

多种因素会影响您的数据通过互联网地图的路径。 成本可能是其中之一，因为一些提供商会收取访问其系统的费用。 互联网本身不断变化的性质是另一回事。

自治系统和网站可以完全从互联网地图中移动或删除。 他们还可以更改或添加服务提供商——例如大学将 ISP 从 Comcast 切换到 AT&T。 BGP 必须定期更新数据可以采用的路由，以确保它们保持最新状态，并且您的请求不会陷入死胡同，Wile E. Coyote 风格。

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自治系统始终运行 BGP 更新而不会发生意外。 但是当他们出错时，他们可能会出错。 Clark 在他们的文章中解释说，由于 BGP 旨在快速从一个系统传播到另一个系统，因此错误可能会产生连锁反应，就像我们在 Facebook 看到的那样。

修复错误

根据 Cloudflare 的说法，土耳其 ISP TTNet 在 2004 年的一次糟糕的 BGP 更新暂时将 TTNet 宣传为互联网上所有流量的最佳目的地。 这导致一整天的连接问题，直到问题得到解决。

此类事件指出了 BGP 的某些弱点，即构成整个互联网的自治系统将隐含地信任 BGP 告诉它们的最佳数据路由。 虽然故障并不经常发生，但有些人认为需要让 BGP 更安全。 然而，这种规模的更新将需要互联网上的每个自治系统立即更新。 这意味着至少可以说，对协议进行重大更改将具有挑战性。

BGP 只是使互联网正常工作的几个元素之一。 了解其基础可以帮助您导航和了解未来的中断和其他问题。

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