什麼是 BGP，為什麼 Internet 依賴它？

已發表: 2022-01-29
插入網絡交換機的以太網電纜的照片。
POP-泰國/Shutterstock.com

Facebook 於 2021 年 10 月 4 日停電 6 小時，人們爭先恐後地想知道到底發生了什麼。 部分答案在於互聯網的一個組成部分，稱為邊界網關協議或 BGP。

BGP到底是什麼？

最近的文章中使用了幾個非常恰當的比喻來解釋 BGP。 人們將其比作從空中交通管制員到不斷發展的互聯網地圖的一切。 它甚至被稱為“互聯網的膠帶”。 他們都很好。

BGP 是一種協議，它告訴數據請求他們需要採取什麼路徑才能到達服務器。 例如，如果您登錄 Facebook 或打開應用程序以提取您的提要，BGP 將引導您的數據包沿著最快的路線從 Facebook 的服務器檢索數據。

Cloudflare 將 BGP 描述為“互聯網的郵政服務”，因為它會為您的請求選擇最快、最有效的路線以到達其預期的服務器。 BGP 查看您的數據可以採用的所有可用路由，然後選擇它認為最好的路由。

通常，這意味著通過構成整個互聯網的自治系統來路由您的數據。 BGP 找出哪些系統相互通信，然後沿著它們之間的最快路徑發送您的數據，以便它可以到達正確的目的地。

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繼續郵局的比喻，互聯網上的每個自治系統就像郵局的一個分支。 即使您所在的城市可能有數千個郵箱，但每封郵件仍然必須經過郵局才能送達。

互聯網上的自治系統示例包括：

  • 互聯網服務提供商 (ISP)，如 Comcast、AT&T、Verizon 等。
  • 像 Facebook 這樣的公司
  • 其他大型組織，如政府或大學

為The Verge撰稿的 Mitchell Clark 將 BGP 比作不斷更新的地圖，將自治系統比作地圖上的島嶼。 由於互聯網上有太多“孤島”，無法在每個“孤島”之間建立橋樑，BGP 會告訴您這些橋已經在哪裡。

實際上有兩種類型的BGP：

  • 外部 BGP (eBGP) ：整個互聯網使用的協議。 在我們的郵局比喻中，這類似於國際航運。
  • 內部 BGP (iBGP) ：自治系統可以選擇用於在其自己的網絡中路由數據的內部 BGP 協議。 這類似於不同國家的郵件服務。

沒有必要設置 iBGP 來訪問更廣泛的互聯網的 eBGP，但是像大型科技公司這樣的一些自治系統無論如何都使用 iBGP 來路由內部流量。

BGP 和 DNS 如何協同工作？

BGP 使互聯網上的數據路由成為可能，這使得它成為將互聯網連接在一起的膠水或膠帶。 BGP 工作的部分方式是它為數據通告可行的路由。 如果 BGP 停止工作，這些路由將無法找到並從 Internet 上消失，因此數據無處可去。

這就是 Facebook 發生的事情的一部分。 Facebook 的基礎設施副總裁 Santosh Janardhan 在他的博客文章中這樣解釋了中斷的機制：

“我們較小的設施執行的一項工作是響應 DNS 查詢。 DNS 是互聯網的地址簿，可以將我們在瀏覽器中輸入的簡單 Web 名稱轉換為特定的服務器 IP 地址。 這些翻譯查詢由我們的權威名稱服務器回答，這些服務器本身佔用眾所周知的 IP 地址，而這些名稱服務器又通過稱為邊界網關協議 (BGP) 的另一種協議向互聯網的其餘部分發布。”

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換句話說，互聯網的域名系統 (DNS) 協議的功能類似於地址列表，而 BGP 是將郵件發送到這些房屋的郵政服務。 如果您有地址但沒有前往房屋的路線，則無法投遞郵件。

賈納爾丹繼續說：

“......如果 DNS 服務器本身無法與我們的數據中心通信，它們會禁用這些 BGP 廣告，因為這表明網絡連接不健康。 在最近的中斷中，整個骨幹網都停止運行，使得這些位置聲明自己不健康並撤回那些 BGP 廣告。 最終結果是我們的 DNS 服務器變得無法訪問，即使它們仍在運行。 這使得互聯網的其餘部分無法找到我們的服務器。”

BGP 是如何擾亂互聯網的

多種因素會影響您的數據通過互聯網地圖的路徑。 成本可能是其中之一，因為一些提供商會收取訪問其係統的費用。 互聯網本身不斷變化的性質是另一回事。

自治系統和網站可以完全從互聯網地圖中移動或刪除。 他們還可以更改或添加服務提供商——例如大學將 ISP 從 Comcast 切換到 AT&T。 BGP 必須定期更新數據可以採用的路由，以確保它們保持最新狀態，並且您的請求不會陷入死胡同，Wile E. Coyote 風格。

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自治系統始終運行 BGP 更新而不會發生意外。 但是當他們出錯時，他們可能會出錯。 Clark 在他們的文章中解釋說，由於 BGP 旨在快速從一個系統傳播到另一個系統，因此錯誤可能會產生連鎖反應，就像我們在 Facebook 看到的那樣。

修復錯誤

根據 Cloudflare 的說法，土耳其 ISP TTNet 在 2004 年的一次糟糕的 BGP 更新暫時將 TTNet 宣傳為互聯網上所有流量的最佳目的地。 這導致一整天的連接問題，直到問題得到解決。

此類事件表明了 BGP 的某些弱點，即構成整個互聯網的自治系統將隱含地相信 BGP 告訴他們的數據是最佳路徑。 雖然故障並不經常發生，但有些人認為需要讓 BGP 更安全。 然而，這種規模的更新將需要互聯網上的每個自治系統立即更新。 這意味著至少可以說，對協議進行重大更改將具有挑戰性。

BGP 只是使互聯網正常工作的幾個元素之一。 了解其基礎可以幫助您導航和了解未來的中斷和其他問題。

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