OSPF против BGP: выбор подходящего протокола маршрутизации

Open Shortest Path First (OSPF) и Border Gateway Protocol (BGP) являются ключевыми протоколами маршрутизации, регулирующими интернет-трафик и предоставляющими маршрутизаторам необходимые правила для определения оптимальных путей передачи данных. При выборе между OSPF и BGP крайне важно понимать ключевые различия, чтобы выбрать подходящий протокол маршрутизации. Давайте рассмотрим различия между BGP и OSPF, чтобы помочь вам принять обоснованное решение.

Что такое сетевой протокол OSPF?

Определение OSPF в сетях

Протокол Open Shortest Path First (OSPF), разработанный Internet Engineering Task Force (IETF), является протоколом внутреннего шлюза (IGP) с отслеживанием состояния каналов, который специализируется на маршрутизации пакетов в пределах заданной автономная система (AS). Протокол Open Shortest Path First работает как протокол маршрутизации по состоянию каналов, используя подробную информацию о состоянии сетевых каналов для вычисления оптимальных маршрутов и принятия обоснованных решений о маршрутизации. Как описано в RFC 2328, OSPF версии 2 был разработан специально для сетей IPv4, тогда как OSPF версии 3, определенный в RFC 2740, предназначен для IPv6.

Принцип работы протокола маршрутизации Open Shortest Path First

Ниже описаны основные принципы работы протокола OSPF (Open Shortest Path First):

Инициализация для установки исходной информации о портах:

Когда маршрутизатор инициализируется или сеть изменяется (например, при изменении линий связи или добавлении/удалении маршрутизаторов), соответствующие маршрутизаторы генерируют Объявления о состоянии каналов (LSA). Эти LSA будут описывать информацию о состоянии каналов.

Обмен информацией о состоянии каналов между маршрутизаторами посредством механизма лавинной рассылки:

Маршрутизаторы используют механизм лавинной рассылки для обмена LSA. С одной стороны, каждый маршрутизатор отправляет данные LSA всем непосредственно подключенным маршрутизаторам OSPF. С другой стороны, маршрутизаторы получают LSA от соседних маршрутизаторов OSPF и соответствующим образом обновляют свои базы данных.

Создание стабильной базы данных топологии области:

Протокол маршрутизации OSPF постепенно сходится посредством механизма лавинной рассылки, формируя стабильную базу данных, отражающую топологию области. На этом этапе каждый маршрутизатор хранит копию этой базы данных, содержащую сведения о взаимосвязях между маршрутизаторами и каналами внутри области.

Создание таблицы маршрутизации:

Маршрутизаторы на основе своих копий базы данных топологии области используют алгоритм поиска кратчайшего пути для расчета и формирования индивидуальных таблиц маршрутизации. Эти таблицы маршрутизации содержат оптимальные пути к различным пунктам назначения в сети, позволяя маршрутизаторам динамически выбирать наиболее эффективные пути для передачи данных.

Что такое протокол пограничного шлюза (BGP)?

Определение протокола маршрутизации BGP

Что такое BGP? Протокол граничного шлюза (BGP) — это протокол маршрутизации, предназначенный для обмена информацией о достижимости сетевого уровня (NLRI) между доменами маршрутизации. Эти домены, часто называемые автономными системами (AS), управляются независимо различными административными организациями. Поскольку контроль соответствующих доменов маршрутизации осуществляется раздельно, эти домены обычно называют автономными системами (AS). В современном Интернете широко используется огромная сеть взаимосвязанных автономных систем, управляемых интернет-провайдерами (ISP). Первоначальные версии BGP-1, BGP-2 и BGP-3 были разработаны для обмена информацией о доступных маршрутах между AS, установления путей распространения между доменами AS, предотвращения петель маршрутизации и применения политик маршрутизации на уровне AS. Текущей и наиболее широко используемой версией является BGP-4.

Принцип работы BGP в сетях

BGP работает как стандартизированный протокол внешнего шлюза, обеспечивающий обмен маршрутной информацией между автономными системами (AS) в Интернете. Маршрутизаторы BGP устанавливают пиринговые отношения: внутренние (iBGP) в рамках одной AS или внешние (eBGP) с маршрутизаторами в разных AS. Обмениваясь объявлениями о маршрутах, маршрутизаторы BGP передают информацию о лучших путях к определённым назначениям с учётом таких атрибутов, как путь AS, следующий переход и локальное предпочтение. Протокол использует процесс принятия решений для выбора оптимального пути на основе этих атрибутов, позволяя маршрутизаторам принимать обоснованные решения о маршрутизации. Кроме того, протокол маршрутизации BGP поддерживает такие функции, как агрегирование и фильтрация маршрутов, что способствует эффективному управлению таблицами маршрутизации и повышению безопасности сети.

BGP обеспечивает стабильность и масштабируемость инфраструктуры маршрутизации Интернета. BGP поддерживает множество политик маршрутизации и гибкий выбор маршрутов, а также может взаимодействовать с OSPF, IS-IS и BFD. Архитектура BGP способствует постепенной сходимости маршрутов в ответ на изменения сети, сводя к минимуму перебои в текущей передаче данных. Несмотря на свою эффективность, протокол маршрутизации BGP сталкивается с проблемами безопасности, что привело к разработке расширений, таких как BGPsec, для решения таких проблем, как перехват маршрутов, и повышения общей безопасности протокола.

OSPF и BGP: в чем разница?

Сложность настройки OSPF и BGP

Настройка OSPF и BGP предполагает разные уровни сложности. Open Shortest Path First, являясь протоколом внутреннего шлюза, обычно используется внутри автономной системы (AS) и требует настройки областей, маршрутизаторов и подсетей каналов связи. С другой стороны, протокол маршрутизации BGP является протоколом внешнего шлюза, используемым для соединения различных автономных систем, а его настройка включает установление пиринговых отношений, политик маршрутизации и атрибутов. Сложность OSPF заключается в управлении внутренними структурами сети, тогда как сложность BGP связана с междоменной маршрутизацией и применением политик.

Различия в скорости сходимости между BGP и OSPF

Скорость сходимости означает скорость, с которой протокол маршрутизации адаптируется к изменениям в сети. OSPF известен быстрой сходимостью в пределах автономной системы, оперативно адаптируясь к отказам каналов связи и изменениям топологии. В отличие от него, скорость сходимости BGP обычно ниже. Медленная сходимость BGP обусловлена тем, что он устанавливает отношения между соседями, исходя из предположения о доступности через протокол IGP. Сходимость в BGP происходит только после завершения сходимости базового протокола IGP.

Топологические различия между этими двумя протоколами маршрутизации

Топологические различия между OSPF и BGP обусловлены их различными вариантами использования. Протокол Open Shortest Path First работает в пределах одной автономной системы, организуя сеть в области, каждая из которых имеет свою топологию. Такая иерархическая структура обеспечивает эффективную маршрутизацию внутри AS. BGP, предназначенный для объединения различных AS, использует более плоскую и взаимосвязанную топологию для облегчения маршрутизации между доменами. Понимание этих топологических различий имеет решающее значение для сетевых архитекторов при выборе между OSPF и BGP.

Ресурсные требования OSPF и BGP в компьютерных сетях

Требования к ресурсам протоколов Open Shortest Path First и Border Gateway Protocol в компьютерных сетях различаются в зависимости от их конструкции и эксплуатационных требований. OSPF обычно требует больше памяти и вычислительных ресурсов внутри автономной системы из-за подробной базы данных и частых обновлений. BGP, уделяющий больше внимания стабильности междоменной маршрутизации, может требовать большей пропускной способности для передачи маршрутной информации между AS. Кроме того, BGP также учитывает масштабируемость таблицы маршрутизации BGP и предъявляет определенные требования к производительности устройств.

Чтобы помочь вам лучше понять различия между OSPF и BGP, в следующей таблице приведены некоторые из этих различий.

Протокол маршрутизации BGP и протокол маршрутизации OSPF: как выбрать?

Теперь, когда мы сформировали базовое представление о протоколах Open Shortest Path First и Border Gateway Protocol, следующим важным шагом становится определение того, когда и как выбирать между этими двумя протоколами маршрутизации.

Тип сети

При выборе между BGP и OSPF одним из ключевых факторов является характер сети. Если основное внимание уделяется внутренней маршрутизации в ограниченной среде, например на объекте, в компании или кампусе, предпочтительным выбором становится OSPF. Open Shortest Path First специально разработан для маршрутизации во внутренних сетях и обеспечивает бесперебойную связь между коммутаторами и маршрутизаторами, расположенными в одном месте.

Напротив, если целью является установление соединения между несколькими площадками, особенно при создании встроенных площадок с несколькими домами, протокол пограничного шлюза становится более подходящим вариантом. Поставщики услуг обычно выбирают BGP, используя его возможности для эффективной передачи маршрутов клиентов между сетями.

Важно отметить, что OSPF и BGP не являются взаимоисключающими вариантами; напротив, они часто дополняют друг друга в сетевых архитектурах. В средах центров обработки данных Open Shortest Path First обычно служит основным протоколом внутренней маршрутизации, управляя обменом данными между сетевыми коммутаторами и маршрутизаторами в пределах одного объекта. Однако когда данные должны выйти за пределы организации, например при подключении к сети MPLS или доступе к глобальной сети Интернет, обычно используется Border Gateway Protocol для обеспечения бесперебойной связи. 

По сути, выбор между OSPF и BGP зависит от конкретных требований сети: OSPF используется для внутренних коммуникаций, а BGP — для более широкого взаимодействия между организациями.

Масштабирование

Еще одним важным фактором, влияющим на выбор между Open Shortest Path First и BGP, является масштаб сети. Требования к масштабируемости сетевой инфраструктуры играют ключевую роль в определении наиболее подходящего протокола маршрутизации.

Для небольших, более изолированных сетей эффективность OSPF при внутренней маршрутизации делает его практичным выбором. Возможность управлять маршрутизацией в пределах ограниченной географической области обеспечивает оптимальную производительность в сценариях, где масштаб не является существенным фактором. 

С другой стороны, по мере расширения сети, особенно при работе с многочисленными взаимными соединениями и различными местоположениями, проявляется масштабируемость BGP. Протокол пограничного шлюза хорошо подходит для крупномасштабных сетей, обеспечивая гибкость и надежность, необходимые для обработки сложных сценариев маршрутизации на обширных географических территориях.

Подводя итог, при выборе между OSPF и BGP масштаб сети становится ключевым фактором: OSPF отлично подходит для небольших внутренних сетей, а BGP раскрывает свои преимущества в более крупных и разветвлённых инфраструктурах. Чтобы упростить развёртывание сети, я рекомендую  Коммутаторы серии S7600 L3+, которые поддерживают как OSPF, так и BGP.

Заключение

Подводя итог, при выборе между протоколом OSPF и протоколом пограничного шлюза BGP следует учитывать их различные преимущества. Протокол маршрутизации OSPF обеспечивает быструю внутреннюю связь внутри автономных систем и подходит для небольших сетей, тогда как протокол маршрутизации BGP делает акцент на масштабируемости и стабильности крупных взаимосвязанных инфраструктур. Выбор зависит от таких факторов, как размер, тип и топология сети. Сочетание эффективности OSPF и масштабируемости BGP позволяет создать индивидуальное решение для маршрутизации, отвечающее конкретным потребностям сети.