Parafraseando Douglas Comer, o BGP-4 atualmente é “a cola que mantém a internet unida e permite a interconexão universal”.
O BGP-4 possibilita o intercâmbio de informações de roteamento entre os diversos sistemas autônomos, ou ASs (Autonomous Systems), que em conjunto formam a internet. Explicando de uma forma simplificada: ele permite que os dados trafeguem entre os ASs até chegar ao AS de destino, e dentro dele siga até o seu destino final (host). A seguir vamos rever um breve histórico da criação da internet, com o objetivo de justificar a necessidade do protocolo BGP-4. Há alguns anos, quando o principal backbone da internet era a Arpanet, as instituições de pesquisa conectadas à rede precisavam gerenciar manualmente as tabelas de rotas para todos os possíveis destinos, ou seja, todas as outras redes conectadas. Com o crescimento da internet, verificou-se que era impraticável manter todas as tabelas atualizadas dessa forma, e que eram necessários mecanismos de atualização automática. Os pesquisadores da internet optaram, então, por usar uma arquitetura que consistia de um reduzido e centralizado grupo de roteadores (core routers) que tinham, em suas tabelas, as rotas para todos os possíveis destinos da internet; e um outro grupo maior de roteadores que pos- suíam em suas tabelas apenas informações (rotas) parciais, e não para toda a internet. Os core routers eram administrados pelo Internet Network Operations Center (INOC), e o grupo maior de roteadores externos ficou conhecido pelo termo noncore routers (roteadores fora do núcleo), que conectavam as redes locais das instituições de pesquisa ao backbone da Arpanet. Foi desenvolvido, então, o protocolo Gateway-to-Gateway Protocol (GGP), que foi usado nos core routers para atualização automática das tabelas de rotas entre eles.
Ca pí tu lo 4 - P ro to co lo d e r ot ea m en to B G P4 – P ar te 1
O GGP era um protocolo baseado no algoritmo de vetor de distância (Vector-Distance, também conhecido como Bellman-Ford).
Essa arquitetura tem, tecnicamente, graves pontos fracos, principalmente com relação à sua capacidade de expansão, e a internet acabou crescendo muito, indo além de um único backbone gerenciado de forma centralizada. Verificou-se, portanto, não ser possível expandir esse backbone arbitrariamente, pelas diversas limitações técnicas.
Como o backbone de cada site pode ter uma estrutura complexa, o esquema de core routers não iria conseguir conectar todas as redes diretamente. Era necessário um novo esquema que permitisse aos noncore routers passar informações aos core routers sobre as redes que estavam “atrás” deles, além de oferecer autonomia de gerenciamento aos sites. Até o momento, estava sendo usado o conceito de interconexão, que levava em conta apenas a arquitetura do roteamento em uma internet e não contemplava as questões administrativas envolvidas.
AS 1900
Backbone da NSFnet
AS 100 AS 200 AS 300
Os projetistas notaram que as interconexões de um backbone com arquitetura complexa não devem ser encaradas como várias redes independentes conectadas a uma internet, mas como uma organização que controla várias redes e garante que as informações sobre as rotas internas são consistentes, e que pode escolher um de seus roteadores para fazer a ponte de comunicação para o “mundo exterior”.
Entra em cena o conceito do Sistema Autônomo (Autonomous Systems – AS), no qual as redes e roteadores estão sob o controle de uma mesma entidade administrativa. Esse conceito substitui a ideia das redes locais conectadas ao backbone central. Cada AS tem a liberdade de escolher o esquema e a arquitetura mais adequados para si para descobrir, propagar, validar e verificar a consistência das suas rotas internas e a responsabilidade de anunciar para os outros ASs as rotas para suas redes internas invisíveis. A figura acima ilustra o conceito de Sistema Autônomo (AS 1900).
Para anunciar as rotas para suas redes internas entre si, os ASs precisavam concordar em usar um esquema único, como um mesmo idioma por toda a internet. Para permitir que um algoritmo de roteamento automatizado pudesse distinguir entre um AS e outro, foi designado a cada AS um número (Autonomous System Number – ASN) por uma autoridade central, a Internet Assigned Numbers Authority – IANA (http://www.iana.org/) – encarregada de atribuir todos os endereços identificadores das redes conectadas à internet. A figura do backbone da National System Foundation Network (NSFnet) ilustra a interconexão de ASs.
Figura 4.2
Exemplos de Sistemas Autônomos (AS).
Pr ot oc ol os d e R ot eam en to IP
q
Exterior Gateway Protocol (EGP):1 Vizinhos internos. 1 Vizinhos externos. Problemas:
1 Loops de roteamento.
1 Pouca flexibilidade para políticas de roteamento.
EGP
EGP
EGP
Backbone da NSFnet
AS 100 AS 200 AS 300
Dois roteadores que pertençam ao mesmo AS são considerados “vizinhos internos” (interior neighbors). Se ambos pertencerem a ASs diferentes e trocarem informações de roteamento entre si, são considerados “vizinhos externos” (exterior neighbors). O protocolo de rotea- mento usado pelos exterior neighbors é o Exterior Gateway Protocol ou simplesmente EGP (RFC 904). É ele que permite o anúncio das rotas para as redes internas do AS para o núcleo (core) da internet, como mostra a figura anterior.
Com o tempo, o EGP apresentou diversas limitações técnicas e potenciais problemas ao ser usado na internet. Apesar das tentativas para produzir novas versões (EGP2 e EGP3) do pro- tocolo, os projetistas não obtiveram sucesso, por haver a necessidade de muitas alterações fundamentais na estrutura do protocolo.
O EGP apresentou deficiências insustentáveis, como restrições em topologia, incapacidade de evitar loops de roteamento e pouca flexibilidade para a configuração de políticas de roteamento. Um grande desafio para os projetistas era transformar uma arquitetura internet que não dependesse de um sistema centralizado (core routers), deixando uma topologia organizada hierarquicamente e iniciando outra com estrutura diferente. Além disso, tinha o desafio de fazer uma arquitetura internet suportar uma forma de colaboração mais próxima entre certos ASs do que entre outros. Isso levou os engenheiros do IETF a desenvolverem uma solução para esses problemas através de um novo, mais moderno e mais robusto protocolo de roteamento externo, como veremos.
Figura 4.3
Backbone da NSFnet que interliga ASs.
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