SDNアプローチによるBGP経路監視の提案

1. SDNアプローチ
によるBGP経路監視の提案
2015.12.12
@ttsubo

2. 2
自己紹介
⚫ SDN/NFV技術に興味を持ったNWエンジニア
⚫ SDN時代にふさわしいNWエンジニアを目指して、
Python/Golang等を勉強中
⚫ Ryu SDN Frameworkの、BGPSpeakerを
使いはじめて、BGPプログラミングの面白さに
目覚めつつあります。
@ttsubo

3. 3
SDNって、流行ってますか？
最近のSDN活用事例と言えば、
- OpenStack
- OpenDaylight
- OpenContrail
- Ryu SDN Framework
などのオープンソースをイメージするところでしょうか？
ネットワーク運用の自動化を目指す上、監視技術って
あまり触れられてこないですよね？
でも
チャレンジしてみました。

4. ネットワーク運用の自動化で目指したい理想像
4IPネットワーク
D-Plane
C-Plane
ネットワーク制御システム
フル自動化(監視・制御)

5. 5LDP(OSPF)面
BGP面
・BGPピア間の通信経路は、OSPFにより解決
・BGPのNEXTHOPへの到達性がシングルホップで対応できるよう
LDPによるMPLSトンネルを自動生成
RR RR
BGP/LDP面による階層化構造を構成
BGP/MPLS-VPNでのC-Planeの特徴

6. 6MPLS面
・BGPパス選定経路に関わるNEXT_HOPへの到達性は、
LDP等により自動生成されたMPLSトンネルにより解決
D-Plane
BGP/MPLS-VPNでのD-Planeの特徴

7. 7
⚫ GRE/MPLS/VxLAN等の通信プロト
コル技術が一般化
⚫ L2VPN閉域ネットワーク制御として
EVPN/VxLANがHotTopic!
⚫ L3VPN閉域ネットワーク制御として
BGP/MPLS-VPNは、実用化技術として
成熟の域
クラウド基盤でのNW活用事例
今回、BGP/MPLS-VPNに着目

8. 8
BGP面
事業者A 事業者B
最近のクラウド動向として、事業者間NW接続による
クラウド間連携のサービス提供が主流になりつつある。
BGP職人BBGP職人A
事業者をまたがったエンドエンド通信
最近のクラウド基盤の動向
事業者をまたがったBGP経路伝搬
事業者Bの
BGP運用は
任せておけ！
事業者Aの
BGP運用は
任せておけ！
SDN時代でも、
BGPの役割は
とても大切な領域です

9. 9
BGP運用というと、なんとなく「BGP職人」という言葉を連想して
しまうのは、私だけでしょうか？
BGP職人は、事前に策定されたBGP運用ポリシーに従って、ポリ
シー・ルーティングに関わるルートマップ等コンフィグを投入する
ことができる存在であり、想定どおり、ポリシー・ルーティングが
動作されているかを確認するため、ベンダ固有のCLIコマンドを駆
使して細かなBGP制御を確認することを日々の業務として実施す
る。そんなイメージを、「BGP運用」からは、連想してしまいま
す。さらに、不測な事態としてNWトポロジが安定動作していない
ことが判明した際には、BGP等プロトコル動作の振る舞いから、障
害箇所を推測して、長年の運用経験から導き出された障害対策案の
中からベストな方法で障害復旧を施すことができるネットワークの
達人こそが、大規模ネットワーク運用を担っていることでしょう。
BGP運用って、どんなイメージですか？

10. 10
BGP運用の自動化を目指すには？
BGP職人の運用経験を踏まえた、運用の自動化を実現
するには、
●課題１「BGPコンフィグ設定通りに、BGP動作
していることを、検証する仕組み」
●課題２「実ネットワークでのBGP動作履歴を、
オペレーション観点で、ログ管理できる
仕組み」
●課題３「BGP障害解析として、過去のBGP障害
履歴から障害箇所を推定する仕組み」
が備わっているBGPシミュレーション機能を有する運
用システムが必要になるのでしょう。

11. 11
BGP監視技術の候補
IETF会合では、BGP監視手法として、
以下の技術提案されている
(1) BGP-LS
(2) BMP
今回、BMPに注目
North-Bound Distribution of Link-State and
TE Information using BGP
(draft-ietf-idr-ls-distribution-xx)
BGP Monitoring Protocol(draft-ietf-grow-bmp-xx)

12. 12
BMPによるBGPモニタリング
BMP
Server
mpBGP mpBGP BGP
BMP
Client
BMP
BMP Client機能を有する各BGPルータでは、受信したBGP UPDATE
メッセージにより、adj-RIB-inの経路情報の更新を契機として、BMP
情報の中に、BGP UPDATEメッセージをセットして、BMP Server
に通知するようになります。
よって、BMP Server側では、BGPモニタリングが可能となります。
mpBGP
BGP経路追加
された！
BGP
経路追加

13. 13
Ryu実践活用によるBGP経路監視プロトタイプ
RyuBMP/BGP活用により、BGP経路の
可視化ツールのプロトタイプを作ってみた。
(1) RyuBMP活用によるBGP経路伝搬のログ管理
実ネットワークから収集したBMP情報から、BGP経
路を抽出してログ管理する仕組み
(2) RyuBGP改造によるBGP経路の可視化
RyuBGPのベストパス選定機能を活用して、BGP経路
ログから、BGPテーブルを構築して、オペレータ観点で
の可視化する仕組み

14. 14
BGP経路監視ツール
BMP Station
BGP経路監視ツール構成
RyuBGP
"172.16.0.0/24"
経路追加
BGP
テーブル
IPネットワーク
C-Plane
mpBGP mpBGP mpBGP
BMP

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実際にBGP経路監視ツールを動かしてみる

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BGP1>show bgp vpnv4 unicast all
BGP table version is 68, local router ID is 10.0.1.1
Status codes: s suppressed, d damped, h history, * valid, > best, i - internal,
r RIB-failure, S Stale, m multipath, b backup-path, f RT-Filter,
x best-external, a additional-path, c RIB-compressed,
Origin codes: i - IGP, e - EGP, ? - incomplete
RPKI validation codes: V valid, I invalid, N Not found
Network Next Hop Metric LocPrf Weight Path
Route Distinguisher: 65010:101
*> 172.16.0.0/24 192.168.101.101 0 65010 ?
* i 192.168.104.102 0 100 0 65010 ?
*>i 192.168.1.0 192.168.105.102 0 100 0 ?
*> 192.168.2.0 192.168.101.101 0 65010 ?
* i 192.168.104.102 0 100 0 65010 ?
CSR1000v
(IOS-XE)
CSR1000v側でのBGPテーブル確認

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BGP経路監視ツール
BMP Station
RyuBGP
BGP
テーブル
$ ./get_rib.sh
Status codes: * valid, > best
Origin codes: i - IGP, e - EGP, ? - incomplete
Network Labels Next Hop Reason Metric LocPrf Path
*> 65010:101:192.168.2.0/24 [20] 192.168.101.101 ASN 65010 ?
* [20] 192.168.104.102 0 100 65010 ?
*> 65010:101:172.16.0.0/24 [22] 192.168.101.101 ASN 65010 ?
* [22] 192.168.104.102 0 100 65010 ?
*> 65010:101:192.168.1.0/24 [18] 192.168.105.102 Only Path 0 100 ?
BGP経路監視ツール側でのBGPテーブル確認
CSR1000vのBGPテーブルと、bgpSimulatorのBGPテーブル
は、同じBGPパス情報を保持していることが確認できました。

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https://github.com/ttsubo/docker-
simpleRouter/tree/bgpSimulator
BGP経路監視ツール bgpSimulator
をお手軽に試してみるには？
CSR1000vなどの実際のBGPルータを配備して、NWトポロジを
構築するのは、なかなか手間がかかる話です。
RyuBGPには、BMP Client機能を有しているので、RyuBGPを活
用して、BGP/MPLS-VPN面を構築した上で、もっと、手軽にBGP
経路監視ツール"bgpSimulator"の動作を試してみることができる
ように、dockerコンテナでの実験環境を用意しました。