BGP چیست و چرا بدون آن اینترنت از کار می‌افتد؟

پروتکل BGP (Border Gateway Protocol) یکی از مهم‌ترین پروتکل‌های مسیریابی در اینترنت است که وظیفه تبادل اطلاعات مسیر بین شبکه‌های مستقل یا Autonomous System (AS) را بر عهده دارد و در واقع ستون فقرات مسیریابی در مقیاس جهانی محسوب می‌شود. این پروتکل تعیین می‌کند که ترافیک اینترنت از چه مسیری بین شبکه‌ها عبور کند و با استفاده از سیاست‌های مسیریابی، پایداری، مقیاس‌پذیری و کنترل دقیق مسیرها را برای ارائه‌دهندگان خدمات اینترنت (ISPها) و شبکه‌های بزرگ فراهم می‌سازد. اهمیت BGP در این است که بدون آن، ارتباط پایدار و قابل مدیریت بین شبکه‌های مختلف در سطح اینترنت ممکن نبود و اختلال در آن می‌تواند باعث قطعی‌های گسترده و از دسترس خارج شدن سرویس‌ها شود. برای درک بهتر این که BGP چیست، با وان پلتفرم در این مطلب همراه باشید.

پروتکل BGP چیست؟ (تعریف ساده و کاربردی)

وقتی درباره مسیریابی در مقیاس اینترنت صحبت می‌کنیم، عملا وارد حوزه‌ای می‌شویم که تصمیم‌گیری‌ها نه بر اساس کوتاه‌ترین مسیر، بلکه بر پایه سیاست، اقتصاد، پایداری و کنترل انجام می‌شود. پاسخ واقعی به اینکه BGP چیست تنها یک تعریف آکادمیک نیست، بلکه توضیح چگونگی اتصال میلیون‌ها شبکه مستقل به یکدیگر است. BGP یا Border Gateway Protocol یک پروتکل مسیریابی بین‌دامنه‌ای (Inter-Domain Routing Protocol) است که برای تبادل اطلاعات مسیر بین Autonomous System‌ها استفاده می‌شود، نه بین روترهای درون یک شبکه محلی.

در BGP، برخلاف پروتکل‌های مسیریابی داخلی، مفهوم «بهترین مسیر» الزاما کوتاه‌ترین مسیر نیست، بلکه مسیری است که با سیاست‌های تعریف‌شده مدیر شبکه یا ISP هم‌راستا باشد. این سیاست‌ها می‌توانند شامل ترجیح یک لینک خاص، اجتناب از مسیرهای نامطمئن، یا کنترل ورودی و خروجی ترافیک باشند. به همین دلیل، BGP به جای تمرکز بر متریک‌هایی مانند Delay یا Bandwidth، روی Path Vector و Attributeها متکی است.

BGP چگونه کار می‌کند؟ بررسی نحوه تبادل مسیرها در اینترنت

برای درک عملی اینکه BGP چیست در سطح عملکرد، باید بدانیم که این پروتکل روی TCP پورت 179 اجرا می‌شود و برخلاف IGPها به صورت Push-based عمل می‌کند. روترهای BGP که به آن‌ها Peer یا Neighbor گفته می‌شود، پس از برقراری Session، کل جدول مسیرهای معتبر خود را به Peer مقابل اعلام می‌کنند و پس از آن فقط تغییرات (Update) ارسال می‌شود.

• فرآیند تصمیم‌گیری در BGP چندمرحله‌ای است.
• ابتدا مسیرهای دریافتی در Adj-RIB-In ذخیره می‌شوند.
• سپس با اعمال Policy، Filter و Route-mapها، مسیرهای مجاز وارد BGP Decision Process می‌شوند.
• در این مرحله، BGP با بررسی Attributeهایی مانند AS_PATH، LOCAL_PREF و MED، تنها یک مسیر را به عنوان Best Path انتخاب می‌کند.
• این مسیر در Loc-RIB قرار گرفته و در نهایت به Routing Table سیستم‌عامل روتر تزریق می‌شود.

نکته مهم این است که BGP ذاتا Convergence کندتری نسبت به IGPها دارد، اما این کندی به‌صورت آگاهانه طراحی شده تا در مقیاس اینترنت از نوسانات گسترده جلوگیری شود.

Autonomous System (AS) چیست و چه نقشی در BGP دارد؟

Autonomous System یا AS یک مجموعه از شبکه‌ها و روترهاست که تحت یک سیاست مسیریابی مشترک و مدیریت واحد اداره می‌شود. هر AS دارای یک شماره یکتا (ASN) است که توسط IANA یا RIRها تخصیص داده می‌شود. وقتی می‌پرسیم BGP چیست، در واقع می‌پرسیم چگونه ASها با یکدیگر صحبت می‌کنند.

هاست اختصاصی وردپرس

شروع از ماهانه 80 هزار تومان

خرید هاست

در BGP، ASNها نقش هویت را ایفا می‌کنند. Attribute مهم AS_PATH لیستی از ASNهایی است که یک Route از آن‌ها عبور کرده است. این لیست هم برای جلوگیری از Loop و هم برای تصمیم‌گیری مسیر استفاده می‌شود. به عنوان مثال، مسیرهایی با AS_PATH کوتاه‌تر معمولاً ترجیح داده می‌شوند، مگر اینکه Policy خلاف آن را تعیین کند.

وجود AS به ISPها اجازه می‌دهد استقلال کامل در سیاست‌های مسیریابی خود داشته باشند؛ موضوعی که بدون آن اینترنت به یک شبکه کنترل‌ناپذیر تبدیل می‌شد.

تفاوت پروتکل BGP با OSPF، RIP و سایر پروتکل‌های مسیریابی

برای روشن شدن اینکه BGP چیست و چه جایگاهی دارد، مقایسه آن با IGPها ضروری است. OSPF و IS-IS برای مسیریابی داخل یک AS طراحی شده‌اند و هدفشان محاسبه سریع‌ترین مسیر بر اساس متریک‌های فنی است. در مقابل، RIP با محدودیت Hop Count و الگوریتم Distance Vector بیشتر جنبه تاریخی دارد.

BGP اما نه Link-State است و نه Distance Vector؛ بلکه یک Path Vector Protocol محسوب می‌شود. این ویژگی به BGP اجازه می‌دهد اطلاعات کامل مسیر را همراه Route منتقل کند. همچنین BGP فاقد Flooding است و تغییرات را به شکل کنترل‌شده منتشر می‌کند، که این موضوع مقیاس‌پذیری آن را تا سطح اینترنت تضمین می‌کند.

جدول مقایسه BGP با پروتکل‌های رایج مسیریابی

انواع BGP چیست؟ آشنایی با eBGP و iBGP

برای درک درست اینکه BGP چیست در سطح طراحی شبکه، باید بدانیم این پروتکل بسته به محل استقرار Peerها، در دو حالت عملیاتی متفاوت پیاده‌سازی می‌شود:

• External BGP (eBGP
•  Internal BGP (iBGP)

eBGP چیست و چه کاربردی دارد؟ (External BGP)

eBGP زمانی استفاده می‌شود که دو روتر BGP در دو Autonomous System متفاوت قرار داشته باشند. این نوع پیاده‌سازی رایج‌ترین شکل BGP در ارتباط بین ISPها، دیتاسنترها و Internet Exchange Pointها (IXP) است. در eBGP، هر روتر نقش نماینده یک AS مستقل را دارد و سیاست‌های مسیریابی در این سطح بر اساس روابط تجاری (Transit، Peering، Customer) تعریف می‌شوند.

یکی از ویژگی‌های مهم eBGP مقدار TTL پیش‌فرض برابر با 1 است که باعث می‌شود Peerهای eBGP به‌صورت مستقیم (Directly Connected) به یکدیگر متصل باشند. البته در سناریوهایی مانند eBGP Multihop می‌توان این مقدار را افزایش داد. همچنین، در eBGP هنگام Advertise شدن یک Route، ASN فرستنده به ابتدای AS_PATH اضافه می‌شود که مکانیزم اصلی جلوگیری از Loop در سطح بین-AS محسوب می‌شود.

سرور مجازی ارزان

شروع از ماهانه 100 هزارتومان

خرید سرور

از نظر عملیاتی، کنترل دقیق روی Prefix Filtering، تنظیم Max-Prefix و اعمال Route-map در eBGP حیاتی است، زیرا هر اشتباه می‌تواند روی کل اینترنت یا بخش بزرگی از آن تأثیر بگذارد.

iBGP چیست و چرا در داخل AS ضروری است؟ (Internal BGP)

iBGP برای زمانی طراحی شده که روترهای BGP همگی داخل یک Autonomous System واحد قرار دارند و هدف، توزیع مسیرهای خارجی (و گاهی داخلی) در کل AS است. زمانی که یک روتر Edge از طریق eBGP یک Route را از دنیای خارج دریافت می‌کند، این Route باید از طریق iBGP در اختیار سایر روترهای AS قرار گیرد تا تصمیم‌گیری مسیریابی به‌درستی انجام شود.

یکی از مهم‌ترین قوانین iBGP این است که Routeهایی که از یک iBGP Peer دریافت می‌شوند، به iBGP Peer دیگر Advertise نمی‌شوند. این قانون برای جلوگیری از Loop طراحی شده اما پیامد مستقیم آن، نیاز به طراحی خاص توپولوژی iBGP است. اگر این موضوع نادیده گرفته شود، بخشی از شبکه از دید مسیریابی «کور» باقی می‌ماند و ترافیک به مقصد نخواهد رسید.

برای حل این محدودیت، دو راهکار استاندارد وجود دارد:

• پیاده‌سازی Full Mesh iBGP که در آن همه روترهای BGP به یکدیگر متصل می‌شوند (مناسب شبکه‌های کوچک)
• استفاده از Route Reflector یا Confederation در شبکه‌های متوسط و بزرگ

در شبکه‌های بزرگ، طراحی نادرست iBGP می‌تواند باعث Blackhole، نشت Route یا حتی ناپایداری گسترده شود؛ به همین دلیل iBGP را می‌توان یکی از حساس‌ترین بخش‌های طراحی BGP دانست.

مفهوم Attributeها در BGP و تاثیر آن‌ها بر انتخاب مسیر

جوهره تصمیم‌گیری در BGP بر اساس Attributeها است. برای فهم عمیق اینکه BGP چیست، باید به ترتیب بررسی این Attributeها مسلط بود. Attributeهایی مانند WEIGHT (Vendor-Specific)، LOCAL_PREF، AS_PATH، ORIGIN، MED و NEXT_HOP هرکدام نقش مشخصی در انتخاب Best Path دارند.

سرور مجازی ویندوز

Remote Access & Full Admin

خرید سرور مجازی

ترتیب استاندارد انتخاب مسیر به‌گونه‌ای طراحی شده که ابتدا ترجیح‌های داخلی AS (LOCAL_PREF) و سپس تأثیرات خارجی (AS_PATH) بررسی شوند. این ساختار به ISPها اجازه می‌دهد کنترل دقیقی بر ترافیک ورودی و خروجی خود داشته باشند؛ چیزی که در هیچ IGPای ممکن نیست.

چرا پروتکل BGP برای پایداری اینترنت حیاتی است؟

اگر بخواهیم واقع‌بینانه بگوییم BGP چیست، باید آن را ستون فقرات اینترنت بنامیم. بدون BGP، هیچ مکانیزمی برای اعلام Reachability بین ASها وجود نخواهد داشت. هر قطعی گسترده اینترنت که تاکنون رخ داده، معمولاً ریشه در Misconfiguration یا Hijack در BGP داشته است، نه ناکارآمدی پروتکل.

پایداری BGP ناشی از طراحی محافظه‌کارانه آن است. Convergence کند، عدم Flooding ناگهانی و وابستگی به Policy همگی عمدا انتخاب شده‌اند تا اینترنت به یک سیستم ناپایدار تبدیل نشود.

نقش BGP در مدیریت ترافیک و بهینه‌سازی مسیرها

یکی از پاسخ‌های کلیدی به سؤال BGP چیست، توانایی آن در Traffic Engineering است. با استفاده از Attributeهایی مانند MED، AS_PATH Prepending و Communities، مدیران شبکه می‌توانند مسیرهای ورودی و خروجی را به‌صورت کاملا هدفمند کنترل کنند.

برای مثال، یک ISP می‌تواند ترافیک ورودی وب را از لینک ارزان‌تر و ترافیک بلادرنگ را از لینک کم‌تاخیر هدایت کند. این سطح از کنترل در هیچ پروتکل مسیریابی داخلی وجود ندارد و یکی از دلایل اصلی استفاده از BGP در دیتاسنترهای بزرگ است.

مهم‌ترین مزایای استفاده از پروتکل BGP در شبکه‌های بزرگ

در شبکه‌های بزرگ، به‌ویژه در سطح ISPها، دیتاسنترهای چندسایته و سازمان‌هایی که به بیش از یک تأمین‌کننده اینترنت متصل هستند، انتخاب پروتکل مسیریابی صرفا یک تصمیم فنی ساده نیست، بلکه یک تصمیم راهبردی محسوب می‌شود. از این منظر، وقتی بررسی می‌کنیم BGP چیست و چرا در این مقیاس استفاده می‌شود، مزایای آن کاملا متمایز از پروتکل‌های مسیریابی داخلی نمایان می‌شود.

• مهم‌ترین مزیت BGP، مقیاس‌پذیری بسیار بالا است. این پروتکل به‌گونه‌ای طراحی شده که بتواند صدها هزار Prefix را بدون فروپاشی ساختار مسیریابی مدیریت کند؛ قابلیتی که در IGPهایی مانند OSPF یا IS-IS عملا غیرممکن است.
• علاوه بر این، BGP مبتنی بر سیاست (Policy-Based Routing) است، یعنی مدیر شبکه می‌تواند تصمیم بگیرد کدام مسیر، در چه شرایطی و برای چه نوع ترافیکی انتخاب شود.
• قابلیت Multi-Homing واقعی یکی دیگر از مزایای کلیدی BGP است. سازمان‌ها می‌توانند هم‌زمان به چند ISP متصل باشند و در صورت بروز اختلال در یکی از مسیرها، بدون قطعی سرویس، ترافیک به‌صورت خودکار از مسیر دیگر عبور کند.

این موضوع برای سرویس‌های حیاتی، SLAمحور و کسب‌وکارهای آنلاین کاملا حیاتی است. همچنین BGP امکان مهندسی پیشرفته ترافیک ورودی و خروجی را فراهم می‌کند؛ قابلیتی که به کمک آن می‌توان هزینه‌ها، کیفیت سرویس و تأخیر را بهینه‌سازی کرد.

چالش‌ها و محدودیت‌های پروتکل BGP

برای ارائه تصویر واقع‌بینانه از این‌که BGP چیست، لازم است علاوه بر مزایا، محدودیت‌ها و چالش‌های آن نیز به‌طور شفاف بررسی شوند.

• BGP پروتکلی قدرتمند اما در عین حال حساس است و کوچک‌ترین اشتباه انسانی در طراحی یا پیاده‌سازی آن می‌تواند پیامدهای جدی به همراه داشته باشد.
• یکی از اصلی‌ترین چالش‌ها، پیچیدگی پیکربندی و مدیریت BGP است. مفاهیمی مانند Route-map، Prefix-list، Community، Local Preference و AS-PATH Prepending نیازمند درک عمیق هستند و استفاده نادرست از آن‌ها می‌تواند باعث نشت مسیر (Route Leak) یا قطع ارتباط با بخش بزرگی از اینترنت شود. برخلاف IGPها که  Self-Healing هستند، BGP به شدت وابسته به تصمیمات دستی مدیر شبکه است.
• محدودیت دیگر، Convergence نسبتا کند BGP است. این ویژگی عمدا در طراحی پروتکل لحاظ شده تا از نوسانات شدید در سطح اینترنت جلوگیری شود، اما در سناریوهایی که Failover سریع حیاتی است، می‌تواند چالش‌برانگیز باشد.
• همچنین BGP به‌صورت ذاتی فاقد مکانیزم‌های امنیتی قوی است و همین موضوع آن را در برابر اشتباهات پیکربندی یا سوءاستفاده‌های مخرب آسیب‌پذیر می‌کند.

امنیت در BGP؛ تهدیدها، حملات و BGP Hijacking

یکی از حساس‌ترین بخش‌های پاسخ به این سوال که BGP چیست، بررسی وضعیت امنیتی آن است. BGP بر اساس مدل «اعتماد متقابل بین ASها» طراحی شده و در هسته خود هیچ مکانیزم رمزنگاری یا احراز هویت قوی برای تأیید مالکیت Prefixها ندارد. این مسئله باعث شده تهدیدهای امنیتی خاصی در اکوسیستم BGP شکل بگیرد.

یکی از شناخته‌شده‌ترین تهدیدها، BGP Prefix Hijacking است؛ حالتی که در آن یک AS به‌اشتباه یا به‌صورت مخرب Prefixهایی را اعلان می‌کند که مالک آن‌ها نیست. در این شرایط، ترافیک کاربران ممکن است به‌طور کامل از مسیر اشتباه عبور کند، شنود شود یا حتی از دسترس خارج شود. حمله Route Leak نیز نمونه‌ای دیگر است که معمولا ناشی از تنظیمات نادرست است و می‌تواند ترافیک گسترده‌ای را از مسیرهای غیربهینه عبور دهد.

نکته مهم اینجاست که بسیاری از این حوادث نه به دلیل هک پیچیده، بلکه به دلیل خطای انسانی یا نبود کنترل‌های مناسب رخ می‌دهند؛ موضوعی که امنیت BGP را به یکی از چالش‌برانگیزترین حوزه‌های مدیریت شبکه تبدیل کرده است.

روش‌های افزایش امنیت و ایمن‌سازی پروتکل BGP

با وجود ضعف‌های ذاتی، راهکارهای عملی و مؤثری برای افزایش سطح امنیت BGP وجود دارد که اجرای آن‌ها در شبکه‌های حرفه‌ای تقریباً الزامی است. درک صحیح این بخش کمک می‌کند بفهمیم مدیریت امن BGP چیست و چه الزاماتی دارد.

اولین و پایه‌ای‌ترین اقدام، Prefix Filtering دقیق است؛ یعنی هر AS فقط Prefixهایی را بپذیرد که واقعاً انتظار دریافت آن‌ها را دارد. استفاده از Max-Prefix Limit نیز مانع از آن می‌شود که یک Peer به‌صورت ناگهانی حجم عظیمی از Routeها را Advertise کند. در سال‌های اخیر، RPKI (Resource Public Key Infrastructure) به‌عنوان یکی از مؤثرترین راهکارها برای اعتبارسنجی Routeها مطرح شده است که به کمک آن می‌توان صحت ارتباط بین ASN و Prefix را بررسی کرد.

علاوه بر این، مانیتورینگ مداوم BGP Updates، استفاده از سیستم‌های Alerting و بررسی تغییرات غیرعادی در جدول مسیریابی، نقش مهمی در کشف سریع اختلالات یا حملات دارند. ایمن‌سازی BGP یک فرآیند مداوم است، نه یک تنظیم یک‌باره.

کاربردهای عملی BGP در ISPها و دیتاسنترها

در دنیای واقعی، پاسخ عملی به این سوال که BGP چیست را می‌توان در نحوه استفاده ISPها و دیتاسنترها از این پروتکل مشاهده کرد. برای ISPها، BGP ابزار اصلی اتصال به Upstreamها، Peerها و IXPهاست و مستقیما با کیفیت سرویس و درآمد آن‌ها ارتباط دارد.

در دیتاسنترها، BGP معمولاً برای پیاده‌سازی Multi-Homed Internet Access، اتصال هم‌زمان به چند Carrier، ارتباط مستقیم با CDNها و اجرای سناریوهای Anycast استفاده می‌شود. بسیاری از سرویس‌های بزرگ جهانی، با استفاده از BGP Anycast، کاربران را به نزدیک‌ترین مرکز داده هدایت می‌کنند تا تأخیر کاهش یابد و پایداری افزایش پیدا کند.

در این مقیاس، BGP نه‌تنها یک پروتکل مسیریابی، بلکه ابزاری برای طراحی تجربه کاربر نهایی محسوب می‌شود.

از آنجایی که BGP عملا بدون IP استاتیک معنی ندارد، توصیه می‌کنیم مقاله تفاوت IP استاتیک و پویا؟ بررسی کامل تفاوت‌ها، مزایا و کاربردها را نیز در همین راستا بررسی کنید.

آیا یادگیری BGP برای مدیران شبکه ضروری است؟

برای هر متخصص شبکه‌ای که قصد فعالیت در سطح سازمان‌های بزرگ، دیتاسنتر یا ISP را دارد، یادگیری BGP یک انتخاب اختیاری نیست. اگر فردی بداند BGP چیست و چگونه در دنیای واقعی پیاده‌سازی می‌شود، به‌درک عمیق‌تری از معماری اینترنت، روابط بین شبکه‌ها و منطق مسیریابی جهانی می‌رسد.

تسلط بر BGP، مهارت‌هایی مانند تحلیل خطا، طراحی پایدار شبکه و مدیریت بحران را تقویت می‌کند. همین موضوع است که باعث می‌شود BGP یکی از مهم‌ترین سرفصل‌ها در مسیر شغلی مهندسان ارشد شبکه باشد.

جمع‌بندی

در جمع‌بندی نهایی، اگر بخواهیم به‌صورت فنی و مهندسی بگوییم BGP چیست، باید آن را زبان مشترک شبکه‌های مستقل در اینترنت بدانیم؛ زبانی که پایداری، مقیاس‌پذیری و انعطاف‌پذیری اینترنت جهانی بر پایه آن بنا شده است. BGP با وجود پیچیدگی‌ها و چالش‌های امنیتی، همچنان بی‌بدیل‌ترین راهکار برای مسیریابی در مقیاس بزرگ است و تسلط بر آن، مرز بین شبکه‌کاری سطحی و مهندسی حرفه‌ای را مشخص می‌کند.