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BGPモニタリング

BGPピア

BGPピアはインターネットルーティングの基盤です。BGPピアリングセッションがどのように確立されるか、各セッションで監視すべき項目、そしてピアリングインフラストラクチャを安定かつ安全に保つためのベストプラクティスについて学びましょう。

9〜14分
デントン千倉

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    BGPピアリングは単なる確立されたセッション以上のものです。それは動的な関係であり、信頼性の高いインターネット接続を維持するために、セッションの状態、プレフィックス数、フラップ率、およびセキュリティパラメータを継続的に監視する必要があります。

    • BGPセッションの状態変化（特にEstablishedからActiveへの遷移）は、即座にアラートを発動すべきティア1ネットワークイベントです。

    • プレフィックス数の異常、つまりピアから受信したプレフィックスの急激な増加や減少は、ユーザーへの影響が目に見えるようになる前に、上流のルーティング設定ミスやポリシー変更を示していることが多い。

    • GTSM（汎用TTLセキュリティメカニズム）とMD5認証は、BGPセッションをなりすましや傍受から保護するための重要なセキュリティ対策です。

    • 各BGPピアの通常のプレフィックス数、セッション稼働時間、フラップ率のベースラインを構築してください。そのベースラインからの逸脱は、ルーティングの問題や上流のインシデントを示す最も初期の兆候となることがよくあります。

    多くのボーダーゲートウェイプロトコル（BGP）は、今日のインターネットで事実上使用されているルーティングプロトコルです。多くの動的ルーティングプロトコルと同様に、BGPはルーター間のネイバー隣接関係の確立に基づいて動作します。BGPの用語では、これは BGPピアリング、そしてそのようなピアリングに参加するデバイスは、 BGPピア.

    BGPピアは、BGPの動作の中核を成すものです。BGPピアの確立方法（誰が、どこで、どのようなポリシーに基づいて確立するかなど）は、レイテンシ（パスを短くローカルに保つ）、トラフィックの局所性（トランジットポリシーとピアツーピアまたはプロバイダツーカスタマーポリシーのバランス）、およびコスト（IXPにおける決済不要のピアを優先する）に影響を与えます。そのため、ピアの継続的な監視が非常に重要です。 

    BGPピアのコンテキストでBGPを監視する際には、BGPセッションの状態、稼働時間、フラップ検出、エラーコード、セキュリティなど、考慮すべき要素が数多くあります。これらの概念を理解することは、より広範な規模でBGPを効果的かつ確実に監視する上で重要な要素となります。

    この記事では、BGPピアの概念を紹介し、特にBGP監視において重要なピア関連要素に焦点を当てます。次に、BGPピアを扱う際に従うべき具体的なベストプラクティスを概説します。これにより、監視対象、監視方法、そしてBGPピア関連の問題への効果的な対応方法について、より明確な理解が得られるでしょう。

    主要なBGPピアのベストプラクティスの概要

    以下の表は、この記事でより詳しく解説するBGPピアのベストプラクティスをまとめたものです。 

    ベストプラクティス 詳細説明  
    BGPセッションの状態を監視するBGPセッションの現在の状態を監視し、ピアの健全性と許容可能な遷移を評価します。
    ピアの稼働時間とフラップ検出を追跡するBGPピアリングセッションがアクティブであった時間を追跡し、頻繁なセッションリセットによる不安定性を特定します。
    接頭辞広告と受信状況を確認してくださいピア間で交換されるプレフィックスの数と種類を監視し、RPKIなどのメカニズムを使用してルートの発信元を検証し、ハイジャックや漏洩を防ぐようにします。
    BGPエラーコードと通知を分析するBGPエラーメッセージをキャプチャして分析し、迅速な障害診断を行う。
    BGPピアセッションのセキュリティを監視するMD5/SHA認証やTTLセキュリティなど、BGPピアリングのセキュリティパラメータを検証します。

    BGPピアモニタリング

    BGPピア（BGPネイバーとも呼ばれる）とは、BGPを使用してルーティング情報を交換するように設定されたルータのことです。監視において最も重要なBGPネイバーは、異なるASに属し、BGPを使用してルーティング情報を交換するように設定された境界ルータです。これらは外部BGPピア、またはeBGPピアと呼ばれます。

    BGPピア、特にeBGPピアの様々な要素を監視することは、包括的な監視ソリューションを提供する上で重要な要素です。したがって、これらのタイプのBGPピアの性質と、それらが何であるかを理解することは、BGPを適切に監視するための重要なステップとなります。

    BGPピアリングとは何ですか？

    BGPピアはTCPセッション上で確立され、通常はポート179を使用して、インターネット上および大規模企業ネットワーク内でトラフィックをどのようにルーティングするかを定義するルートアドバタイズメントを共有します。 

    BGPピアは、異なる自律システム（AS）内のルーターを接続するか、同じAS内のルーターを接続するかによって、外部（eBGP）または内部（iBGP）に分類されます。とはいえ、BGPピア監視の焦点は、経路交換の性質上、主にeBGPピアリングに置かれています。グローバルインターネットルーティングの基盤を形成するのはeBGPの関係です。そのため、この記事の残りの部分では、主にeBGPピアに焦点を当てます。

    eBGPピアの役割

    eBGPピアは、特定の自律システムへのトラフィックの出入り方法を決定します。これらのピアリングに関わる一般的なビジネス関係には、プロバイダ・ツー・カスタマー（p2c）があります。これは、プロバイダが顧客のトラフィックをインターネット全体に転送し、顧客は通常、自身と顧客のプレフィックスをアドバタイズします。また、ピアツーピア（p2p）もあります。これは、同規模のネットワークが、自身と顧客のルートのみを、通常は決済なしで交換します。この組み合わせは、レイテンシ、トラフィックの局所性、およびコストに影響を与えます。

    BGPピアに影響を与えるその他のエンティティ

    このプロセスにおいて不可欠な役割を果たす組織が2つあります。

    • インターネットエクスチェンジポイント（IXP）は、世界中に分散配置された中立的な「ミートミー」施設であり、ローカルBGPピアリングの確立、経路の短縮、および伝送コストの削減を容易にします。
    • 2つ目はPeeringDBです。これはユーザーが管理する無料の相互接続データベースで、ネットワーク、設備、ポリシー、連絡先などの業界ディレクトリとして機能します。オペレーターがどのIXPに参加し、どのピアにアプローチするかを決定するのに役立ちます。

    監視の優先順位付け

    これらの要素を考慮すると、監視の観点から、セッションの安定性とフラップ、プレフィックス数と予期しないインポート、インポートおよびエクスポートポリシーの遵守状況、そしてレイテンシ、ジッター、パケット損失などのピアごとまたはIXPごとのパフォーマンス指標を優先的に監視する必要があります。このようにすることで、情報漏洩や設定ミスを迅速に特定し、ピアリング構成を継続的に最適化できます。

    インターネット全体を視野に入れることで、ピアリングの選択を本番環境で検証しやすくなる。 LogicMonitor AIを活用したリアルタイムのグローバルインターネット健全性ビューを提供し、「問題は私たち自身にあるのか、それとも他の何かにあるのか？」という疑問に答えます。 

    BGPピアは、BGPの監視においてなぜ重要なのでしょうか？

    今日、どの組織も単独で世界中のすべてのネットワークにアクセスすることはできません。コストとインターネットの継続的な成長を考えると、事実上不可能です。新たなプレイヤーが参入するたびに、既存の組織に即座に通知する必要が生じます。インターネットは当初から、グローバルな接続性を実現するためにBGPピアリングを用いて相互接続する必要のある、自律的なシステムの分散型メッシュとして構想されました。したがって、戦略的なピアリングは単なる技術的な必要性ではなく、拡張可能な相互接続性の礎となるものです。

    このような状況において、各ピアリングセッションの完全性と健全性は、経路の可用性、経路選択、およびネットワーク全体の到達可能性に直接影響を与える。 

    AS間ポリシーは遅延、ローカリティ、およびコストを左右するため、ピアリング層における可視性は譲れない条件である。 LogicMonitor グローバルなコレクターセット全体にわたってリアルタイムの経路可視化と攻撃/設定ミスの検出機能を提供することで、チームは顧客よりも先に情報漏洩、ハイジャック、到達可能性の低下を検知できます。 

    BGPピアモニタリングのベストプラクティス

    BGPピアを監視する際、ネットワークオペレーターは単に稼働状態を確認するだけでは不十分です。セッションの動作を理解し、経路交換パターンを分析し、異常を早期に検出する必要があります。そのため、この記事で概説するベストプラクティスが不可欠です。以下では、それぞれのベストプラクティスについてさらに詳しく解説します。

    BGPピアの状態を監視する

    BGPセッションは、BGP有限状態機械（FSM）によって定められた規則に従います。FSMは、ある状態から別の状態への遷移と、各遷移を行うために満たさなければならない条件を明示的に記述する、計算の数学的モデルです。BGPピアリングの動作は、BGPピアが定義された一連の状態を経て進行するため、FSMの枠組みで理解するのが最適です。すべての条件が正常に満たされると、ピアは確立状態に入り、その時点でルーティング情報が交換されます。

    条件が満たされない場合、ピアは確立状態に移行できません。代わりに、セッションネゴシエーションと再試行のさまざまな段階を反映して、BGP FSM 内の他の中間状態に移行する可能性があります。BGP の FSM は明示的に定義されています。 RFC 4271これは、BGP プロトコルとその動作を完全に説明しており、プロトコルの動作に関する決定的な情報源です。次の図は、状態と、それらの状態を介してたどることができる遷移パスを示しています。テクノロジーは、インターネット ルーティングに対するハイジャックや悪意のある攻撃を軽減するのに役立つメカニズムを導入します。

    BGPの有限状態機械

    BGPピアの状態とそれらの間の遷移を監視することは、BGPピアリング障害の根本原因を診断するために不可欠です。このような監視によって、ピアの状態を評価し、許容可能なピア遷移が行われていることを確認することができます。

    BGPのFSMに関わる状態遷移を監視することは、セッション設定の失敗や断続的な接続の問題を特定するのにも役立ちます。さらに、次のようなセキュリティ問題の検出にも役立ちます。 TCP RST（リセット）攻撃予期せぬ、または時期尚早な経路変更を警告することで、通信事業者やネットワーク管理者は、経路の撤回がサービス提供に影響を与える前に対応することができます。

    ピアの稼働時間とフラップ検出を追跡する

    理解を深めるために、まずは関連する用語を定義することから始めましょう。

    • BGPピアフラッピング これは、2つのBGPピア間でBGPセッションが頻繁にアップダウンを繰り返す状態を指します。このような不安定性は、経路伝播を阻害し、CPU負荷を増加させ、広範囲にわたるネットワークパフォーマンスの問題を引き起こす可能性があります。
    • ルート変更 ネットワーク内のルーティング情報における、頻繁な更新、撤回、およびBGPルートの再アドバタイズなど、急速かつ繰り返し発生する変化について説明します。

    BGPは、OSPFやEIGRPなどの内部ゲートウェイプロトコル（IGP）とは大きく異なります。IGPは数秒、あるいは1秒未満の時間間隔で収束するように設計されています。BGPは意図的に収束が遅くなるように設計されており、グローバルな収束時間があります。 数分から数十分のオーダーこの意図的な遅延は、グローバル規模でのルーティングの不安定性を回避するのに役立ちます。しかし、同時に、BGPピアのフラッピングは壊滅的な結果をもたらし、極端なルートの乱れや広範囲にわたる遅延を引き起こす可能性があることも意味します。

    BGPピアの稼働時間とセッションリセットを追跡することで、オペレーターは不安定性の根本原因を特定できます。持続的なフラッピングが検出されると、適切なアラートがトリガーされ、物理リンク、中間ルーター、またはアップストリームポリシーの問題を明らかにする可能性のある調査につながります。

    接頭辞広告と受信に注意してください

    BGPピアが確立状態に達すると、到達可能性を定義し、パス選択に影響を与えるルーティングプレフィックスの交換を開始します。特定のBGPピアからのプレフィックス数が大幅に減少または増加した場合は、アラームが作動するはずです。 

    特定のBGPピア間のプレフィックス交換を監視することで、ルーティングポリシーの適用が容易になります。特定のピアに対するアドバタイズメントの交換パターンを追跡することで、確立されたパターンに準拠しない異常なプレフィックス交換を特定できます。

    リソース公開鍵基盤（RPKI）を使用してルートの発信元を検証することは、BGPピア間のプレフィックス交換パターンを監視することと併用することで、ルートハイジャックや偶発的な情報漏洩を防ぐのに役立ちます。

    BGPエラーコードと通知を分析する

    BGPのFSM（有限状態機械）において、確立状態に到達するまでの一般的な流れは、アイドル、接続、OpenSent、OpenConfirmの各状態を経由します。エラーや設定ミス以外の原因による状態遷移が発生した場合は、BGPピア間でNOTIFICATION BGPメッセージが送信されます。

    これらの通知メッセージには、確立状態への最短経路を辿れなかった理由を示すエラーコードとサブコードが含まれています。エラーは、メッセージの形式不良、認証失敗、設定ミス、またはサポートされていないBGP機能の使用試行によって発生する可能性があります。

    Hubspot RFC 4271通知メッセージには6つのエラーコードがあり、それぞれに複数のサブコードが関連付けられています。

    エラーコード 詳細説明 サブコードの数
    1メッセージヘッダーエラー3
    2OPENメッセージエラー6
    3更新メッセージエラー11
    4ホールドタイマーが期限切れになりました0
    5有限状態機械エラー0
    6停止する0

    RFC 8203などの追加のRFCでは、BGP通知メッセージをサブコードで拡張し、BGPセッションがシャットダウンまたはリセットされた理由を説明する短い自由形式のメッセージを送信する手法について説明しています。

    RFC 9003 さらに、マルチバイト文字セットを使用して最大255オクテットの拡張BGP管理シャットダウン通信を可能にすることで、これらのサブコードを強化します。これにより、メッセージにより多くの情報を含めることができ、複数の言語で送信することが可能になります。

    通知メッセージには、コードとサブコードの他に、通知が発生した原因を診断するために使用される可変長のデータフィールドがあります。このフィールドの内容は、エラーコードとサブコードによって異なります。

    BGPピアリング監視とは、ピア間で送信される通知メッセージを監視し、リアルタイムで追跡およびデコードすることで、迅速な障害特定、診断、および位置特定を可能にすることを意味します。 

    BGPピアセッションのセキュリティを監視する

    BGPルーターに対して仕掛けられる最も古く効果的な攻撃の一つに、BGPピアのなりすましがあります。このような攻撃では、悪意のあるデバイスがBGPルーターになりすまし、インターネット上のルーターとの間で不正なBGPピアリングを確立します。攻撃者が確立状態に到達すると、悪意のあるピアは事実上あらゆるプレフィックスをアドバタイズできるようになり、多くの場合、さまざまなBGP属性を用いて細工されたプレフィックスが、他のBGPピアから送信されるすべてのプレフィックスよりも優先されます。

    一般的な対策としては、セッションの完全性を保証するMD5認証や、より安全で業界標準のSHA認証などが挙げられます。こうした攻撃を防ぐための追加的な仕組みとしては、汎用TTLセキュリティメカニズム（GTSM）として知られるTTLセキュリティがあります。 

    これらの安全対策が確立された後は、適切に機能しているか監視する必要があり、異常が検出された場合は警報を発することで、BGPセッションの信頼性を維持するのに役立つ。

    クライアントの声 

    上記の分析に基づき、効果的なBGPピア監視のために遵守すべきベストプラクティスを具体的な推奨事項としてまとめることができます。

    • アラートで状態遷移を追跡する： BGPの状態変化、特にピアが確立状態から離脱した場合のアラートを設定してください。
    • ピアの稼働状況をログに記録し、分析する： ピアセッションがどれくらいの時間維持されているかを追跡し、不安定性のパターンを特定します。
    • プレフィックスしきい値を設定する： 各ピアの想定されるプレフィックス範囲を定義し、重大な逸脱があった場合に警告を発する。
    • BGPエラーメッセージを解読し、それに基づいて行動する： 監視ツールを使用してBGP通知メッセージをキャプチャおよび分析し、迅速なインシデント対応に役立ててください。
    • セッションセキュリティが確実に適用されるようにしてください。 重要なBGPピアにおいて、MD5/SHA認証とTTL設定が正しく適用され、有効になっていることを確認してください。

    最後の考え

    インターネットの正確かつ信頼性の高い運用において、BGPの重要性はいくら強調してもしすぎることはありません。BGPピアはBGPの基本構成要素であり、インターネットルーティングの基盤となる存在と言えます。そのため、BGPピアの健全性はネットワークの安定性とパフォーマンスにとって極めて重要です。ネットワーク事業者は、セッション状態、稼働時間、経路交換、エラー、セキュリティメカニズムといったBGPピアの要素を監視することで、堅牢なBGP接続を積極的に維持し、ネットワークの信頼性と価値を大幅に向上させることができます。

    トラフィックが見ているのと同じように、ネットワークを視覚的に把握しましょう。

    LogicMonitorは、ネットワークチームに分散インフラストラクチャ全体におけるBGPの状態、ルーティングパフォーマンス、異常検出に関するリアルタイムの可視性を提供し、ユーザーが問題に気づく前に問題を特定できるようにします。

    よくあるご質問

    BGPモニタリングとは何ですか？また、なぜ重要なのでしょうか？

    u003cspan style=u0022font-weight: 400;u0022u003eBGPモニタリングとは、Border Gateway Protocolの動作を継続的に監視し、ルートリーク、ハイジャック、パフォーマンス低下、設定ミスなどを検出することです。BGPはインターネット全体にトラフィックをルーティングするため、障害が発生すると広範囲に影響が及ぶ可能性があります。リアルタイムモニタリングにより、組織はルーティング異常がエンドユーザーや業務に影響を与える前に、それを検知して対応することができます。u003c/spanu003e

    監視によって検出できる最も一般的なBGPの問題は何ですか？

    u003cspan style=u0022font-weight: 400;u0022u003eBGP監視は、ルートリーク（意図した範囲を超えてアドバタイズされるプレフィックス）、ルートハイジャック（ASがプレフィックスの所有権を不正に主張する）、ルートフラップ（ルートが繰り返し消えたり現れたりする）、および収束の遅延といった問題を検出するのに役立ちます。これらのいずれも、パフォーマンスの低下やネットワークのセキュリティリスクにつながる可能性があります。u003c/spanu003e

    BGPモニタリングプロトコル（BMP）とは何ですか？

    RFC 7854で定義されているBMPは、ルーターから監視システムにBGPルーティングデータを収集およびエクスポートするために特別に設計されたプロトコルです。BGPセッションデータ、ルーティングテーブル、およびルートアップデートの共有方法を標準化することで、スクリーン・スクレイピングやSNMPポーリングといった従来の方法よりもはるかに効率的で信頼性の高いものとなっています。

    BGP監視のための監視ポイントはいくつ必要ですか？

    視点ポイントが多いほど、グローバルルーティングの状況をより正確に把握できます。最低限、ネットワークが参加する主要なピアリング拠点とインターネットエクスチェンジごとにコレクターが必要です。RIPE NCCのルーティング情報サービス（RIS）やRouteViewsなどの公開データソースは、独自のコレクターを補完し、プレフィックスがグローバルにどのように認識されているかについての外部からの視点を提供します。

    デントン千倉著

    テクニカルライター

    デントン・チクラは、テクニカルライターであり、長年にわたりオブザーバビリティを推進してきた人物です。彼は、サイト信頼性エンジニアやエンジニアリングチームがインターネットの回復力を強化するツールや機能を発見できるよう支援することに注力しています。監視、パフォーマンス、インフラストラクチャの交差点で活動し、複雑なシステムをより理解しやすく使いやすいものにすることで、高度な技術的詳細と実際の運用とのギャップを埋めています。彼の目標は、チームがより迅速に構築し、問題を早期に発見し、よりスマートに復旧できるよう支援し、最終的にはインターネットをすべての人にとってより良く、より信頼性の高い場所にすることです。

    免責事項: このブログで述べられている見解は著者の見解であり、LogicMonitor またはその関連会社の見解を必ずしも反映するものではありません。

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