BGP oder OSPF: Wann ist welches Routing-Protokoll besser?

Wie funktioniert BGP?

BGP wird als Exterior-Gateway-Protokoll bezeichnet. Es wurde entwickelt, um Routing-Informationen zwischen verschiedenen Netzwerken, den so genannten autonomen Systemen (Autonomous System, AS), auszutauschen. Wenn es mehrere von BGP abgeleitete Pfade gibt, wählt das Protokoll einen Pfad für den zu übermittelnden Datenverkehr auf Grundlage mehrerer Kriterien aus. Dazu gehören:

• der höchste lokal abgeleitete Präferenzwert, Weight genannt;
• der Pfad mit der höchsten lokalen Präferenz;
• Pfadursprung (Netzwerk oder Aggregat);
• kürzester AS-Pfad zum Zielnetzwerk;
• niedrigster Multiexit Discriminator; und
• bevorzugte Pfade, die von Intra-AS (zum Beispiel internes BGP) oder Extra-AS (zum Beispiel externes BGP) stammen.

Lokale Administratoren können viele dieser Kriterien beeinflussen, um zu erzwingen, dass der Traffic einen bevorzugten Pfad nimmt. Wenn Router jedoch Verbindungen zu Nachbarn in unterschiedlichen autonomen Systemen herstellen, können die lokalen AS-Router nicht kontrollieren, welchen Pfad die benachbarten Router für den eingehenden Traffic wählen. Daher hat BGP bei der Kommunikation mit externen Netzwerken weniger Kontrolle über die Änderung von Traffic-Pfaden.

BGP ist hocheffizient und benötigt im Vergleich zu den meisten Routing-Protokollen nur geringe Rechen- und Speicherressourcen. Somit kann es dynamisches Routing für die größten Netzwerke übernehmen. Das Internet beispielsweise nutzt BGP, um ISPs und Organisationen, die ein öffentliches AS besitzen und mehrere dynamische Pfade zum Internet verwenden, miteinander zu verbinden. Das ist nützlich, wenn ein primärer ISP-Link ausfällt, da BGP den für das Internet bestimmten Traffic dynamisch zum sekundären ISP-Link umleitet.

Abbildung 1 zeigt die Internetarchitektur eines Beispielunternehmens mit AS 1010, das über AS 101 und AS 201 mit ISPs verbunden ist. Auf dem Router in AS 1010 läuft BGP, und er hat eine Nachbarschaft zu den beiden ISPs aufgebaut. Abhängig von der Pfadwahl zu Remote-Netzwerken im Internet wird BGP den Traffic an ISP 1 oder ISP 2 senden. Wenn eine der beiden ISP-Verbindungen ausfällt, entfernt BGP zudem den ausgefallenen Pfad aus der Routing-Tabelle und leitet den gesamten Traffic zum verbleibenden aktiven und problemlos funktionierenden Pfad um.

BGP-Anwendungsfälle

BGP wird nicht nur gerne am Internetrand des Unternehmens eingesetzt, sondern auch an anderen Netzwerk-Edge-Standorten, wie dem WAN oder Links zwischen dem Firmennetzwerk und IaaS-Clouds. Dies liegt daran, dass BGP gut skalierbar ist, einen deterministischen Prozess für die Pfadwahl verwendet und der De-facto-Standard für dynamisches Routing zwischen Netzwerken mit verschiedenen Eigentümern und Betreibern ist.

Wie OSPF funktioniert

Im Gegensatz zu BGP handelt es sich bei OSPF um ein Interior-Gateway-Protokoll, das in der Regel innerhalb des privaten LANs eines Unternehmens zum Einsatz kommt. OSPF gilt im Vergleich zu BGP als einfacher bereitzustellen und zu verwalten. Außerdem erfordert es nur geringe manuelle Anpassungen, um in den meisten Unternehmensumgebungen zu funktionieren.

OSPF verwaltet eine Datenbank mit lokal abgeleiteten und bekannten Netzwerken. Wenn mehrere OSPF-Pfade zu Remote-Netzwerken existieren, wählt OSPF einen Pfad auf Grundlage der niedrigsten berechneten Kosten oder Metrik aus. Die Pfadkosten zu einem Remote-Netzwerk basieren auf der insgesamt berechneten Referenzbandbreite geteilt durch die Schnittstellenbandbreite. Die Referenzbandbreite ist eine Zahl, die bei OSPF verwendet wird, um die Geschwindigkeit einer Verbindung zu quantifizieren.

Je niedriger der Wert für die Pfadkosten ist, desto schneller ist die Verbindung. So hat beispielsweise eine 100-MBit/s-Verbindung eine OSPF-Referenzbandbreite von zehn, während eine 1-GBit/s-Verbindung eine Referenzbandbreite von eins hat. Netzwerkadministratoren können diese Berechnung nach Bedarf anpassen.

Als Fazit bleibt festzuhalten, dass OSPF die Pfadbandbreite als einen Hauptfaktor bei der Bestimmung der Pfadwahl heranzieht. Daher ist es im Vergleich zu BGP wahrscheinlicher, dass dieses Protokoll den optimalen Pfad auf Grundlage der Netzwerk-Performance auswählt.

OSPF-Anwendungsfälle

Im Gegensatz zu BGP ist der Betrieb von OSPF ziemlich CPU- und speicherintensiv. Deshalb ist es nicht ideal für extrem große Netzwerke. OSPF lässt sich zwar skalieren, um große Netzwerke mit Hunderten von Routen zu handhaben. Aber Administratoren müssen darauf achten, den Verarbeitungs- und Speicher-Overhead durch manuelle Anpassungen zu reduzieren, und zwar mehr als bei BGP.

OSPF bietet schnellere Konvergenzzeiten als BGP. Die Netzwerkkonvergenz ist die Geschwindigkeit, mit der ein Router bei einem Netzwerkausfall den Pfad zu einem Zielnetzwerk anpassen kann. Aufgrund seiner Konvergenzgeschwindigkeit und der Möglichkeit, Pfade basierend auf der Netzwerk-Performance zu wählen, ist OSPF die bessere Wahl in Unternehmens-LANs und privaten Data Centern.

In einigen Situationen kann OSPF auch für dynamisch erlernte WAN-Routen und Konnektivität zu IaaS-Clouds verwendet werden. Die folgenden Punkte sprechen jedoch dafür, dass OSPF am besten innerhalb der Grenzen eines einzeln verwalteten Corporate-LANs eingesetzt wird:

• fehlende Multicast-Kommunikation;
• höhere Speicher- und CPU-Anforderungen; und
• ein allgemeiner Mangel an unternehmensübergreifenden dynamischen Routing-Funktionen.

Wofür sollten BGP und OSPF im Unternehmen eingesetzt werden?

Obwohl es einige Ausnahmen gibt, wird BGP am häufigsten für Internetredundanz, WAN- und IaaS-Umgebungen verwendet. OSPF kommt hauptsächlich im LAN und im Rechenzentrum zum Einsatz, es kann aber gelegentlich auch in WAN- und IaaS-Umgebungen eingesetzt werden.

Ein Blick auf dynamisches Routing

Beim dynamischen Routing erstellt und verwaltet ein Router eine Datenbank mit allen ihm bekannten Routen. Der Router berechnet den optimalen Pfad zu einem Remote-Netzwerk, wenn zwei oder mehr Pfade zu demselben Netzwerk existieren.

Ein Router mit einem dynamischen Routing-Protokoll teilt die Informationen seiner Routing-Tabellen mit benachbarten Routern, die für die Teilnahme konfiguriert sind. Die Router kommunizieren mithilfe des gleichen dynamischen Routing-Protokolls und der gleichen Routing-Protokollinstanz.