Virtualization and Distribution of the BGP Control Plane

The Internet is organized as a collection of networks called Autonomous Systems (ASes). The Border Gateway Protocol (BGP) is the glue that connects these administrative domains. Communication is thus possible between users worldwide and each network is responsible of sharing reachability information to peers through BGP. Protocol extensions are periodically added because the intended use and design of BGP no longer fit the current demands. Scalability concerns make the required internal BGP (iBGP) full mesh difficult to achieve in today's large networks and therefore network operators resort to confederations or Route Reflectors (RRs) to achieve full connectivity. These two options come with a set of flaws of their own such as route diversity loss, persistent routing oscillations, deflections, forwarding loops etc. In this dissertation we present oBGP, a new architecture for the redistribution of external routes inside an AS. Instead of relying on the usual statically configured set of iBGP sessions, we propose to use an overlay of routing instances that are collectively responsible for (I) the exchange of routes with other ASes, (II) the storage of internal and external routes, (III) the storage of the entire routing policy configuration of the AS and (IV) the computation and redistribution of the best routes towards Internet destinations to each client router in the AS

Virtualization and Distribution of the BGP Control Plane

L'Internet est organisé sous la forme d'une multitude de réseaux appelés Systèmes Autonomes (AS). Le Border Gateway Protocol (BGP) est le langage commun qui permet à ces domaines administratifs de s'interconnecter. Grâce à BGP, deux utilisateurs situés n'importe où dans le monde peuvent communiquer, car ce protocole est responsable de la propagation des messages de routage entre tous les réseaux voisins. Afin de répondre aux nouvelles exigences, BGP a dû s'améliorer et évoluer à travers des extensions fréquentes et de nouvelles architectures. Dans la version d'origine, il était indispensable que chaque routeur maintienne une session avec tous les autres routeurs du réseau. Cette contrainte a soulevé des problèmes de scalabilité, puisque le maillage complet des sessions BGP internes (iBGP) était devenu difficile à réaliser dans les grands réseaux. Pour couvrir ce besoin de connectivité, les opérateurs de réseaux font appel à la réflection de routes (RR) et aux confédérations. Mais si elles résolvent un problème de scalabilité, ces deux solutions ont soulevé des nouveaux défis car elles sont accompagnées de multiples défauts; la perte de diversité des routes candidates au processus de sélection BGP ou des anomalies comme par exemple des oscillations de routage, des déflections et des boucles en font partie. Les travaux menés dans cette thèse se concentrent sur oBGP, une nouvelle architecture pour redistribuer les routes externes à l'intérieur d'un AS. `A la place des classiques sessions iBGP, un réseau de type overlay est responsable (I) de l'´echange d'informations de routage avec les autres AS, (II) du stockage distribué des routes internes et externes, (III) de l'application de la politique de routage au niveau de l'AS et (IV) du calcul et de la redistribution des meilleures routes vers les destinations de l'Internet pour tous les routeurs clients présents dans l'AS. ABSTRACT : The Internet is organized as a collection of networks called Autonomous Systems (ASes). The Border Gateway Protocol (BGP) is the glue that connects these administrative domains. Communication is thus possible between users worldwide and each network is responsible of sharing reachability information to peers through BGP. Protocol extensions are periodically added because the intended use and design of BGP no longer fit the current demands. Scalability concerns make the required internal BGP (iBGP) full mesh difficult to achieve in today's large networks and therefore network operators resort to confederations or Route Reflectors (RRs) to achieve full connectivity. These two options come with a set of flaws of their own such as route diversity loss, persistent routing oscillations, deflections, forwarding loops etc. In this dissertation we present oBGP, a new architecture for the redistribution of external routes inside an AS. Instead of relying on the usual statically configured set of iBGP sessions, we propose to use an overlay of routing instances that are collectively responsible for (I) the exchange of routes with other ASes, (II) the storage of internal and external routes, (III) the storage of the entire routing policy configuration of the AS and (IV) the computation and redistribution of the best routes towards Internet destinations to each client router in the AS

Virtualisation et distribution du plan de contrôle BGP

L'Internet est organisé sous la forme d'une multitude de réseaux appelés Systèmes Autonomes (AS). Le Border Gateway Protocol (BGP) est le langage commun qui permet à ces domaines administratifs de s'interconnecter. Grâce à BGP, deux utilisateurs situés n'importe où dans le monde peuvent communiquer, car ce protocole est responsable de la propagation des messages de routage entre tous les réseaux voisins. Afin de répondre aux nouvelles exigences, BGP a dû s'améliorer et évoluer à travers des extensions fréquentes et de nouvelles architectures. Dans la version d'origine, il était indispensable que chaque routeur maintienne une session avec tous les autres routeurs du réseau. Cette contrainte a soulevé des problèmes de scalabilité, puisque le maillage complet des sessions BGP internes (iBGP) était devenu difficile à réaliser dans les grands réseaux. Pour couvrir ce besoin de connectivité, les opérateurs de réseaux font appel à la réflection de routes (RR) et aux confédérations. Mais si elles résolvent un problème de scalabilité, ces deux solutions ont soulevé des nouveaux défis car elles sont accompagnées de multiples défauts; la perte de diversité des routes candidates au processus de sélection BGP ou des anomalies comme par exemple des oscillations de routage, des déflections et des boucles en font partie. Les travaux menés dans cette thèse se concentrent sur oBGP, une nouvelle architecture pour redistribuer les routes externes à l'intérieur d'un AS. `A la place des classiques sessions iBGP, un réseau de type overlay est responsable (I) de l'´echange d'informations de routage avec les autres AS, (II) du stockage distribué des routes internes et externes, (III) de l'application de la politique de routage au niveau de l'AS et (IV) du calcul et de la redistribution des meilleures routes vers les destinations de l'Internet pour tous les routeurs clients présents dans l'ASThe Internet is organized as a collection of networks called Autonomous Systems (ASes). The Border Gateway Protocol (BGP) is the glue that connects these administrative domains. Communication is thus possible between users worldwide and each network is responsible of sharing reachability information to peers through BGP. Protocol extensions are periodically added because the intended use and design of BGP no longer fit the current demands. Scalability concerns make the required internal BGP (iBGP) full mesh difficult to achieve in today's large networks and therefore network operators resort to confederations or Route Reflectors (RRs) to achieve full connectivity. These two options come with a set of flaws of their own such as route diversity loss, persistent routing oscillations, deflections, forwarding loops etc. In this dissertation we present oBGP, a new architecture for the redistribution of external routes inside an AS. Instead of relying on the usual statically configured set of iBGP sessions, we propose to use an overlay of routing instances that are collectively responsible for (I) the exchange of routes with other ASes, (II) the storage of internal and external routes, (III) the storage of the entire routing policy configuration of the AS and (IV) the computation and redistribution of the best routes towards Internet destinations to each client router in the A

Virtualisation et distribution du plan de contrôle BGP

L'Internet est organisé sous la forme d'une multitude de réseaux appelés Systèmes Autonomes (AS). Le Border Gateway Protocol (BGP) est le langage commun qui permet à ces domaines administratifs de s'interconnecter. Grâce à BGP, deux utilisateurs situés n'importe où dans le monde peuvent communiquer, car ce protocole est responsable de la propagation des messages de routage entre tous les réseaux voisins. Afin de répondre aux nouvelles exigences, BGP a dû s'améliorer et évoluer à travers des extensions fréquentes et de nouvelles architectures. Dans la version d'origine, il était indispensable que chaque routeur maintienne une session avec tous les autres routeurs du réseau. Cette contrainte a soulevé des problèmes de scalabilité, puisque le maillage complet des sessions BGP internes (iBGP) était devenu difficile à réaliser dans les grands réseaux. Pour couvrir ce besoin de connectivité, les opérateurs de réseaux font appel à la réflection de routes (RR) et aux confédérations. Mais si elles résolvent un problème de scalabilité, ces deux solutions ont soulevé des nouveaux défis car elles sont accompagnées de multiples défauts; la perte de diversité des routes candidates au processus de sélection BGP ou des anomalies comme par exemple des oscillations de routage, des déflections et des boucles en font partie. Les travaux menés dans cette thèse se concentrent sur oBGP, une nouvelle architecture pour redistribuer les routes externes à l'intérieur d'un AS. A la place des classiques sessions iBGP, un réseau de type overlay est responsable (I) de l' echange d'informations de routage avec les autres AS, (II) du stockage distribué des routes internes et externes, (III) de l'application de la politique de routage au niveau de l'AS et (IV) du calcul et de la redistribution des meilleures routes vers les destinations de l'Internet pour tous les routeurs clients présents dans l'ASThe Internet is organized as a collection of networks called Autonomous Systems (ASes). The Border Gateway Protocol (BGP) is the glue that connects these administrative domains. Communication is thus possible between users worldwide and each network is responsible of sharing reachability information to peers through BGP. Protocol extensions are periodically added because the intended use and design of BGP no longer fit the current demands. Scalability concerns make the required internal BGP (iBGP) full mesh difficult to achieve in today's large networks and therefore network operators resort to confederations or Route Reflectors (RRs) to achieve full connectivity. These two options come with a set of flaws of their own such as route diversity loss, persistent routing oscillations, deflections, forwarding loops etc. In this dissertation we present oBGP, a new architecture for the redistribution of external routes inside an AS. Instead of relying on the usual statically configured set of iBGP sessions, we propose to use an overlay of routing instances that are collectively responsible for (I) the exchange of routes with other ASes, (II) the storage of internal and external routes, (III) the storage of the entire routing policy configuration of the AS and (IV) the computation and redistribution of the best routes towards Internet destinations to each client router in the ASTOULOUSE-INP (315552154) / SudocSudocFranceF

dVirt: a Virtualized Infrastructure for Experimenting BGP Routing

International audienceIn this paper we propose dVirt, a distributed virtualized infrastructure enabling network operators to better grasp the routing mechanisms and anticipate network behavior. dVirt offers an emulated layer 2 connectivity that allows accurate simulation of IP routing and protocol dynamics. Using virtualization and Quagga routing software, we achieve scalable simulations while keeping a realistic model of the routing layer. To illustrate the benefits of simulating networks with dVirt, we study a well-known simple Border Gateway Protocol (BGP) topology subject to routing oscillations. dVirt allows for quick deployment of this topology and easy monitoring of BGP message exchanges

Rethinking iBGP Routing

2 pagesInternational audienceThe Internet is organized as a collection of administra- tive domains, known as Autonomous Systems (ASes). These ASes interact through the Border Gateway Protocol (BGP) that allows them to share reachability information. Adjacent routers in distinct ASes use external BGP (eBGP), whereas in a given AS routes are propagated over internal BGP (iBGP) sessions between any pair of routers. In large ASes where a logical full-mesh is not possible, confederations or route reflectors (RRs) are used. However, these somewhat scalable alternatives have introduced their own set of unpredictable effects (persistent routing oscillations and forwarding loops causing an increase of the convergence time) extensively addressed in the literature [1]. The solution we propose to these issues consists of a structured routing overlay holding a comprehensive view of the routes. We describe the design of a distributed entity that performs BGP route pre-computation for its clients inside a large backbone network and propagates the paths to the routers. Compared to the current iBGP routing, the advantage of the overlay approach is the separation between the responsibility of the control plane (route storage and best path computation) and the forwarding of the packets. One of the major improvements we bring is the divided routing table tackling the scalability concerns and allowing for parallel computation of paths