BGP

BGP (Border Gateway Protocol)
인터넷에서 자율 시스템(AS, Autonomous System) 간의 라우팅 정보 교환 프로토콜
여러 네트워크 간 최적의 경로를 찾고 유지하는 역할

특징

인터넷의 핵심 라우팅 프로토콜
AS(자율 시스템) 간의 경로를 설정하고 최적화
경로 벡터 프로토콜(Path Vector Protocol) 사용
Path Attribute (경로 속성)를 기반으로 라우팅 결정
신뢰성이 높은 연결을 위해 TCP(포트 179) 사용

작동 방식

BGP 라우터 간의 관계
- AS 간 경로 관리 위해 BGP 피어링(Peering) 설정
- BGP 라우터 간의 관계 2가지
  1. eBGP (External BGP)
    - 서로 다른 AS 간 BGP 정보 교환
    - 인터넷 서비스 제공자(ISP) 간 사용
    - 직접 연결된 네트워크에서 주로 실행
  2. iBGP (Internal BGP)
    - 같은 AS 내부에서 BGP 정보 공유
    - 여러 라우터 존재 시 AS 내부에서 BGP 경로 유지하기 위해 사용
    - 스플릿 호라이즌 (Split Horizon) 규칙 적용 (Loop 방지)
BGP 메시지 유형

메시지 유형	설명
OPEN	BGP 피어링 관계 설정
UPDATE	네트워크 경로 정보 업데이트
KEEPALIVE	피어 간 연결 유지 (주기적 전송)
NOTIFICATION	에러 발생 시 피어 연결 종료

BGP 경로 선택 과정
- 단순 짧은 경로 선택 X
1. 선호도 높은 경로 선택 → Weight 값이 높은 경로 우선
2. Local Preference → 지역 우선순위가 높은 경로 선택
3. AS Path → 경로가 짧은 AS 선호
4. Origin Type → IGP > EGP > Unknown 순서로 선호
5. Multi-Exit Discriminator (MED) 값이 작은 경로 선호
6. eBGP 경로가 iBGP 경로보다 우선
7. 라우터 ID 가 작은 경로 선택

경로 속성

속성	설명	필수 여부
AS_PATH	지나온 AS 목록	✅ 필수
NEXT_HOP	다음 목적지 라우터 IP 주소	✅ 필수
LOCAL_PREF	AS 내부에서 우선순위 결정	선택
MED (Metric)	특정 경로를 선호하도록 조정	선택
COMMUNITY	특정 그룹 내에서 정책 적용	선택

BGP vs IGP (내부 게이트웨이 프로토콜)

항목	BGP (Border Gateway Protocol)	IGP (OSPF, EIGRP, RIP 등)
역할	AS 간 라우팅 (인터넷)	AS 내부 라우팅
프로토콜 유형	Path Vector Protocol	Link-State 또는 Distance Vector
라우팅 대상	인터넷 전체 경로	내부 네트워크 경로
경로 결정 기준	Path Attributes (AS_PATH, LOCAL_PREF 등)	메트릭 (Cost, Hop Count 등)
속도	느림 (수초~수분)	빠름 (밀리초~초)
규모	대규모 네트워크 (인터넷)	소규모, 중규모 네트워크

BGP 장단점

장점

인터넷 상 가장 안정적인 라우팅 프로토콜
다양한 경로 선택 기준 제공 (정책 기반 라우팅 가능)
대규모 네트워크 확장 가능

단점

설정 복잡, 운영 어려움
라우팅 갱신 속도 느림 (Failover 느릴 수 있음)
초기 설정 및 튜닝 필요 (Best Path Selection)

예시) BGP 구성 (Cisco 설정) eBGP (AS 65001 ↔ AS 65002)

Router_A(config)# router bgp 65001
Router_A(config-router)# neighbor 192.168.1.2 remote-as 65002
Router_A(config-router)# network 10.10.10.0 mask 255.255.255.0

iBGP (AS 65001 내부)

Router_B(config)# router bgp 65001
Router_B(config-router)# neighbor 192.168.2.1 remote-as 65001
Router_B(config-router)# network 10.20.20.0 mask 255.255.255.0

활용 사례

ISP (인터넷 서비스 제공자) 간의 연결
대기업 및 클라우드 네트워크 (Google, AWS, Azure)
CDN (Content Delivery Network) 트래픽 관리
멀티홈 네트워크 (하나의 AS가 여러 ISP와 연결된 환경)

결론

BGP는 인터넷에서 사용되는 가장 중요한 라우팅 프로토콜

AS 간에 최적의 경로를 선택하여 안정적인 네트워크 운영

정책 기반 라우팅 가능하지만 설정 및 운영이 복잡

인터넷 백본(Backbone) 네트워크를 구성하는 핵심 요소
인터넷 라우팅의 핵심 기술

AS (Autonomous System) 번호

인터넷 상 개별 네트워크 식별 위해 사용되는 고유한 숫자
인터넷 = 여러 개의 독립적인 네트워크(AS) 로 이루어져 있으며,
각 AS = 자체적인 라우팅 정책을 가지고 운영

인터넷에서 라우팅 경로 결정 시 사용
BGP(Border Gateway Protocol)을 통해 AS 간 라우팅 정보 교환
ISP, 대기업, 클라우드 서비스, 정부 기관 등에서 사용

초기 AS 번호 16비트(2바이트) 설계 = 최대 65,536개 (0~65535) → 공인 AS 번호 부족 문제 발생 IANA (Internet ASsigned Numbers Authority) 07년도부터 32비트(4바이트) AS 번호 체계 도입 = 최대 42억 개 까지 확장 현재 16비트와 32비트 AS 번호 함께 사용

공인 AS 번호 (Public AS Number) vs 사설 AS 번호 (Private AS Number)

공인 AS 번호 (Public AS Number)
- 공식적으로 사용되는 AS 번호
- IANA 및 RIR(Regional Internet Registry) 통해 관리
- ISP, 대기업, 데이터센터, 클라우드 사업자 등 사용
- BGP 통해 글로벌 인터넷에 연결되는 네트워크에 할당
- 범위
  - 1 ~ 64511 (16비트)
  - 65536 ~ 4199999999 (32비트)
사설 AS 번호 (Private AS Number)
- 인터넷 X, 내부 네트워크(기업, 기관, 연구소 등)에서만 사용
- 인터넷 사용 X, 외부 라우팅 X
- NAT 또는 BGP 설정을 통해 공인 AS 번호로 변환 가능
- 범위
  - 64512 ~ 65534 (16비트)
  - 4200000000 ~ 4294967294 (32비트)
- 예시
  - 기업 내부 BGP 사용한 네트워크 연결
  - 데이터센터 고객 네트워크 분리 및 관리용
  - 클라우드 서비스 가상 네트워크 간 연결

구분	설명
AS 번호	인터넷에서 네트워크를 식별하는 고유한 숫자
16비트 → 32비트 확장 이유	인터넷 확장으로 AS 번호 부족 해결
공인 AS 번호	인터넷에 연결된 네트워크에 사용됨
사설 AS 번호	내부 네트워크에서만 사용됨 (인터넷에 노출되지 않음)

AS 번호 = 인터넷의 라우팅과 트래픽 관리에서 중요한 역할
공인 AS 번호 = 인터넷 서비스 제공(ISP) 및 기업에서 사용,
사설 AS 번호 = 내부 네트워크 관리에 활용

BGP Neighbor 연결 과정 (BGP 피어링 과정)

BGP는 Neighbor(피어, Peer) 라우터와 TCP 연결(Port 179) 경로 정보(라우팅 테이블) 공유

연결 과정

단계	상태 이름	설명
1️⃣	Idle	BGP 프로세스가 시작되었지만, 아직 연결을 시도하지 않음
2️⃣	Connect	TCP(포트 179)를 사용하여 Neighbor와 연결 시도
3️⃣	Active	이전 단계에서 연결 실패 시, 다시 연결을 시도
4️⃣	OpenSent	Open 메시지를 보내고, 상대방의 Open 메시지를 기다림
5️⃣	OpenConfirm	Keepalive 메시지를 주고받으며 세션 확인
6️⃣	Established ✅	BGP Neighbor 관계가 성립되고, 경로 정보(UPDATE 메시지) 교환 시작

Idle 상태
- BGP 프로세스 실행, 아직 Neighbor(피어)와 연결 시도 X
- 원인 : 초기 상태 or 이전 세션 종료
- neighbor 명령으로 수동 설정 / 라우터 설정 확인
Connect 상태
- 라우터가 TCP(포트 179) 사용해 BGP Neighbor와 연결 시도
- 성공 → OpenSent 상태 / 실패 → Active 상태
Active 상태
- Connect 상태에서 TCP 연결 실패 시 변경
- 다시 TCP 연결 시도
- if) Active 상태 유지 시
  - Neighbor IP 설정 확인
  - TCP 연결 가능 여부 확인 (telnet [neighbor IP] 179 실행)
  - AS 번호 맞는지 확인
OpenSent 상태
- TCP 연결 성공 시 BGP Open 메시지 전송
- 상대방의 Open 메시지 기다리는 상태
- Open 메시지에 포함
  - BGP 버전
  - AS 번호
  - BGP 라우터 ID
  - 홀드 타임
OpenConfirm 상태
- BGP Open 메시지 주고받은 후 Keepalive 메시지 교환
- BGP Neighbor 정상 동작 확인
- if 문제 발생 시 → Notification 메시지 보내고 세션 종료
Established 상태
- BGP 피어링 성공
- UPDATE 메시지 교환하여 라우팅 정보 공유
- BGP 상태가 Established X → 경로 정보 교환 X
  - 확인 : show ip bgp summary

BGP Neighbor 연결 확인

Router# show ip bgp summary

State = Established → BGP 피어링 성공

문제 해결

상태	원인	해결 방법
Idle	BGP 설정 없음, IP 오류, ACL 차단	`neighbor` 설정 확인, 방화벽 확인
Connect	TCP 연결 실패	상대방 라우터와 네트워크 연결 확인
Active	상대방 라우터 응답 없음	AS 번호, IP 주소, 포트 179 확인
OpenSent	BGP 버전 불일치	같은 BGP 버전 사용하도록 설정
OpenConfirm	Keepalive 메시지 문제	BGP 설정 다시 확인

네트워크 연결 확인 : ping [neighbor IP] telnet [neighbor IP] 179
BGP 설정 확인 : show running-config | include bgp

요약

BGP Neighbor 연결 → 6단계의 FSM(State Machine) 과정

Established 상태가 되어야 정상적인 BGP 피어링 및 경로 교환 가능

BGP 문제 발생 시, Neighbor IP / AS 번호 / TCP 179 포트 등을 확인

BGP 설정이 정상이라면 show ip bgp summary에서 Established 상태 확인 가능

MetalLB + Ingress

MetalLB → 외부에서 접근 가능한 VIP를 할당하고 BGP로 광고
Ingress Controller → HTTP/HTTPS 요청을 Host/Path 기준으로 분기
Service → Ingress Controller가 백엔드 애플리케이션으로 연결
Pod → 실제 애플리케이션 실행

MetalLB 만 사용 시 → 서비스마다 LoadBalancer IP가 하나씩 필요 → 외부 IP 많이 사용하게 됨 MetalLB + Ingress → Ingress Controller 앞에 VIP 하나만 할당 → Host/Path 기준으로 여러 서비스 분기 가능

전체 구조

Client Network
      │
      │
     R1
      │
      │ iBGP
      │
     R2
      │
      │ eBGP
      │
Kubernetes Nodes
      │
      │
MetalLB VIP
      │
      │
Ingress Controller Service (LoadBalancer)
      │
      │
Ingress Controller Pod
      │
 ┌────┴───────────────┐
 │                    │
Service 1          Service 2
 │                    │
Pod 1                Pod 2

MetalLB → 외부 진입점(VIP) 생성
Ingress Controller → 그 트래픽을 여러 서비스로 분배

구성요소	역할
MetalLB	외부 접속용 VIP 제공
Router	VIP 경로 라우팅
Ingress Controller	HTTP/HTTPS 분기
Service	Pod 접근용 내부 추상화
Pod	실제 애플리케이션 실행

MetalLB

Kubernetes에서 type: LoadBalancer 사용할 수 있게 하는 구성요소

LoadBalancer IP(VIP) 할당
VIP를 BGP 또는 L2로 외부 네트워크에 광고
외부 라우터가 해당 VIP로 트래픽을 보낼 수 있게 함
HTTP 라우팅 X → L4 수준의 진입점 제공자

Ingress Controller

HTTP/HTTPS 레벨의 요청 분기 장치

Host 기반 라우팅
Path 기반 라우팅
TLS 종료(HTTPS 인증서 처리)
여러 서비스에 대한 단일 진입점 제공

Service

Pod 앞에 위치한 가상 네트워크 객체

Pod 집합을 하나의 네트워크 엔드포인트처럼 제공
Pod IP가 바뀌어도 안정적인 접근 경로 제공
kube-proxy를 통해 로드밸런싱 처리

항목	MetalLB	Ingress Controller
역할	외부 IP 제공	HTTP/HTTPS 요청 분기
동작 계층	L4 중심	L7 중심
처리 기준	IP, TCP/UDP	Host, Path, TLS
결과	VIP 생성	여러 서비스 분기

cd

Tree

BGP

AS (Autonomous System) 번호

BGP Neighbor 연결 과정 (BGP 피어링 과정)

MetalLB + Ingress

그래프 뷰

백링크