自律システムとは?| ASNとは?

自律システム(AS)は、単一のルーティングポリシーを持つ非常に大規模なネットワークまたはネットワークグループです。各自律システムには、ASを識別する番号である固有の自立システム番号(ASN)が割り当てられます。

学習目的

この記事を読み終えると、以下のことができるようになります。

  • 自律システム(AS)を定義する
  • AS番号(ASN)について理解する
  • BGPとASE間ルーティングについて理解する

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What is an autonomous system?

インターネット はネットワーク*のネットワークであり、自律システムはインターネットを構成する大きなネットワークです。具体的には、自律システム(AS)は、単一のルーティングポリシーを持つ大規模なネットワークまたはネットワークグループです。インターネットに接続するすべてのコンピューターまたはデバイスがASに接続されています。

ASNと世界中の自律システム

Imagine an AS as being like a town's post office. Mail goes from post office to post office until it reaches the right town, and that town's post office will then deliver the mail within that town. Similarly, data packets cross the Internet by hopping from AS to AS until they reach the AS that contains their destination Internet Protocol (IP) address. Routers within that AS send the packet to the IP address.

すべての郵便局がその町内のすべての住所(アドレス)に郵便物を配達するのと同じように、すべてのASが特定のIPアドレスのセットを制御します。特定のASが制御できるIPアドレスの範囲は、「IPアドレス空間」と呼ばれます。

ほとんどのASは、他のASに接続します。ASが他のひとつのASにだけ接続し、同じルーティングポリシーを共有する場合、最初のASのサブネットワークと見なされることもあります。

通常、各ASは、インターネットサービスプロバイダー (ISP)、大規模なエンタープライズテクノロジー企業、大学、政府機関などの 1 つの大規模な組織によって運営されます。

*ネットワークとは、2つ以上の接続されたコンピューターのグループです。

ASルーティングポリシーとは?

ASルーティングポリシーとは、ASが制御するIPアドレス空間のリストと、ASが接続する他のASのリストです。この情報は、パケットを正しいネットワークにルーティングするために必要です。ASは、ボーダーゲートウェイプロトコル (BGP) を使用して、この情報をインターネットに知らせます。

IPアドレス空間とは?

指定されたIPアドレスのグループまたは範囲を「IPアドレス空間」と呼びます。各ASは、一定量のIPアドレス空間を制御します。(IPアドレスのグループは、IPアドレス「ブロック」とも呼ばれます)。

世界のすべての電話番号が順番にリストされており、各電話会社には範囲が割り当てられていると想像してみてください。電話会社Aは、番号000-0000~599-9999を制御し、電話会社Bは番号600-00000~999-9999を制御します。アリスが555-2424でミシェルに電話した場合、アリスの電話は電話会社Aを介してミシェルにルーティングされます。また、アリスが867-5309でジェニーに電話した場合、電話は電話会社Bによってジェニーにルーティングされます。

これが、IPアドレス空間の仕組みの一例です。たとえば、Acme Co.がASを操作し、アドレス192.0.2.253 を含むIPアドレス範囲を制御するとします。コンピューターが192.0.2.253にパケットを送信すると、パケットは最終的にAcme Co.によって制御されるASに到達します。最初のコンピューターも198.51.100.255にパケットを送信している場合、パケットは別のASに移動します(ただし、途中でAcme Co.のASを通り過ぎるかもしれません)。

IPアドレスプレフィックスとは?

ネットワークエンジニアは、どのASによってどのIPアドレスが制御されているかを伝える場合、各ASが所有するIPアドレス「プレフィクス」のことを伝えます。IPアドレスプレフィックスは、IPアドレスの範囲です。IPアドレスの書き方により、IPアドレスプレフィクスは 192.0.2.0/24 という形式で表現されます。これは、192.0.2.0~192.0.2.255のIPアドレスを表し、192.0.2.0~192.0.2.24ではありません。

自律システム番号(ASN)とは?

各ASには、自律システム番号(ASN)が割り当てられており、これは各企業が固有のビジネスライセンスを持つ方法と同様です。しかし、企業とは異なり、外部の第三者が、その番号だけでASを参照することがよくあります。

AS番号(ASN)は、1~65534の間の固有の16ビット番号、または131072~4294967294の間の32ビット番号です。これらは、AS(番号)という形式で表示されます。たとえば、CloudflareのASNはAS13335です。ある統計によると、世界中で90,000件以上のASNが使用されています。

ASNは、ネットワークルーターとの外部通信にのみ必要です(下記の「BGP とは?」をお読みください)。AS内の内部ルーターおよびコンピューターは、そのAS内のデバイスとしか通信しないため、AS番号を知る必要はありません。

ASNを割り当てる管理機関から番号が付与される前に、ASN は特定の資格を満たす必要があります。ASNは特定のサイズで、明確なルーティングポリシーを持ち、他のASEへの複数の接続が必要です。利用可能なASNの数は限られており、制限なく配布すると、供給が枯渇し、ルーティングがはるかに複雑になります。

BGPとは?

ASは、ボーダーゲートウェイプロトコル(BGP)を介して他のASおよびルーターにルーティングポリシーを通知します。BGPは、AS間でデータパケットをルーティングするためのプロトコルです。このルーティング情報がなければ、インターネットの大規模運用はすぐに実行不能になるでしょう:データパケットが失われたり、宛先に到達するのに時間がかかりすぎたりするはずです。

各ASは BGPを使用して、担当するIPアドレスと、接続する他のASを知らせます。BGPルーターは、世界中のASからこの情報をすべて取り出し、ルーティングテーブルと呼ばれるデータベースに保存して、ASからASへの最速のパスを決定します。パケットが到着すると、BGPルーターはルーティングテーブルを参照して、パケットが次に移動するASを決定します。

世界には非常に多くのASがあるため、BGPルーターは常にルーティングテーブルを更新しています。ネットワークがオフラインになり、新しいネットワークがオンラインになると、ASがIPアドレス空間を拡張または縮小します。BGPルーターがルーティングテーブルを調整できるように、これらの情報はすべてBGP経由で知らせる必要があります。

BGPルーティングが必要な理由IPはルーティングに使われない理由

インターネットプロトコル(IP)は、各パケットがどの宛先に向かうかを指定するルーティングに使用されます。BGPは、目的地までの最速ルートをパケットの宛先にして送信します。BGPがない場合、IPパケットはASからASへ、ランダムにインターネットをとびまわります。これは、ドライバーがあてずっぽうに道路を選んで、目的地に到達しようとするのに似ています。

自律システムはどのように相互接続するのですか?

ASは相互に接続し、ピアリングと呼ばれるプロセスによってネットワークトラフィック(データパケット)を交換します。ASが相互にピアリングする方法の1つは、インターネット交換ポイント (IXP) と呼ばれる物理的な場所に接続することです。IXPは、多数のルーター、スイッチ、ケーブル接続を備えた大規模なローカルエリアネットワーク (LAN) です。

ネットワーク層について