什么是自治系统?| 什么是 ASN?

自治系统(AS)是具有单个路由策略的巨型网络或网络群组。每个 AS 分配一个唯一的 ASN,ASN 是标识 AS 的编号。

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自治系统

学习目标

阅读本文后,您将能够:

  • 自治系统(AS)的定义
  • 了解 AS 编号(ASN)
  • 了解 BGP 和 AS 之间的路由

什么是自治系统?| 什么是 ASN?

Internet 是由不同网络组成的网络*,自治系统是组成 Internet 的大型网络。更具体地说,自治系统(AS)是具有统一路由策略的巨型网络或网络群组。连接到 Internet 的每台计算机或设备都连接到一个 AS。

具有 ASN 的全球自治系统

可以认为 AS 类似于一个城镇的邮局。邮件从一个邮局到另一个邮局,直到到达正确的城镇为止,然后该城镇的邮局将在该城镇内传递邮件。与之类似,数据包在整个 Internet 范围内通过从 AS 跳到 AS,直到它们到达包含其目的地 Internet 协议(IP)地址的 AS。该 AS 中的路由器将数据包发送到 IP 地址

每个 AS 都控制一组特定的 IP 地址,就像每个镇的邮局负责将邮件传递到该镇内的所有地址一样。给定 AS 可以控制的 IP 地址范围称为其“IP 地址空间”。

大多数 AS 连接到其他几个 AS。如果一个 AS 仅连接到另一个 AS 并共享相同的路由策略,则可以将其视为第一个 AS 的子网。

通常,每个 AS 由单个大型组织(例如 Internet 服务提供商(ISP)、大型企业技术公司、大学或政府机构)运营。

*网络是由两台或更多台连接的计算机组成的群组。

什么是 AS 路由策略?

AS 路由策略是由 AS 控制的 IP 地址空间的列表以及与其连接的其他 AS 的列表。此信息对于将数据包路由到正确的网络是必需的。AS 使用边界网关协议(BGP)向 Internet 通知此信息。

什么是 IP 地址空间?

IP 地址的指定群组或范围称为“IP 地址空间”。每个 AS 控制一定数量的 IP 地址空间。(一组 IP 地址也可以称为 IP 地址“块”。)

这种情况类似于如果世界上的所有电话号码都按顺序列出,并且为每个电话公司分配一个范围:电话公司A 控制号码 000-0000 至 599-9999,电话公司 B 控制号码 600-0000 至 999-9999。如果爱丽丝拨打 555-2424 致电米歇尔,她的致电将通过电话公司 A 路由到米歇尔。如果她拨打 867-5309 致电珍妮,她的致电将通过电话公司 B 路由到珍妮。

这就是 IP 地址空间的工作方式。假设 Acme 公司运营一家 AS,并控制一个 IP 地址范围,其中包括地址 192.0.2.253。如果计算机将数据包发送到 192.0.2.253,则该数据包最终将到达由 Acme 公司控制的 AS。如果该第一台计算机也将数据包发送到 198.51.100.255,则数据包将到达另一个 AS(尽管它们可能会在途中通过 Acme 公司的 AS)。

什么是 IP 地址前缀?

当网络工程师通知哪个 IP 地址由哪个 AS 控制时,他们通过提及每个 AS 拥有的 IP 地址“前缀”来实现。IP 地址前缀是 IP 地址的范围。根据 IP 地址的写入方式,IP 地址前缀通过以下方式表示:192.0.2.0/24。这表示 IP 地址 192.0.2.0 到 192.0.2.255,而不是 192.0.2.0 到 192.0.2.24。

什么是自治系统编号(ASN)?

每个 AS 都分配有一个官方编号或自治系统编号(ASN),类似于每个企业如何获得具有唯一官方编号的营业执照。但是,与企业不同,外部各方通常仅通过编号来引用 AS。

AS 编号或 ASN 是介于 1 和 65534 之间的唯一 16 位数字或介于 131072 和 4294967294 之间的 32 位数字。它们通过这种格式表示:AS(数字)。例如,Cloudflare 的 ASN 是 AS13335。据不完全估计,全世界有超过 90,000 个 ASN 在使用。

只有与网络间路由器的外部通信才需要 ASN(请参阅下面的“什么是 BGP?”)。AS 中的内部路由器和计算机可能不需要知道该 AS 的编号,因为它们仅与该 AS 内的设备通信。

在分配 ASN 的管理机构给它编号之前,AS 必须满足某些资格。它必须具有唯一的路由策略,具有一定的大小,并且与其他 AS 具有多个连接。可用的 ASN 数量有限,如果过度分发它们,则供应会用光,路由也会变得更加复杂。

什么是 BGP?

AS 通过边界网关协议(BGP)通知其到其他 AS 和路由器的路由策略。BGP 是在 AS 之间路由数据包的协议。如果没有这些路由信息,大规模运行 Internet 将很快变得不切实际:数据包将丢失或花费太长时间才能到达目的地。

每个 AS 使用 BGP 通知它们负责的 IP 地址以及它们连接的其他 AS。BGP 路由器从世界各地的 AS 中获取所有这些信息,并将其放入称为路由表的数据库中,以确定从 AS 到 AS 的最快路径。当数据包到达时,BGP 路由器会参考其路由表来确定数据包接下来应转到哪个 AS。

全世界有许多 AS,BGP 路由器不断更新其路由表。网络脱机时,新网络联机时,AS 扩展或收缩其 IP 地址空间,所有这些信息都必须通过 BGP 通知,以便 BGP 路由器可以调整其路由表。

为什么需要 BGP 路由?IP 不用于路由吗?

IP(Internet 协议)确实用于路由,因为它指定每个数据包将到达的目的地。BGP 负责将数据包以最快的路由定向到目的地。如果没有 BGP,IP 数据包将在 Internet 上从 AS 到 AS 随机反弹,类似于驾驶员试图通过猜测走哪条路来到达目的地。

自治系统如何相互连接?

AS 之间相互连接,并通过称为对等的过程交换网络流量(数据包)。AS 彼此对等的一种方式是通过在称为 Internet 交换点(IXP)的物理位置进行连接。IXP 是一个大型局域网(LAN),具有许多路由器、交换机和电缆连接。