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RFC 9871 - BGP Farbbewusstes Routing (Color-Aware Routing)

Dokumentinformationen​

  • RFC-Nummer: 9871
  • Titel: BGP Color-Aware Routing (CAR)
  • Veröffentlichungsdatum: November 2025
  • Status: EXPERIMENTAL (Experimentell)
  • Autoren:
    • D. Rao, Ed. (Cisco Systems)
    • S. Agrawal, Ed. (Cisco Systems)

Zusammenfassung (Abstract)​

Dieses Dokument beschreibt eine BGP-basierte Routing-Lösung zur Einrichtung von Ende-zu-Ende-intentionsbewussten Pfaden über ein Multi-Domain-Transportnetzwerk. Das Transportnetzwerk kann mehrere Service-Provider- und Kundenetzwerk-Domänen umfassen. Die BGP-intentionsbewussten Pfade können verwendet werden, um Verkehrsflüsse für Service-Routen zu steuern, die eine bestimmte Intention benötigen. Diese Lösung wird BGP Farbbewusstes Routing (BGP CAR) genannt.

Dieses Dokument beschreibt das Routing-Framework und die BGP-Erweiterungen zur Ermöglichung des intentionsbewussten Routings unter Verwendung der BGP CAR-Lösung. Die Lösung definiert zwei neue BGP SAFIs (BGP CAR SAFI und BGP VPN CAR SAFI) für IPv4 und IPv6. Sie definiert auch ein erweiterbares Modell für Network Layer Reachability Information (NLRI) für beide SAFIs, das die Definition mehrerer NLRI-Typen für verschiedene Anwendungsfälle ermöglicht. Jeder NLRI-Typ enthält Schlüssel- und TLV-basierte Nicht-Schlüsselfelder für die effiziente Kodierung verschiedener präfixbezogener Informationen. Diese Spezifikation definiert zwei NLRI-Typen: Farbbewusste Route (Color-Aware Route) NLRI und IP-Präfix-NLRI. Sie definiert Nicht-Schlüssel-TLV-Typen für den MPLS-Label-Stack, den SR-MPLS-Label-Index und Segment Routing over IPv6 (SRv6) Segment-Identifikatoren (SIDs). Diese Lösung definiert auch eine neue Local Color Mapping (LCM) Extended Community.

Was ist Farbbewusstes Routing?​

Kernkonzepte​

Farbe (Intent):

  • Ein 32-Bit-Ganzzahlwert, der ein bestimmtes Service-Level oder eine Traffic-Engineering-Richtlinie identifiziert
  • Beispiel: Farbe 100 = "Niedrig-Latenz-Pfad", Farbe 200 = "Hohe-Bandbreite-Pfad"
  • Im Gegensatz zum traditionellen "Nur-Ziel"-Routing berücksichtigt CAR sowohl Ziel als auch Farbe

Farbbewusstes Routing:

Traditionelles BGP-Routing:
  Ziel: 10.1.1.0/24 → Besten Pfad auswählen

CAR-Routing:
  Ziel: 10.1.1.0/24 + Farbe: 100 → Besten Pfad auswählen, der Farbe-100-Anforderungen erfüllt
  Ziel: 10.1.1.0/24 + Farbe: 200 → Besten Pfad auswählen, der Farbe-200-Anforderungen erfüllt

Anwendungsfälle​

Anwendungsfall 1: Service-Differenzierung​

Unternehmens-VPN-Service:
- VIP-Kunden-Verkehr → Farbe 100 (Niedrige Latenz, Hohe Zuverlässigkeit)
- Standard-Kunden-Verkehr → Farbe 200 (Best-Effort)
- Backup-Verkehr → Farbe 300 (Niedrige Priorität)

Anwendungsfall 2: Anwendungsoptimierung​

Cloud-Service-Provider:
- Echtzeit-Video → Farbe 100 (Jitter-empfindlich)
- Dateiübertragung → Farbe 200 (Bandbreiten-Priorität)
- Massendaten → Farbe 300 (Kostenoptimiert)

Anwendungsfall 3: Multi-Cloud-Interconnect​

Cross-Cloud-Konnektivität:
- Unternehmenskritische Apps → Farbe 100 (Dedizierte Leitung, Niedrige Latenz)
- Allgemeine Apps → Farbe 200 (Internet, Kostenoptimiert)

Technische Architektur​

BGP-Erweiterungen​

Neues BGP-Attribut: Color Extended Community​

Typ: Extended Community
Format: 
  Type: 0x0b (Color)
  Sub-Type: 0x0b
  Color Value: 32-Bit-Ganzzahl

Beispiele:
  Color:100
  Color:200

BGP UPDATE-Nachricht​

Standard-BGP-UPDATE:
  NLRI: 10.1.1.0/24
  Next-Hop: 203.0.113.1
  AS-Path: 65001 65002
  
CAR-BGP-UPDATE:
  NLRI: 10.1.1.0/24
  Next-Hop: 203.0.113.1
  AS-Path: 65001 65002
  Extended Community: Color:100  ← Neu

Routing-Prozess​

Schritt 1: Routing-Tabellen-Organisation​

Traditionelle Routing-Tabelle:
  Ziel            Next-Hop
  10.1.1.0/24 → 203.0.113.1

CAR-Routing-Tabelle:
  Ziel            Farbe   Next-Hop
  10.1.1.0/24 + Keine  → 203.0.113.1 (Standard)
  10.1.1.0/24 + 100    → 203.0.113.2 (Niedrige Latenz)
  10.1.1.0/24 + 200    → 203.0.113.3 (Hohe Bandbreite)

Schritt 2: Paket-Klassifizierung​

Ingress-Router:
1. Paket inspizieren (basierend auf Richtlinie)
2. Farbwert zuweisen
3. Farbbewusste Routing-Tabelle nachschlagen
4. An entsprechenden Next-Hop weiterleiten

Schritt 3: Pfad-Mapping​

Farb-Mapping zu physischen Pfaden:
Farbe 100 → SR-Richtlinie 1 → Über Niedrig-Latenz-Links
Farbe 200 → SR-Richtlinie 2 → Über Hohe-Bandbreite-Links
Farbe 300 → SR-Richtlinie 3 → Über kostenoptimierten Pfad

Integration mit Segment Routing (SR)​

SR-Policy-Bindung​

Konfigurationsbeispiel:
  sr-policy color 100
    candidate-path preference 100
      explicit segment-list path1
        segment 16001
        segment 16002
        segment 16003

Ende-zu-Ende-Fluss​

1. BGP-Ankündigung: Präfix + Color:100
2. Controller/PCE: SR-Policy berechnen, die Color:100 erfüllt
3. Ingress-PE: Verkehr auf SR-Policy abbilden
4. Data-Plane: Entlang SR-Policy weiterleiten
5. Egress-PE: Entkapselung und Zustellung

Konfigurationsbeispiele​

Grundkonfiguration​

Routen mit Farbe ankündigen​

router bgp 65001
  neighbor 203.0.113.1 remote-as 65002
  
  address-family ipv4 unicast
    network 10.1.1.0/24
    route-policy ADD-COLOR out
    
route-policy ADD-COLOR
  set extcommunity color 100
end-policy

Farbe empfangen und verarbeiten​

router bgp 65001
  address-family ipv4 unicast
    neighbor 203.0.113.2 remote-as 65002
    route-policy MATCH-COLOR in
    
route-policy MATCH-COLOR
  if extcommunity color is 100 then
    set local-preference 200
  elseif extcommunity color is 200 then
    set local-preference 100
  endif
end-policy

Erweiterte Anwendungen​

Anwendungsbasiertes Farb-Mapping​

class-map match-any REALTIME
  match protocol http
  match dscp ef
  
policy-map COLOR-MAPPING
  class REALTIME
    set extcommunity color 100
  class BULK-DATA
    set extcommunity color 300
  class class-default
    set extcommunity color 200

Multi-Farb-Redundanz​

router bgp 65001
  address-family ipv4 unicast
    network 10.1.1.0/24
    route-policy MULTI-COLOR out

route-policy MULTI-COLOR
  set extcommunity color 100 additive
  set extcommunity color 200 additive
end-policy

# Ergebnis: Route trägt sowohl Farbe 100 als auch 200
# Ermöglicht dem Empfänger die Wahl der passenden Farbe

Deployment-Überlegungen​

Schrittweise Einführung​

Phase 1: Kernnetzwerk​

1. CAR auf Core-Routern aktivieren
2. Farb-Richtlinien definieren
3. SR-Policies konfigurieren (falls SR verwendet wird)
4. Farb-Routing-Funktionalität testen

Phase 2: Edge-Erweiterung​

5. CAR auf PE-Routern aktivieren
6. Verkehrsklassifizierung konfigurieren
7. Kunden-Verkehr auf Farben abbilden
8. Überwachen und optimieren

Phase 3: Netzwerkweite Abdeckung​

9. Alle BGP-Speaker unterstützen CAR
10. Farb-Richtlinien verfeinern
11. Mit Geschäftssystemen integrieren
12. Automatisierung und Orchestrierung

Interoperabilität​

Nicht-CAR-Router:

  • Ignorieren Color Extended Community
  • Verarbeiten Routen mit traditionellem BGP
  • Beeinträchtigt nicht die Grundkonnektivität

Gemischte Umgebung:

CAR-Domain 1 ← → Traditionelles BGP ← → CAR-Domain 2
                 Farbe ignorieren         Farbe erneut hinzufügen

Skalierbarkeit​

Routing-Tabellengröße:

Ohne CAR: N Präfixe
Mit CAR: N Präfixe × M Farben

Beispiel:
- 100K Präfixe
- 10 Farben
- Maximum: 1M Routen (theoretisch)
- Tatsächlich: Abhängig von Farbverwendung

Optimierungsempfehlungen:

  • Anzahl der Farben begrenzen (empfohlen < 100)
  • Farbaggregation verwenden
  • Farben nur auf Präfixe anwenden, die Differenzierung benötigen
  • Route Reflectors (RR) einsetzen

Vorteile und Einschränkungen​

Vorteile​

  1. Flexibles Traffic Engineering

    • Pfadauswahl basierend auf Geschäftsanforderungen
    • Feinkörnige QoS-Kontrolle

  2. Vereinfachte Operationen

    • Einheitliche Farb-Semantik
    • Zentralisierte Richtlinienverwaltung

  3. Multi-Tenancy-Unterstützung

    • Verschiedene Mandanten verwenden verschiedene Farben
    • Isolation und Differenzierung

  4. Automatisierungsfreundlich

    • Einfache Integration mit SDN-Controllern
    • Unterstützung für dynamische Richtlinienanpassung

Einschränkungen​

  1. Erfordert netzwerkweite Unterstützung

    • Mindestens Geräte auf kritischen Pfaden müssen CAR unterstützen
    • Schrittweise Einführung kann komplex sein

  2. Zusätzlicher Routing-Overhead

    • Mehr Routing-Einträge
    • Größere BGP-Updates

  3. Konfigurationskomplexität

    • Erfordert sorgfältiges Farb-Schema-Design
    • Komplexität der Richtlinienverwaltung

  4. Debugging-Herausforderungen

    • Mehrere Pfade erhöhen Troubleshooting-Schwierigkeit
    • Erfordert neue Überwachungstools

Überwachung und Fehlerbehebung​

Verifizierungsbefehle​

# Routen mit Farbe anzeigen
show bgp ipv4 unicast 10.1.1.0/24 detail
  Extended Community: Color:100

# Farb-Statistiken anzeigen
show bgp color-aware-routing statistics
  Color 100: 150 routes
  Color 200: 200 routes

# Farb-Pfad nachverfolgen
traceroute 10.1.1.1 color 100

Häufige Probleme​

Problem 1: Farbverlust

Symptom: Farbe wird nach Routen-Ankündigung nicht beibehalten
Ursache: Zwischenrouter unterstützt CAR nicht oder filtert Extended Community
Lösung: BGP-Nachbar-Konfiguration prüfen, Extended-Community-Propagierung aktivieren

Problem 2: Suboptimaler Pfad

Symptom: Verkehr verwendet nicht den erwarteten Farb-Pfad
Ursache: BGP-Pfadauswahl- oder Richtlinienprobleme
Lösung: Local-Preference, AS-Path und andere BGP-Attribute prüfen

Referenzen​

Verwandte RFCs:

  • [RFC4360] BGP Extended Communities
  • [RFC8664] Path Computation Element (PCE) Communication Protocol (PCEP) Extensions for Segment Routing
  • [RFC9256] Segment Routing Policy Architecture

Zusammenfassung: BGP Farbbewusstes Routing bietet leistungsstarke Traffic-Engineering- und Service-Differenzierungsfähigkeiten und ermöglicht komplexes Multi-Path-Management durch einfache Farb-Identifikatoren. Es ist eine Schlüsseltechnologie für moderne SDN- und 5G-Netzwerke.

Offizielles Dokument: https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc9871.txt