BGP로 이해하는 인터넷 자치 시스템 간 라우팅

인터넷 경로를 AS 정책으로 고르는 프로토콜

BGP(Border Gateway Protocol)는 인터넷 백본에서 자치 시스템(AS, Autonomous System) 사이의 라우팅 정보를 교환하는 경로 벡터(Path-Vector) 프로토콜이다. 대규모 네트워크에서 경로 자체뿐 아니라 운영자가 정한 정책을 반영해 트래픽을 제어하는 데 쓰인다.

전송 계층으로 TCP 포트 179를 사용한다.
통신은 유니캐스트 방식으로 이뤄진다.
경로 선택은 정책 기반 라우팅(Policy-based Routing)에 따른다.

인터넷처럼 규모가 큰 네트워크에서 BGP가 맡는 역할은 단순히 목적지까지의 경로를 찾는 데 그치지 않는다. 어느 AS를 거칠지와 어떤 경로를 우선할지를 정책에 맞춰 결정한다.

AS 내부와 외부에서 나뉘는 피어링

BGP 피어링은 연결된 라우터가 같은 AS에 속하는지에 따라 나뉜다.

IBGP(Internal BGP)는 동일한 AS 안의 BGP 라우터가 라우팅 정보를 주고받는 방식이다. 같은 AS 번호를 사용하는 라우터 사이에서 일관된 라우팅 정보를 유지하는 데 목적이 있다.

EBGP(External BGP)는 서로 다른 AS 사이의 라우팅 정보를 교환한다. 인터넷 백본을 구성하는 핵심 연결이며, 다른 AS 번호를 가진 라우터가 피어가 된다.

세션을 열고 경로를 알리는 메시지

BGP는 세션을 설정하고 유지하며 경로 변화를 알리기 위해 Open, Update, Notification, Keepalive 메시지를 사용한다.

Open 메시지는 세션 수립의 시작점이다. AS 번호, BGP 식별자, Hold Time 등의 정보를 포함한다. Update 메시지는 새 경로를 광고하거나 기존 경로를 철회하고, 경로 속성(Path Attributes)을 전달한다.

Notification 메시지는 오류 코드와 하위 코드를 전달한 뒤 세션을 종료할 때 사용한다. Keepalive 메시지는 데이터 없이 헤더만 포함하며, 일반적으로 Hold Time의 1/3 간격으로 전송되어 세션을 유지한다.

연결 구조에 따라 달라지는 AS 역할

AS는 단일 관리 엔티티가 운영하는 네트워크 집합이다. 외부 연결 방식과 트래픽 중계 여부에 따라 Stub AS, Multi-Homed AS, Transit AS로 구분할 수 있다.

Stub AS는 단일 출구점을 가지며 하나의 경유 AS에 연결된다. 일반적으로 중소기업이나 작은 조직에서 사용된다.

Multi-Homed AS는 둘 이상의 AS와 연결해 독립적인 통신 경로를 확보한다. 이 AS는 Transit 역할을 수행하지 않으며, 이중화로 안정성을 높인다.

Transit AS는 다른 AS 사이의 트래픽을 중계한다. 대형 ISP가 주로 이 역할을 맡으며 인터넷 백본을 구성한다.

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세션과 경로 갱신이 이어지는 방식

BGP 라우터는 먼저 TCP 포트 179로 연결을 만들고 Open 메시지를 교환한다. 이후 Keepalive 메시지로 세션을 유지하면서 Update 메시지로 도달 가능한 네트워크, 경로 속성, 철회된 경로 정보를 주고받는다.

여러 경로가 존재하면 라우터는 경로 속성을 평가해 최적 경로를 정한다. 이 과정에서 Weight, Local Preference, AS Path 길이 등이 고려되며, 운영자는 정책 기반 라우팅으로 트래픽 흐름에 의도를 반영할 수 있다.

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경로 속성으로 우선순위를 정하는 기준

BGP는 다음 순서로 최적 경로를 선택한다.

Weight(Cisco 전용)가 높은 경로
Local Preference가 높은 경로
자체 생성된 경로
AS Path 길이가 짧은 경로
Origin 타입이 IGP > EGP > Incomplete인 경로
MED(Multi-Exit Discriminator)가 낮은 경로
외부 경로(EBGP)가 내부 경로(IBGP)보다 우선
가장 가까운 IGP 넥스트 홉을 가진 경로
라우터 ID가 낮은 BGP 피어에서 받은 경로

다중 연결과 글로벌 서비스에서의 활용

대기업과 데이터센터는 두 개 이상의 ISP에 연결하는 Multi-Homed AS 구성을 통해 한 ISP 연결이 실패해도 서비스를 유지할 수 있다. 정책 기반 라우팅으로 특정 트래픽을 특정 ISP로 보내고, 트래픽 특성에 맞춰 ISP를 선택하는 방식도 가능하다.

CDN 사업자는 동일 IP를 여러 위치에서 광고하는 Anycast 라우팅으로 가까운 서버로 트래픽을 유도한다. BGP 속성을 조정해 트래픽을 분산하고, 특정 데이터센터에 장애가 생기면 다른 위치로 전환할 수 있다.

AWS, Azure, GCP 같은 클라우드 제공업체도 BGP 기반 연결을 제공한다. Direct Connect와 ExpressRoute는 온프레미스와 클라우드를 연결하고, Transit Gateway는 여러 VPC 간 라우팅에 쓰인다. 여러 리전을 연결하는 글로벌 네트워크에서도 BGP가 트래픽 경로를 결정한다.

운영 시 마주치는 보안과 수렴 문제

BGP는 기본 인증 메커니즘이 약해 BGP 하이재킹(Hijacking) 공격 가능성을 가진다. RPKI(Resource Public Key Infrastructure) 같은 추가 보안 메커니즘이 필요한 이유다.

인터넷 성장에 따라 대규모 라우팅 테이블을 관리하기 어려워지고, 리소스 요구사항도 증가한다. 라우팅 테이블 폭발(Route Explosion) 역시 확장성 문제로 이어진다.

네트워크 변경 뒤 안정화까지 시간이 걸리는 수렴 시간도 고려해야 한다. 플래핑(Flapping)은 성능을 떨어뜨릴 수 있으며, 댐핑(Damping) 같은 안정화 메커니즘이 필요하다.