网络安全知识：什么是自治系统？

互联网是一个庞大而复杂的网络，依靠众多底层技术和协议才能无缝运行。

自治系统 (AS) 的概念是使互联网高效运行的一个关键组成部分。

在网络中，AS 是单个管理域下的 IP 前缀的集合，可维护一致的路由策略。

本文深入探讨自主系统的复杂之处，探索其结构、功能、类型以及促进其运行的协议。

了解自治系统

自治系统 (AS) 是由单个行政实体（例如大学、政府、商业组织或互联网服务提供商 (ISP)）管理的一组连接的 IP 网络。这些实体负责定义路由策略，规定如何在网络间交换数据。

主要特点

1. 统一路由策略：AS 必须向外部系统提供一致的路由计划。这意味着，无论内部有多复杂，AS 在其他系统看来都具有单一、一致的路由策略。

2. IP 前缀：AS 的结构以 IP 前缀为中心。这些前缀相当于无类域间路由 (CIDR) 块，它们是共享相同前缀并包含相同位数的 IP 地址组。

3. 路由域：由于 AS 依赖于 IP 前缀和路由策略，因此有时也称为路由域。

功能

自治系统根据其定义的策略交换路由信息。这允许一个 AS 内的设备通过交换数据包与另一个 AS 内的设备进行通信。

例如，如果 AS1 包含网络 NET1，而 AS2 包含网络 NET2，则一旦它们通过路由信息交换建立连接，NET1 上的计算机就可以与 NET2 上的计算机进行通信。

自主系统的类型

自主系统通常根据其在更广泛网络中的连接性和作用分为三类：

1. 多宿主 AS：此类型与两个或多个外部自治系统连接。它通过多条数据交换路径提供冗余和可靠性。

2. 中转 AS：中转 AS 充当两个或多个外部自治系统之间的链接。它促进跨其自身网络以外的网络的数据传输。

3. 单宿主 (Stub) AS：此类型仅与一个外部自治系统连接。它通常服务于最终用户或较小的网络，不需要多个连接。

一级 ISP 的作用

一级 ISP 是拥有广泛网络基础设施（构成互联网主干）的组织，维护着最大的自治系统。这些 ISP 以非商业方式相互互连，实现免费的数据包交换并支持全球数据传输。

第 2 层和第 3 层 ISP 依靠这些第 1 层 ISP 来访问互联网主干网。

自治系统编号 (ASN)

自治系统编号 (ASN) 是分配给每个自治系统 (AS) 的全球唯一标识符，以促进不同 AS 之间的路由信息交换。

这些数字对于维护互联网的组织和功能至关重要。ASN 有两种格式：16 位和 32 位。

最初，所有 ASN 都是 16 位的，允许有限数量的标识符，但随着网络的扩展，引入了 32 位格式以满足不断增长的需求。ASN 可以分为公共 ASN 或私有 ASN。

公共 ASN 是 AS 与 Internet 上的其他系统交换数据并使其路由在全球范围内可见所必需的。

相反，当 AS 使用边界网关协议 (BGP)仅与一个提供商通信时，就会使用私有 ASN 。

在这种情况下，AS 与其提供商之间的路由策略对于更广泛的互联网来说仍然是不可见的。 

互联网号码分配机构 (IANA) 负责监督 ASN 的管理和分配，并协调全球五个地区的这一过程。

互联网号码分配机构 (IANA) 通过五个区域互联网注册机构管理全球 ASN 分发：

1. AFRINIC : 非洲

2. APNIC : 亚太地区

3. ARIN：加拿大、美国、部分加勒比海岛屿

4. LACNIC：拉丁美洲、部分加勒比海岛屿

5. RIPE NCC：欧洲、中东、中亚

这些注册中心向其区域内的各个自治系统颁发 ASN。

边界网关协议 (BGP)

BGP 是一种通过在网络间有效交换路由信息来实现自治系统间通信的协议。

主要特点

• 自治系统间路由协议：BGP 促进不同 BGP 系统之间网络可达信息的交换。

• 基于 TCP 的通信：BGP 使用传输控制协议 (TCP) 进行可靠的消息交换，而无需明确的排序或重传操作。

• 路由公告：AS 使用 BGP 来公告其连接能力和负责的 IP 地址。

• 路由表维护：BGP 路由器维护表，存储通过对等通信不断更新的当前路由信息。

BGP 在互联网功能中的作用

BGP 通过引导数据包沿最佳路线传输并避免循环，在维护互联网功能方面发挥着关键作用。

它遵循基于目的地的转发范例，其中路由器仅根据 IP 标头中的目的地址转发数据包。

实际意义和挑战

对于设计和管理大型网络的网络管理员和工程师来说，了解自治系统至关重要。然而，管理这些系统面临着诸多挑战：

1. 可扩展性：随着网络的增长，管理路由策略和维持高效通信变得复杂。

2. 安全问题：BGP 漏洞可能导致路由劫持或配置错误，影响互联网的大部分内容。

3. 策略冲突：不同的组织可能有冲突的路由策略，需要解决才能实现无缝的数据交换。

自治系统通过实现世界各地各个实体管理的不同网络之间的高效数据交换，构成了现代互联网基础设施的骨干。

对于参与网络或 IT 基础设施管理的任何人来说，了解它们的结构、功能和相关协议（例如 BGP）都至关重要。随着技术的发展和网络的扩展，自主系统将在全球连接和通信中发挥重要作用。