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생산성 및 협업 · SKILL.md

implementing-bgp-security-with-rpki

implementing-bgp-security-with-rpki

使用路由来源授权(ROA)、RPKI-to-Router 协议和 Cisco、Juniper 路由器上的 ROV 策略,实施 BGP 路由来源验证(RPKI),以防止路由劫持。

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name: implementing-bgp-security-with-rpki description: 使用路由来源授权(ROA)、RPKI-to-Router 协议和 Cisco、Juniper 路由器上的 ROV 策略,实施 BGP 路由来源验证(RPKI),以防止路由劫持。 domain: cybersecurity subdomain: network-security tags: [bgp, rpki, route-origin-validation, rov, roa, route-hijacking, internet-routing, bgp-security, prefix-hijack] version: "1.0" author: mahipal license: Apache-2.0

使用 RPKI 实施 BGP 安全

概述

资源公钥基础设施(RPKI,Resource Public Key Infrastructure)为 BGP 路由来源提供密码学验证,以防止路由劫持(route hijacking)和意外路由泄漏。RPKI 使网络运营商能够创建路由来源授权(ROA,Route Origin Authorization),声明哪些自治系统(AS,Autonomous System)被授权通告特定 IP 前缀。BGP 路由器通过路由来源验证(ROV,Route Origin Validation)将收到的路由通告与 RPKI 数据进行验证,拒绝来源无效的路由。本技能涵盖通过地区互联网注册机构(RIR,Regional Internet Registry)创建 ROA、部署 RPKI 验证器软件、在 Cisco IOS-XE 和 Juniper Junos 路由器上配置 ROV,以及基于 RPKI 验证状态实施 BGP 过滤策略。

前置条件

  • 从 RIR(ARIN、RIPE、APNIC、AFRINIC、LACNIC)分配的 IP 地址空间
  • 用于创建 ROA 的 RIR 会员门户访问权限
  • BGP 路由器(Cisco IOS-XE 16.x+、Juniper Junos 12.2+ 或同等产品)
  • 用于 RPKI 验证器/缓存的 Linux 服务器(Routinator、FORT 或 OctoRPKI)
  • 了解 BGP 路由和 AS 路径概念

核心概念

RPKI 架构

┌──────────────────────────────────────────────┐
│           地区互联网注册机构                   │
│    (ARIN, RIPE, APNIC, AFRINIC, LACNIC)      │
│                                               │
│  ┌─────────────────────────────────────────┐  │
│  │  信任锚点(根 CA 证书)                   │  │
│  │  ├── CA 证书(ISP/组织)                  │  │
│  │  │   ├── ROA: AS64512 → 198.51.100.0/24 │  │
│  │  │   └── ROA: AS64512 → 2001:db8::/32   │  │
│  │  └── CA 证书(另一组织)                  │  │
│  │      └── ROA: AS64513 → 203.0.113.0/24  │  │
│  └─────────────────────────────────────────┘  │
└──────────────────────────────────────────────┘
                     │ rsync/RRDP
                     ▼
         ┌──────────────────────┐
         │  RPKI 验证器/缓存     │  (Routinator, FORT, OctoRPKI)
         │  验证 ROA             │
         │  通过 RTR 提供 VRP    │
         └──────────────────────┘
                     │ RTR 协议(TCP 8323)
                     ▼
         ┌──────────────────────┐
         │  BGP 路由器           │
         │  执行 ROV              │
         │  应用策略:           │
         │   Valid → Accept      │
         │   Invalid → Reject    │
         │   NotFound → Accept   │
         └──────────────────────┘

RPKI 验证状态

状态含义建议操作
Valid(有效)ROA 存在,来源 AS 和前缀匹配接受路由(优先)
Invalid(无效)ROA 存在,但来源 AS 或前缀长度不匹配拒绝路由
NotFound(未找到)没有 ROA 覆盖此前缀接受(但降低优先级)

路由来源授权(ROA)

ROA 是一个签名对象,声明:

  • 前缀:IP 地址范围(例如 198.51.100.0/24)
  • 来源 AS:被授权通告此前缀的 AS(例如 AS64512)
  • 最大长度:可通告的最大前缀长度(例如 /24)

步骤

步骤 1:在您的 RIR 创建 ROA

ARIN(北美):

  1. 登录 ARIN Online 门户
  2. 导航至 Routing Security > Route Origin Authorizations
  3. 创建 ROA:
    • 前缀:198.51.100.0/24
    • 来源 AS:AS64512
    • 最大长度:/24(设置等于前缀长度,防止子前缀劫持)
  4. 签名并提交

RIPE NCC(欧洲):

  1. 登录 RIPE NCC LIR 门户
  2. 导航至 Certification(RPKI)> ROAs
  3. 使用前缀、来源 AS 和最大前缀长度创建 ROA

步骤 2:部署 RPKI 验证器(Routinator)

# 在 Ubuntu 上安装 Routinator
sudo apt install -y routinator

# 或通过 Cargo(Rust)安装
curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh
cargo install routinator

# 初始化 Routinator(接受 TAL)
routinator init --accept-arin-rpa

# 以 RTR 服务器模式启动 Routinator
routinator server \
  --rtr 0.0.0.0:8323 \
  --http 0.0.0.0:8080 \
  --refresh 600 \
  --retry 60 \
  --expire 7200

# 以 systemd 服务运行
cat > /etc/systemd/system/routinator.service << 'SYSTEMD'
[Unit]
Description=Routinator RPKI Validator
After=network.target

[Service]
Type=simple
User=routinator
ExecStart=/usr/bin/routinator server --rtr 0.0.0.0:8323 --http 0.0.0.0:8080
Restart=always
RestartSec=10

[Install]
WantedBy=multi-user.target
SYSTEMD

sudo systemctl enable routinator
sudo systemctl start routinator

# 验证 Routinator 正在提供数据
curl http://localhost:8080/api/v1/status
curl http://localhost:8080/api/v1/validity/AS64512/198.51.100.0/24

# 查看验证后的 ROA 载荷(VRP)
routinator vrps --format json | head -50

步骤 3:在 Cisco IOS-XE 上配置 ROV

! 配置 RPKI 缓存服务器连接
router bgp 64512
 bgp rpki server tcp 10.0.5.50 port 8323 refresh 600

! 验证 RPKI 会话
show bgp rpki server
show bgp rpki table

! 创建基于 RPKI 的过滤路由映射
route-map RPKI-FILTER permit 10
 match rpki valid
 set local-preference 200

route-map RPKI-FILTER permit 20
 match rpki not-found
 set local-preference 100

route-map RPKI-FILTER deny 30
 match rpki invalid

! 应用到 BGP 邻居
router bgp 64512
 address-family ipv4 unicast
  neighbor 198.51.100.1 route-map RPKI-FILTER in
  neighbor 203.0.113.1 route-map RPKI-FILTER in

 address-family ipv6 unicast
  neighbor 2001:db8::1 route-map RPKI-FILTER in

! 验证 ROV 操作
show bgp ipv4 unicast rpki validation
show bgp ipv4 unicast 198.51.100.0/24
show ip bgp rpki table
show ip bgp neighbors 198.51.100.1 rpki state

步骤 4:在 Juniper Junos 上配置 ROV

# 配置 RPKI 缓存连接
set routing-options validation group RPKI-VALIDATORS session 10.0.5.50 port 8323
set routing-options validation group RPKI-VALIDATORS session 10.0.5.50 refresh-time 600
set routing-options validation group RPKI-VALIDATORS session 10.0.5.50 hold-time 7200
set routing-options validation group RPKI-VALIDATORS session 10.0.5.50 record-lifetime 7200

# 创建验证策略
set policy-options policy-statement RPKI-POLICY term valid from validation-database valid
set policy-options policy-statement RPKI-POLICY term valid then validation-state valid
set policy-options policy-statement RPKI-POLICY term valid then local-preference 200
set policy-options policy-statement RPKI-POLICY term valid then accept

set policy-options policy-statement RPKI-POLICY term invalid from validation-database invalid
set policy-options policy-statement RPKI-POLICY term invalid then validation-state invalid
set policy-options policy-statement RPKI-POLICY term invalid then reject

set policy-options policy-statement RPKI-POLICY term unknown from validation-database unknown
set policy-options policy-statement RPKI-POLICY term unknown then validation-state unknown
set policy-options policy-statement RPKI-POLICY term unknown then local-preference 100
set policy-options policy-statement RPKI-POLICY term unknown then accept

# 应用到 BGP 对等体
set protocols bgp group TRANSIT import RPKI-POLICY
set protocols bgp group PEERS import RPKI-POLICY

# 验证
show validation session
show validation database
show validation statistics
show route validation-state invalid

步骤 5:监控 RPKI 部署

#!/usr/bin/env python3
"""监控 RPKI ROV 部署健康状况和覆盖率统计。"""

import json
import sys
import urllib.request


class RPKIMonitor:
    def __init__(self, routinator_url: str = "http://localhost:8080"):
        self.routinator_url = routinator_url

    def get_status(self) -> dict:
        """获取 Routinator 服务器状态。"""
        url = f"{self.routinator_url}/api/v1/status"
        try:
            with urllib.request.urlopen(url) as resp:
                return json.loads(resp.read())
        except Exception as e:
            print(f"连接 Routinator 时出错:{e}")
            return {}

    def check_validity(self, asn: int, prefix: str) -> dict:
        """检查前缀/来源对的 RPKI 有效性。"""
        url = f"{self.routinator_url}/api/v1/validity/AS{asn}/{prefix}"
        try:
            with urllib.request.urlopen(url) as resp:
                return json.loads(resp.read())
        except Exception as e:
            return {"error": str(e)}

    def get_vrp_count(self) -> int:
        """获取经验证的 ROA 载荷(VRP)总数。"""
        status = self.get_status()
        return status.get("vrpsCount", 0)

    def report(self, prefixes_to_check: list):
        """生成 RPKI 监控报告。"""
        status = self.get_status()

        print(f"\n{'='*60}")
        print("RPKI 监控报告")
        print(f"{'='*60}")
        print(f"\nRoutinator 状态:")
        print(f"  版本:{status.get('version', '未知')}")
        print(f"  VRP 总数:{status.get('vrpsCount', 'N/A')}")
        print(f"  上次更新:{status.get('lastUpdateDone', 'N/A')}")

        if prefixes_to_check:
            print(f"\n前缀有效性检查:")
            for asn, prefix in prefixes_to_check:
                result = self.check_validity(asn, prefix)
                validity = result.get("validated_route", {}).get(
                    "validity", {}).get("state", "error")
                print(f"  AS{asn} -> {prefix}: {validity.upper()}")


if __name__ == "__main__":
    monitor = RPKIMonitor()

    # 检查自己的前缀
    own_prefixes = [
        (64512, "198.51.100.0/24"),
    ]

    monitor.report(own_prefixes)

最佳实践

  • 为所有前缀创建 ROA——为您的组织通告的每个前缀签署 ROA
  • 最大长度 = 前缀长度——将 max-length 设置等于通告的前缀长度,防止子前缀劫持
  • 双验证器——运行两个独立的 RPKI 验证器以实现冗余
  • 先软策略——在丢弃 RPKI 无效路由之前,先从记录日志开始
  • 监控 ROA 到期——为即将到期的 ROA 证书设置警报
  • 与上游协调——通知运营商关于您的 RPKI 部署情况
  • 使用 Looking Glass 测试——使用公共 RPKI 验证器验证您的 ROA 是否可见

参考资料

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