O que é multihoming: redundância de trânsito para provedores

Resumo

• O termo vem de "home", a rede de origem; uma rede single-homed tem uma saída, e a multihomed tem saídas por operadoras diferentes.
• No provedor, o multihoming depende de ASN e blocos próprios, porque o endereço do assinante não pode mudar quando o link muda.
• Dois links de empresa com troca automática e NAT não são multihoming no sentido do BGP, mesmo que pareçam.
• Duas operadoras que compram trânsito do mesmo fornecedor podem cair juntas, e aí a redundância existe só no contrato.

O que é multihoming e de onde vem o nome

Multihoming é a condição de uma rede que tem mais de uma saída para a internet, por provedores diferentes, e que continua alcançável quando uma delas para. O nome junta "multi", vários, com "home", a rede que é a casa dos endereços.

A palavra veio do vocabulário de roteamento e é usada em várias camadas, de servidores com duas placas de rede a operadoras inteiras. Num provedor regional, ela tem um sentido preciso: a rede do provedor, identificada pelo seu ASN, aparece para o resto da internet por dois ou mais caminhos ao mesmo tempo.

Na prática, o multihoming é a resposta a uma pergunta simples: o que acontece com os assinantes quando a operadora de trânsito cai? A configuração de BGP multihoming existe para que a resposta seja "quase nada", com o tráfego indo para a operadora que ficou de pé.

Termos usados para descrever quantas saídas uma rede tem

Termo	O que quer dizer	Protege contra
Single-homed	Uma saída, por uma operadora	Nada; a queda do link ou da operadora derruba a rede
Dual-homed	Duas conexões com a mesma operadora	Queda de um enlace ou de uma porta, não da operadora
Multihomed	Saídas por duas ou mais operadoras diferentes	Queda de um enlace e de uma operadora inteira

A divisão segue a terminologia da RFC 4116, que descreve as práticas de multihoming em IPv4 e os seus limites. [CONFIRMAR na norma] O ponto central é que só a ligação com operadoras diferentes protege contra a falha de uma delas.

Como o multihoming funciona numa queda real?

Em dia normal, a internet vê os seus blocos pelas duas operadoras e escolhe um caminho para cada destino. Quando uma cai, os anúncios por ela somem, e o tráfego converge para o caminho que sobrou.

1. Dia normal

   Dois caminhos anunciados

   Os mesmos blocos saem pelas operadoras A e B, e cada rede da internet escolhe por qual chegar.

2. Falha

   A operadora A para

   A sessão BGP com a A cai, e o roteador de borda retira as rotas recebidas por ela.

3. Convergência

   Os anúncios pela A somem

   As outras redes deixam de ver o caminho pela A e recalculam a rota pela B.

4. Operação

   Tudo passa pela B

   Assinantes seguem com o mesmo endereço; conexões longas podem ser refeitas, mas a navegação continua.

O tempo entre a falha e a operação normal depende de quão rápido a borda percebe a queda e de quanto as outras redes demoram para recalcular.

O detalhe que faz tudo funcionar é o endereço. Como os blocos pertencem ao provedor, e não a uma operadora, o assinante continua com o mesmo IP do começo ao fim. É isso que separa o multihoming de uma simples troca de link.

O que o resto da internet enxerga

Para uma rede distante, o seu provedor é um número de ASN no fim de um caminho. Com multihoming, ela recebe duas versões desse caminho, uma passando por cada operadora, e guarda a outra como reserva.

É possível ver isso de fora, em qualquer looking glass público: consultando um bloco seu, aparecem os caminhos pelas duas operadoras. Se aparece só um, o multihoming não está completo, por mais que os dois links estejam ligados. O guia de como funciona o BGP explica como ler esses caminhos.

Ponto de troca não é segunda operadora

Uma porta no IX.br melhora o desempenho para as redes que estão no ponto, mas não leva à internet inteira. Se o único trânsito cair, o provedor continua falando com os participantes do IX e perde o resto.

Por isso o ponto de troca soma ao multihoming, mas não o substitui. O guia de sessões com route servers mostra como o IX entra na borda ao lado dos trânsitos.

Multihoming de provedor ou dois links de empresa?

São coisas diferentes com o mesmo objetivo. A empresa com dois links usa um equipamento que troca de saída e faz NAT, enquanto o provedor com multihoming anuncia blocos próprios pelo BGP.

Muita gente chama de multihoming o roteador de empresa com dois links de operadoras diferentes e troca automática. Ele resolve bem a navegação de um escritório, mas cada link tem o seu próprio endereço, e quem está do lado de fora vê o endereço mudar quando a saída troca.

Diferenças entre dois links de empresa e multihoming de provedor

Ponto	Dois links com troca automática	Multihoming com BGP
Endereços	Um bloco emprestado por operadora	Blocos próprios, os mesmos pelas duas
Quem decide a entrada	Ninguém; cada link recebe só o que é do seu endereço	A internet, guiada pelos seus anúncios
Na queda	Endereço muda, conexões abertas caem	Endereço continua, o caminho muda
Exige	Roteador com troca de saída	ASN, blocos, sessões BGP e filtros
Serve para	Escritório, loja, condomínio	Provedor, empresa com serviços publicados

Para um provedor, a primeira coluna não funciona: os assinantes recebem endereços de um bloco, e trocar o bloco inteiro a cada queda derrubaria todas as sessões. O multihoming de verdade passa pela solicitação de ASN e pelos blocos em nome do provedor.

Quando a falta de multihoming vira problema

A falta de multihoming vira problema no dia em que a única operadora cai e a base inteira para junto. Antes disso, ela aparece como risco aceito sem que ninguém tenha feito a conta.

Um provedor pequeno com uma operadora confiável pode passar meses sem sentir falta da segunda. O problema é que a falha de trânsito não manda aviso: um rompimento de fibra, um erro de configuração na operadora ou uma manutenção mal comunicada derruba todos os assinantes ao mesmo tempo, e não há o que fazer do seu lado.

A conta que ninguém fez

O custo de uma queda de trânsito se calcula com os seus próprios números. Multiplique as horas sem internet pelos assinantes afetados e some os chamados, as visitas desnecessárias e os cancelamentos do mês seguinte.

Compare esse valor com o custo mensal de um segundo trânsito e da configuração. Para muitos provedores, uma única queda longa por ano já paga a diferença, mas a conta precisa ser feita com os dados da sua rede.

O que é multihoming de fachada e como reconhecer

Multihoming de fachada é o que tem dois contratos e uma só dependência escondida, que faz os dois links caírem juntos. Ele só aparece na queda, por isso precisa ser procurado antes.

Há quatro formas comuns de a redundância existir no papel e falhar na prática. Todas são descobertas com perguntas às operadoras, uma consulta de fora e um teste de queda.

• Fornecedor em comum: duas operadoras regionais que revendem o trânsito do mesmo grande fornecedor caem juntas quando ele falha.
• Mesmo trajeto físico: as duas fibras chegam pelo mesmo poste ou pelo mesmo prédio, e um rompimento corta as duas.
• Anúncio incompleto: um bloco sai só por uma operadora, e os assinantes dele ficam sem reserva.
• Reserva nunca testada: a sessão está de pé, mas filtros ou registros errados impedem o tráfego de passar por ela.

Na prática: duas operadoras, um fornecedor só

Um caso típico mostra como o fornecedor em comum passa despercebido. O provedor contrata duas operadoras regionais diferentes, com empresas, contratos e fibras distintos.

1. Sintoma: numa noite, as duas sessões continuam estabelecidas, mas a navegação para quase todos os destinos para.
2. Consulta: o looking glass mostra que os caminhos pelas duas operadoras passam pelo mesmo sistema autônomo logo em seguida.
3. Causa: esse fornecedor em comum teve uma falha, e as duas operadoras perderam o trânsito ao mesmo tempo.
4. Correção: o provedor troca uma das operadoras por outra com saída própria e confere a diversidade pelos caminhos.

A conferência leva poucos minutos: basta olhar, nos caminhos recebidos de cada operadora, qual é o sistema autônomo seguinte. Se for o mesmo nas duas, a diversidade é menor do que parece. Para aprender a ler os caminhos e dividir a carga entre eles, veja como fazer BGP com dois links.

Perguntas frequentes

Fontes

1. RFC 4116, IPv4 Multihoming Practices and Limitations: práticas de multihoming em IPv4 e seus limites.
2. RFC 1930, Guidelines for creation, selection, and registration of an Autonomous System: quando uma rede com mais de um provedor precisa de ASN próprio.