互联网可扩展路由研究

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1、第8卷第3期信息技术快报Vol.8No.3InformationTechnologyLetterMay2010互联网可扩展路由研究唐明董张国清杨景张国强摘要:全球路由表的高速膨胀使得当前的互联网域间路由系统的可扩展性面临着严峻的挑战。为了缩减路由表,很多研究提出了新的路由解决方案。本文在介绍了互联网路由系统现状之后,从较高层次上将存在的路由解决方案分为短期方案、路由架构和可扩展路由算法三部分，着重讨论了路由算法和路由架构这两类工作,对经典的可扩展路由算法和路由架构进行了分析和比较，最后对尚未解决的问题和未来的研究方向进行了总结和展望。关键词:域间路由；可扩展性；路由算法；路由架构[1]

2、如今，互联网域间路由系统的扩展性正面临着十分严峻的挑战。据统计，基于IPv4[2]的全球路由表(globalroutingtable)表项数目前已在30万以上，且还在呈现指数级增长。庞大的路由表显著增加了路由器的内存和处理器开销，导致通信延时的增长和路由收敛属性的恶化。为了应对路由表的膨胀，网络服务提供商(ISP)采取了以下措施：一、升级路由器硬件；二、压缩路由表数据结构；三、过滤IP前缀。但是升级路由器硬件提高了网络服务提供商的经营成本，降低了网络的性价比，而高端路由器的性能发展能否跟上路由表的膨胀速度还是一个问题。压缩路由表的数据结构会引起更多的计算代价，不利于路由器的快速反应；过

3、滤IP前缀将导致一些站点不可达。这些措施都没有触及根本问题。许多专家认为，为了从根本上解决路由扩展问题，修改边界网关协议（BorderGatewayProtocol,BGP）甚至建立全[1]新的路由架构十分必要。为此，近年来针对互联网路由扩展问题的研究掀起了一个热潮，从不同技术角度对可扩展的互联网路由进行了探讨，提出了很多路由解决方案。本文对这些工作进行了综述，分析和比较了它们的基本思想和特点，并指出了有待解决的问题和未来的研究方向。1背景:互联网路由系统现状互联网是由许多自治系统(AutonomousSystem，AS)连接而成的。一个自治系统可以自主决定在内部如何选择路由。网络运营

4、商通常对自治系统内部的链路分配代价，然后沿链路12代价之和最小的路径转发流量。这类路由选择协议有OSPF、IS-IS等。对于较大的自治系统，它的网络通常被分为若干个路由区域以便降低路由复杂性和提高路由扩展性。在自治系统之间唯一使用的路由协议是BGP协议。每个BGP路由器会告诉它的邻居哪些目的地址前缀标识的站点通过它的网络可达以及需要穿越的自治系统路径。因此，BGP协议是基于路径向量的。在互联网的边缘网络中，BGP路由器维护的路由表项数相对较少，对目的地未知的包使用缺省路由发送。然而在互联网的核心区域，BGP路由器并不存在缺省路由，因此该区域又被称为互联网的无缺省区(default-fr

5、eezone，DFZ)。无缺省区路由器常常需要为互联网的每个可达的IP前缀安装一条路由，结果导致路由表随着全球IP前缀数量的增加而膨胀。1即“OpenShortestPathFirst”，是一个内部网关协议2Intermediatesystemtointermediatesystem，中间系统到中间系统。一种内部网关协议39互联网可扩展路由研究34互联网域间路由的扩展问题早就存在。IETF在上世纪90年代采用无类别域间路由一度有效地降低了全球路由表的膨胀速度。然而,近年来各种反聚合因素的增长使得无类别域间路由的路由聚合作用逐渐失效，IPv4前缀数量迅速增加，无缺省区的路由表再度呈现爆[

6、1]炸式增长。根据互联网架构委员会(IAB)在2007年的报告，这些因素主要包括：1.与提供商无关的地址客户网络倾向于使用与提供商无关(provider-independent，PI)的地址，这样在改变提供商时可以避免重编号(renumbering)——对网络设备和主机重新分配IP地址。因为现实中重编号往往要花费很高的代价。PI前缀由于不能被上级提供商聚合，必须登记到无缺省区的路由表中。增加的地址前缀不需要客户付费，然而无缺省区路由表将因此而膨胀。2.多宿主多宿主(multi-homing)是指一个站点从多个提供商那里获得服务。多宿主得到广泛应用的原因在于：提供了备用路由，能够增加连接

7、到互联网的可靠性。一个多宿主的站点可以使5用PI地址或PA(provider-aggregatable)地址。如果使用PI地址，那么PI前缀必须出现在它的所有提供商的路由表中。如果使用PA地址，那么PA前缀仅能够被分配该地址的提供商聚合，但是不能被其它提供商聚合。实际上,由于最长前缀匹配规则的存在，为了保证PA前缀可以经过它的提供商可达，往往该提供商也需要单独发布该前缀。因此不管哪一种情况都将导致前缀聚合失效。3.流量工程流量工程(traffi