面向域间路由优化的覆盖网技术

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1、第8卷第3期信息技术快报Vol.8No.3InformationTechnologyLetterMay2010面向域间路由优化的覆盖网技术李彦君张国清摘要：互联网的分布式管理导致了其整体传输质量无法保证的缺陷，域间路由优化覆盖网成为解决这一问题的热点技术。本文回顾了互联网路由现状，对现有覆盖网类型进行了细化归纳，分析了各类技术的优点与缺陷，在此基础上，探讨了域间路由优化覆盖网技术所面临的网络冲突、流量震荡等各种问题，并对覆盖网路由性能改善做了深入的量化综合分析，最后，总结了实现一个具有实用价值的高效、可扩展的域间路由优化覆盖网所面临的关键技术问题。1引言1以TC

2、P/IP技术为核心的互联网的发展起源于军事上对抗打击的需求。它强调各个子网的独立性、分布性与自治性。历经20多年的商用化发展，互联网凭借其良好的统一性、兼容性在网络通信领域内确立了无可撼动的地位，其爆炸式的增长与应用是其设计者当初都始料未及的。如今，互联网规模仍然在飞速扩张。虽然数据交换与路由等软硬件技术时刻都在创新与进步，但相对当初而言，互联网分布式、独立性的特点却一直没有改变。庞大的互联网分别为许多不同的机构与运营商控制与管理，它们之间的利益与差异已成为互联网演进的严重桎2梏。如近年发生的台湾光缆断裂、巴基斯坦电信局封杀YouTube操作等大量全球性故障事件

3、就揭示了表面上看似日趋成熟完善的互联网仍极为脆弱的一面。为此，互联网相关的机构和组织作了许多努力，试图克服互联网的脆弱性，并为各类业3务提供相应的传输质量保证。早在上世纪90年代，IETF组织就意识到了互联网这方面存在的[1][2]缺陷，提出了DiffServ、InterServ等多种整体服务质量（qualityofservice，QoS）架构方案。然而，这些方案的实现都需要满足两个基本条件：第一，沿通信链路上的所有路由器都要进行统一协调的业务调度和缓存控制；第二，端到端的网络流量穿越多个不同互联网服务提供商（InternetServiceProvider，IS

4、P）维护管理的网络域时，需要互联网服务提供商的积极配合与协调。而出于商业利益的考虑，互联网服务提供商只希望能以最小的投资获得最大的市场收益，每个互联网服务提供商均只愿意对本网络域内的传输质量和抗毁能力提供服务保证而不愿为提高整体服务质量增加负担。因此，迄今为止，几乎没有任何一种有效的整体方案能够在现有互联网上付诸实施，而另一方面，大量新兴应用如音视频交互、交互式网络电视（IPTV）、网络游戏等实时性要求较强的业务已日趋成为网络主流内容，它们对IP网络的整体服务质量需求越来越强烈。如何为跨接多个网络域的业务传输（即域间传输）提供令用户满意的整体数据传输性能，已成为

5、当前网络技术研究极富挑战性的焦点问题之一。显然，在当前这种庞大的网络环境下，局限于单独一层的IP路由协议研究已经很难解决问题。新一代网络路由技术需要寻求一种中间层的模型机制，来提供跨越不同网络、不同运营商与不同管理域的端到端的业务能力，同时又保证对已有IP协议的前向兼容。在这样的环1TransmissionControlProtocol/InternetProtocol，传输控制协议/互联网络协议22006年2月22日巴基斯坦政府在国内封锁YouTube网站的行动使全球大多数互联网用户2月24日有好几个小时不能访问YouTube网站3InternetEngine

6、eringTaskForce，互联网工程任务组21面向域间路由优化的覆盖网技术境下，出现了架设在以IP层为基础之上的覆盖(Overlay)网络，并逐渐成为解决这些问题的主流方式。近10年来，国外研究机构先后提出了大量具体的网络结构与构建方案：如Detour、弹性覆盖网(ResilientOverlayNetwork，RON）、QRON、SON、NIRA(NewInter-DomainRoutingArchitecture，新型跨域路由结构)等等，但由于各种各样的原因制约，这些方案至今均未能实现大规模的应用部署，网络的发展再次在十字路口踟蹰不前。本文试图针对这些域

7、间路由优化技术进行分类探讨，总结其优缺点，在此基础上对覆盖网技术在域间路由优化方面的可行性与关键难点问题做深入的综述分析，本文其余部分组织结构如下：第二部分回顾了现有路由优化覆盖网的研究现状，并对其类型进行了完全分类，小结了各类型覆盖网的技术优势与缺陷；在此基础上，第三部分讨论了面向域间路由优化的覆盖网技术所面临的各种问题与挑战；第四部分分析了实现一个高效、可扩展域间路由优化覆盖网的关键技术问题；第五部分是结论与展望。2覆盖网研究现状与分类覆盖网络的概念最早可以追溯到早期的互联网。从某种角度讲，互联网就可以看作一个巨大的覆盖网(overlaynetwork)，以

8、IP层作为覆盖层，利用I