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Internet域间路由稳定性研究

朱珂  
【摘要】:BGP协议是Internet域间路由协议的事实标准。BGP协议允许自治系统(Autonomous System, AS)管理员制定任意复杂的管理策略,每个自治系统都可以根据路由策略独立决定如何选择使用来自其他自治系统的路由信息,以实现各自的商业目标。由于当前的Internet正逐步演化为具有商业意义的公共电信基础设施,因此BGP协议也日益凸现其重要作用与意义。 作为Internet控制平面的核心协议,BGP协议直接影响域间路由的稳定性和效率。本文致力于BGP策略配置带来的域内路由振荡、慢收敛、路径增长以及域间路由振荡等域间路由稳定性问题的研究,取得了以下的研究成果: 1.解决了BGP域内路由震荡问题。多出口鉴别(Multi-Exit-Discriminator, MED)是BGP路由的一个非负整数属性值,当比较两个来自同一个自治系统AS的路由信息时,MED值小的优先。由于来自不同AS的路由信息其MED值不具有可比性,因此在路由比较过程中会造成某些路由信息不可见,从而导致BGP域内路由震荡。本文利用D-SPP模型分析域内路由震荡的深层数学原理,并基于该原理分析已有的解决算法,发行其中的不足,并据此提出了基于消除秩函数时变性的改进算法,更高效的解决了域内路由振荡问题。 2.加快BGP收敛速度。当网络拓扑或自治系统策略发生变化时,运行BGP的路由器经常需要很长一段时间来完成收敛过程。由于收敛延迟将直接导致报文转发延迟甚至丢失,对于当前Internet的高性能服务和QoS需求,加快BGP收敛速度将起到至关重要的作用。本文通过大规模仿真,并充分利用已有的研究结果,深入研究容易引起收敛延迟的特定网络拓扑结构,提出了基于对比度阀值的加快收敛速度算法,该算法以“确认不可达自治系统结点,怀疑变化自治系统的路径信息,优先考虑通过稳定自治系统到达目的地的路径”为原则,极大的减小了BGP收敛时间,同时克服了已有算法不可增量实现的缺陷。 3.控制BGP路径增长。对等关系是网络服务供应商改善系统性能的一个重要而高效的方法,这种关系除了可以提供冗余性,还可以支持自治系统灵活的选择报文传输的出口。但是,出于商业目的,这种灵活性经常被供应商用以实现自私的“hot potato”路由。研究表明,这种路由策略是造成路径增长的主要原因。为了限制这种自私行为,需要在对等体间设定价格机制。本文首先分析了简单的连续型价格机制存在的问题,进一步提出了离散型门限价格机制,该机制可以完全消除连续型价格机制所引发的全局效益损失,同时诱导对等体双方部分的放弃“hot potato”路由,在一定程度上控制了路径增长现象。 4.实现动态发现BGP域间路由震荡的算法,并为管理员提供解决震荡的工具。基于策略的路由选择过程使BGP协议不再是严格意义上的距离矢量协议,也不再具有距离矢量协议的收敛性,自治系统各自为政的策略配置方式会导致全局策略冲突,引起永久性的路由振荡。针对该问题,Griffin利用稳定路径问题(Stable Path Problem, SPP)模型形式化的


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