Internet域間路由穩(wěn)定性研究.pdf

1、Internet從誕生到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化。整個Internet被劃分為不同的管理域，這些管理域稱為自治系統(tǒng)。自治系統(tǒng)內(nèi)部通過內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議交換路由信息，自治系統(tǒng)間通過外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議交換路由信息。目前，邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議(BGP)是運(yùn)行于Internet上的事實(shí)上的外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，BGP路由的穩(wěn)定性受到了業(yè)界的廣泛關(guān)注，如何解決BGP路由不穩(wěn)定問題已經(jīng)成為Internet路由研究的焦點(diǎn)。 BGP路由不穩(wěn)定是指存在于

2、路由表中的路由間斷性的消失和再現(xiàn)的現(xiàn)象，也叫路由振蕩。導(dǎo)致BGP路由不穩(wěn)定的因素很多，包括IGP不穩(wěn)定、硬件故障、軟件故障、路由器CPU能力不足和存儲能力不足、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓淖?、BGP路由策略沖突和配置錯誤等。本文以國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“Internet域間路由穩(wěn)定性和可管理性”為背景，作為研究項(xiàng)目的一部分，對域間路由穩(wěn)定性進(jìn)行了深入的研究，針對導(dǎo)致BGP路由不穩(wěn)定的部分原因，給出提高BGP路由穩(wěn)定性的方法，取得了一些重要的研究成果。

3、 路由策略沖突可導(dǎo)致BGP路由振蕩。本文對路由策略沖突引發(fā)的路由振蕩進(jìn)行了深入研究，并通過仿真實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)了路由振蕩現(xiàn)象，給出了一種路由策略沖突檢測和策略沖突引發(fā)的路由振蕩抑制方法。首先根據(jù)BGP路由模型穩(wěn)定路徑問題，對BGP路由振蕩進(jìn)行研究，從理論上深入地分析了BGP路由振蕩的動態(tài)行為特征和振蕩條件。給出路由相對優(yōu)先級的概念，用路由相對優(yōu)先級來描述到同一目的的兩條路由的優(yōu)選關(guān)系。相鄰自治系統(tǒng)通過所選路由的相對優(yōu)先級比較來發(fā)現(xiàn)路由策略沖突

4、。定義本地路徑歷史記錄參與振蕩的路由，并對本地路徑歷史中的重復(fù)路由加以抑制，消除BGP路由振蕩。該方法能夠準(zhǔn)確地檢測到BGP路由策略沖突引發(fā)的路由振蕩和參與振蕩的路由，并能區(qū)分策略沖突引發(fā)的路由振蕩和其它原因引發(fā)的路由振蕩。 BGP路由不穩(wěn)定源可以通過追蹤路由變化事件來確定，為此給出另外一種BGP路由不穩(wěn)定解決方法。每個路由器都對路由變化事件及原因進(jìn)行記載，AS間通過構(gòu)建路由變化事件鏈發(fā)現(xiàn)路由振蕩源。通過仿真實(shí)驗(yàn)證實(shí)了該方法的有

5、效性。BGP路由器對路由表進(jìn)行管理要消耗大量的CPU時間和存儲空間，BGP路由表過大可能造成路由器處理能力和存儲能力不足，導(dǎo)致路由器失效和BGP連接中斷，影響B(tài)GP路由的穩(wěn)定性。對BGP路由表的構(gòu)成進(jìn)行了定量分析，發(fā)現(xiàn)路由表內(nèi)包含大量前綴長度大于區(qū)域Internet注冊處所允許的最大前綴長度的路由。提出了基于過濾機(jī)制的減緩路由表增長的方法，與一般過濾方法不同的是，該方法對地址前綴長度大于區(qū)域Internet注冊處規(guī)定的最大長度的路由進(jìn)行

6、過濾?？紤]到客戶對負(fù)載均衡和可靠連接的需求，允許前綴長度過長的路由在指定范圍內(nèi)傳播，一旦傳播距離超過所規(guī)定的范圍就對路由加以過濾。利用實(shí)際的BGP路由表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該方法可以大大減少BGP路由表內(nèi)的路由數(shù)，對抑制路由表增長效果明顯，同時幾乎不對網(wǎng)絡(luò)的可達(dá)性產(chǎn)生影響。 路由配置錯誤也是導(dǎo)致BGP路由不穩(wěn)定的一個原因，路由配置錯誤會增加路由器負(fù)載，甚至導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中斷。本文主要研究路由源配置錯誤和路由輸出配置錯誤。路由源配置錯誤主要是

7、指導(dǎo)致通告了無效的地址前綴、無效的AS號的路由配置，路由輸出配置錯誤是指違反BGP路由輸出策略的路由配置。提出了一種路由配置錯誤檢測方法，該方法對輸入和輸出路由的前綴進(jìn)行從屬關(guān)系檢測，發(fā)現(xiàn)非授權(quán)的地址前綴。自治系統(tǒng)之間根據(jù)商業(yè)合同形成了客戶-提供者關(guān)系和對等者關(guān)系，自治系統(tǒng)的路由輸出策略由AS關(guān)系決定，本文利用AS關(guān)系對路由進(jìn)行有效性檢測，發(fā)現(xiàn)違反輸出原則的路由。 針對BGP路由的收斂問題，分析了BGP路由收斂慢的原因。BGP收