互联网新一代可靠域间路由算法研究

The reliability problem of the Internet inter-domain routing is one of the hot and challenging problems both in industry and academia. It is also one of the key issues to be addressed in the new generation Internet architecture design. This project tries to disentangle the root causes of the reliability problems in Internet inter-domain routing, and to study and develop new generation reliable Internet inter-domain routing algorithms from three key aspects, namely, routing security, stability and self-healing. We plan to investigate different stages of the current inter-domain routing process. Specifically, we first propose a lightweight secure inter-domain routing algorithm by enforcing security rule checking and verification on both the routers' inbound and outbound filters; then we propose a generalized and stable inter-domain routing algorithm against the transient as well as persistent routing oscillations by identifying and filtering the origin of routing changes; finally, we propose a self-healing inter-domain routing algorithm by installing structured multi-path in routing table, which effectively eliminates routing loops, guarantees routing availability and improves self-healing ability. These algorithms will be tested and evaluated through large-scale simulations, prototype development and incremental deployment in real networks. Results of this project will provide key technologies and prototyping toolkits to improve the reliability of the current Internet, and also provide useful input for both theoretical and empirical studies on the evolutional design of next generation Internet routing system.

互联网域间路由可靠性问题是当前工业界和研究界所关注的热点和难点问题之一，也是新一代互联网体系结构设计必须首先解决的关键问题之一。本课题通过分析当前互联网域间路由可靠性问题的本质原因，从路由安全性、稳定性和自愈性三个方面，研究新一代可靠的互联网域间路由算法。围绕域间路由运行过程展开研究：提出轻量级安全域间路由算法，通过在路由器出入口过滤器上实施安全规则检测和验证，以较小的计算和存储代价达到域间路由的安全目标；提出通用的稳定域间路由算法，通过在路由选择过程中识别并过滤路由变化根源，解决短暂和持续的路由震荡问题；提出有效避免路由环路的自愈域间路由算法，通过在路由表中引入结构化多路径，保证路由可用性并提高自愈能力。通过大规模仿真、原型研制和实际网络增量部署，验证算法的实用性。研究成果将为解决互联网域间路由的可靠性问题提供关键技术和工具原型，为演进式的下一代互联网域间路由研究提供理论和实证支持。

互联网域间路由可靠性问题是当前工业界和研究界所关注的热点和难点问题之一，也是新一代互联网体系结构设计必须首先解决的关键问题之一。本课题通过分析当前互联网域间路由可靠性问题的本质原因，从路由安全异常检测、路由流量监测、路由配置异常监测、路由异常监测系统等多个方面开展了相关研究工作，提出了域间和域内路由安全异常监测方法、BGP域间链路运行状态检测方法、域间网络路由配置冲突检测方法，可高效检测影响路由可靠性的安全、异常、配置冲突等问题；在此基础上研发了路由数据采集分析基础平台和路由安全异常检测系统，这两个系统一方面可用于验证上述方法的有效性，另一方面可用于互联网的路由可靠性检测。其中，部分核心方法已应用于基础平台和检测系统，两个系统均已成功商用。. 另外，结合近几年网络技术的发展，我们还增加了两部分研究工作，一是针对近年发展迅速的数据中心，我们对其面向资源共享冲突的虚拟机应用性能优化问题进行了研究，提出了基于共置干扰优化的虚拟机调度机制、基于虚拟交换开销预留的虚拟机调度机制和周期性CPU调度频率调整机制；另外一部分则是针对下一代网络技术ICN的研究，具体包括：1）ICN中的缓存研究。针对单域提出了混合式缓存协同技术、适用于多自治域环境的域间缓存决策策略、在NDN中利用封装技术支持Off-Path缓存和Detoured Routing的机制；2）网络编码与NDN的融合机制研究。提出了融合了网络编码和内容中心网络CCN的架构；3）任播与服务器选择研究。提出了一种新的未来网络体系架构，从网络体系架构层面原生地支持任播路由。. 针对数据中心及下一代网络中心关键技术的研究对于研究互联网域间可靠性会起到重要的推动作用。