面向互联网健康诊断的域间互联关系研究

The Internet size and connection complexity are growing rapidly. To provide the ability to discover the potential risk in inter-domain routing peering, then to diagnose the Internet health, the most critical issue to be resolved is to obtain the comprehensive and correct inter-domain routing information. This project employs innovative approaches to deeply exploit, analyze and model the inter-domain routing relationships (i.e. AS relationships) and traffic engineering polices. It will provide theoretical foundation and methods for the diagnosis of Internet health and validation of new routing protocol and network architecture designs. The research contents include: (1) the measurement of comprehensive and correct inter-domain routing relationships and traffic engineering polices based on BGP Community attribute and Traceroute; (2) based on measured data, study the methods of predicting inter-domain routing paths, as well as the analysis and models for the evolution of inter-domain routing relationships; (3) conduct experimental verification based on established models, and comparative evaluation on the health of the Chinese Internet and the global Internet; (4) basis on the above, further build a platform for the diagnosis and emulation of Internet health. This project will provide the necessary measurement data, models, analysis methods and emulation tools for the diagnosis of Chinese and global Internet health, which is significantly important for the development of the Internet.

互联网的规模和域间互联的复杂性在快速增长。为了发现域间路由结构的潜在风险、提供对互联网健康的诊断能力，最关键的问题是获知全面准确的互联网域间路由信息。本项目采用创新性方法对互联网的域间互联关系和路由策略进行深度挖掘、分析和建模，可为互联网健康的诊断、以及为新型路由协议和网络结构设计的验证提供理论基础和方法上的支持。具体研究内容包括：（1）基于BGP Community 属性和Traceroute 来准确全面地测量互联网域间互联关系和流量工程策略；（2）基于测量获得的数据，研究域间路由路径的预测方法，并对互联关系的演进机理进行分析和建模；（3）基于所建立的模型进行实验验证，并对中国互联网和全球互联网的健康状况进行对比评估；（4）在上述基础上进一步建立互联网健康的诊断和仿真平台，并在该平台上结合SDN探索新型域间路由方案。本项目将为中国和全球互联网健康的诊断提供所需的测量数据、模型、分析方法和仿真工具，以及新型域间路由方案对互联网的发展具有重要意义。

互联网的规模和域间互联的复杂性在快速增长。为了发现域间路由结构的潜在风险、提供对互联网健康的防范能力，本项目采用创新性方法对互联网的域间互联关系和路由策略进行测量分析，为互联网路由策略灵活控制提供理论基础和方法支持。主要研究内容如下：.（1）基于traceroute的域间互联测量研究。提出了机制如何基于Traceroute和BGP路由数据对比，纠正从Traceroute测量的IP地址到AS号的映射，从而根据Traceroute测量信息推断AS路径；实验结果可提高结果显示出80%~90%的traceroute-BGP路径对的匹配率，比已有方法有2~10%左右的提高。和公开的IXP数据对比一致性可以达到98%，另外提出了基于SDN的灵活的类Traceroute测量机制，可以提供更加灵活的测量。.（2）AS边界链路使用策略测量研究。相邻AS之间存在多条边界链路，AS之间流量转发时可能会在这些链路上进行负载均衡。如果能准确捕捉这些细粒度的域间互联路由策略，对于互联网上给定源和目的之间的AS路径预测有很大帮助。这部分研究提出了测量AS边界链路使用模式的方法，我们测量结果发现AS边界链路的使用存在稳定的概率模式，未来可根据发现的使用模式进行互联网AS级路由预测。.（3）互联网AS拓扑动态行为分析。我们分析了互联网AS级拓扑的微观动态行为，比如AS节点和连接边的新生、消亡，AS连接边的重连等动态变化在统计上的特点。该研究结果数据可以给建立互联网AS拓扑动态模型提供参考。.（4）基于SDN的域间互联关系和路由策略管控机制研究。对研究方向调整改进到应用SDN在互联网域间互联关系和路由管控机制的研究。我们针对不同域间AS协作环境和范围，提出了多种基于SDN的域间路由管控机制。包括多个SDN管控域组成联盟式合作的多域网络联盟路由机制，用于互联网大规模域间环境的SDN可扩展域间路由控制机制，可提供多级粒度多路径选路的SDN灵活域间路由协议。.（5）可编程的网络管理与配置机制研究。针对新兴的NFV/P4等可编程网络，我们研究了网络状态管理和性能调优机制，性能得到显著提高，为高效地网络策略管理提供了技术基础。