介绍
互联网是一个由互联自治系统(AS)组成的网格。AS之间的多重链接提高了弹性。这些链路用于执行基于策略的路由,从而提高性能并降低运输成本。互联网上的路由信息由边界网关协议(BGP)提供。每个运营商都需要与直接相连的邻居建立业务关系。这些关系以策略路由的形式应用,策略路由选择可以放置在其域中的路由表中的路由。路由策略还提供了向相邻AS公布选定路由的程序。在第一阶段选择之后,BGP算法选择一条到每个目的地的活动路由,并将其放入路由表中。
标准BGP无法使用多条路径到达目标。它的工作方式是为每个前缀公布一条路径。可以宣布特定前缀的多个路径公告,但只考虑最近的一个。在单个BGP会话的范围内,与相同前缀相关的先前BGP更新将被较新的更新覆盖。因此,可以有多条通往特定目的地的路径;然而,只有一个用于数据包传输。在Internet级别上,一对AS之间只有一条活动路径。
BGP于1989年首次提出(RFC 1163)。自那时以来,网络不断发展,现在,我们面临着更多的挑战和可能性。挑战之一是克服BGP的限制,并在互联网上提供多径传输。问题之一是BGP是一个全球协议。因此,每个域间传输都由多个操作员控制,通常由其中许多操作员控制。这意味着运营商不能自行强制进行多路径传输。需要达成某种全球协议/谅解。这很难,尽管潜在的好处是显而易见的。
首先,当发生故障时,可以将流量快速重定向到其他路径,并且网络保持完全连通。其次,运营商有机会在网络中的给定端点之间同时使用两条或多条路径,从而提高这些点之间的吞吐量,避免网络拥塞。此外,由于互联网上的特定服务有不同的性能要求(例如,IP语音(VoIP)的低延迟通信,容错应用的高吞吐量),根据估计的质量参数,可以通过不同的路径将流量转发到相同的as,改善整体用户体验。
另一个与域间多路径路由相关的问题实际上也是困扰源路由机制的问题。运营商不愿意通过确保基本连接所需的信息来披露其网络信息。换句话说,任何需要了解相邻AS结构的机制都可能被拒绝。
在[1]中,我们介绍、比较和对比了在域内提供多径传输的最受认可的解决方案。这些解决方案可以由单个操作员独立实施。这意味着其中许多可以在互联网上立即使用。在本次调查中,我们重点关注域间多径提供解决方案。它们的不同之处在于,许多运营商需要实现相同的解决方案才能提供好处。
上述潜在优势吸引了人们对多路径解决方案的关注。在缺乏全局多路径解决方案的情况下,开发了一种多路径TCP(MPTCP)[2]协议来提供类似的功能。MPTCP是一种传输层协议,因此几乎独立于限制其功能的网络路由。当网络流量控制与用户合作时,可以实现更多功能。我们在[1]中介绍并比较了MPTCP,因此,在本次调查中我们没有包括它。
多径的概念并不新鲜。多年来,人们对无线网络进行了大量研究,在无线网络中,多径传输也具有与各种物理信号传输路径相关的另一种含义。关于这一问题,已有许多调查,例如[3]或[4]。对于固定网络,一个有趣的阅读是[5]。在那里,作者采用自上而下的方法,从不同的层和在互联网的不同部分运行的各种多径协议进行了回顾。他们还描述了多路径操作的数学基础。其中提出的解决方案大多是域内的;然而,域间也存在。
一项有趣的调查是[6],其中从拥塞控制机制的角度提出了多路径解决方案。该调查显示了多径传输协议的拥塞控制解决方案,并讨论了多径拥塞控制设计,以满足对一些理想特性的需求,包括TCP友好性、负载平衡、稳定性和帕累托最优性。在本次调查中,我们重点关注域间多路径解决方案及其功能。
调查分为五个部分。第一部分向读者介绍所有被调查的机制,旨在涵盖每个机制的最重要方面,包括其关键思想、开发时间表、重要性和市场可用性。第二部分、第三部分和第四部分涵盖了每个机制的技术方面,从最重要的(现有设备中可用和实现的)开始(第二部分),介绍了一些机制,这些机制吸引了一些研究人员的注意,但尚未进入实施阶段(第三部分),最后是非常有趣的机制,但在一两篇研究论文之后,它们的开发停止了(第四部分)。在连贯地介绍了每种方法之后,在第五部分中对其进行了比较、对比和主观评估。比较标准包括:信令开销、机制复杂性、操作的时间尺度、提供的路由类型、路径选择实体或路径设置过程。第五部分还介绍了我们对域间多路径路由发展前景的看法,包括寻找最佳机制的动力。
调查的目的是,在第一部分中的初始机制描述之后,读者可以直接跳到他们感兴趣的方法,跳过那些不重要的方法,然后再进行比较和得出结论。这样,虽然调查很长,但读者可以很快找到他们想要的信息。
第一部分第一眼