互联网多路径路由和供应
2017-04-20 20:22:09 0 举报AI智能生成
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互联网多路径路由和供应是一种网络技术，它允许数据在到达目的地时通过多条路径进行传输。这种方法可以提高网络的可靠性和性能，因为它可以在一条路径出现故障时自动切换到另一条路径。此外，多路径路由还可以提高网络的带宽利用率，因为它可以将数据分成多个部分，并同时通过多条路径进行传输。供应方面，互联网服务提供商（ISP）可以通过多路径路由来提供更稳定、更快速的互联网连接。总之，互联网多路径路由和供应是一种先进的网络技术，它可以为互联网用户提供更好的体验。
作者其他创作
大纲/内容
多路径路由和供应
第一部分：介绍
新兴的网络应用
例子ios7
并行端到端的路径的好处
多路径在域网络中的运用
文章结构
多路径供应的好处
回顾不同层的多路径协议
数学分析和模型（多路径算法）
有线网络中多路径配置协议的问题和挑战
结论性的意见
第二部分：多路径路由的主要特点
多宿主技术
a.单个网络接口有多个IP地址
b.多接口系统中每个接口有不同IP地址
c.用于多个网络接口的单IP地址
结构
A.多路径供应的好处
Traffic engineering
multiple paths
QoS routing
负载平衡和拥塞控制
可靠通信
提高网络资源利用
提高网络的安全性
多路径路由为什么可以代替单一路径路由
多路径路由的三个要素
B.多路径计算算法
要求
Node/link-disjoint
优点
更高的容错
更高的总带宽
non-disjoint
缺点
瓶颈结点/链路故障
对公共结点没有要求
可以有公共的节点和链路
性能
选择路径的数量
a）减少建立、维护和分解多条路径的开销
b）减小多路径路由方案的复杂性
c）在一对结点之间的显示路由路径的数量容纳限制
路径的质量
中间路由器的网络资源可用性
反应网络的拥塞
通过周期性的路由器之间的链路负载信息交换获得
禁止使用non-disjoint或瓶颈链路
路径特性
带宽
时延
成本
可靠性
QoS的要求
带框要求和时延界限的结合体
算法
一些已有的路径研究算法
没有考虑QoS因素或者链路拥塞
寻找link-disjoint paths
寻找node-disjoint paths
考虑了QoS和资源可获得性
路径延迟
分类
基于距离矢量DV
eg：Bellman-ford算法是求含负权图的单源最短路径算法，效率很低，但代码很容易写
单路径
Routing Information Protocol
DUAL
多路径
MPATH
基于链路状态LS
eg:Dijkshtra’s algorithmz在今天的因特网中占主导的
OSPF
IS-IS
比较：LS更适合多路径
a）当结点、链路失效时有更短的路由收敛时间
b）计算更复杂路线的能力
c）在今天的网络中成为主导
PCE-based
[45]PCE-based 结构
[46]PCE-based 源路由机制
[47]PCE-based 信令
[48]调查和量化多路径的优点
[49]向后兼容域间多径路由框架
[50]PCE的多径扩展
SDN相关
周期性在路由器中的连通信息交换
C.多路径转发算法
最短路径转发
基于目的地（逐跳）转发【59】
不太灵活
基于源的（明确的，不隐藏的）路由方法
eg：基于MPLS的显式路由选择
简化了中间路由器的角色
简化转发表的规模
没有有效的利用带宽
hashing 散列法
路由器在包头执行hash算法 如CRC16
D.流分割算法
广义上分类
均匀分裂
例如
Equal-Cost MultiPath (ECMP)
Sridharan
不均匀分裂
例如：
OSPF Optimized Multipath (OSPF-OMP)
TeXCP
考虑的要素
拥塞
可用带宽等
比较
在所有路由器之间定期更新链路负载信息的开销增加时，非均匀分裂有更好的性能
一般情况下的分类
均匀分割
round-robin轮询调度
根据数据包的粒度分割
精准的实现期望分组分裂比
过多的数据包重新排序
降低吞吐量的性能
只有在路径有相似时延时表现良好
a per-flow trafficsplitting
适用于小型网络，否则流表会大量的增加
Burst (or flowlet) based traffic splitting
有序
需要不同路径的时延
会造成额外的信令机制和开销
Per-packet traffic splitting
可均匀或非均匀分割
分割包裹
基于目的地包裹的中间路由器
基于网络状态信息
链路负载
优点：比per-flow更好的负载均衡
缺点：包裹的重新排序
E.域间/内的多径路由
最简单的多径路由方式
source routing
缺乏可测量性
可用资源的低效率利用
安全性
现在的IP路由器不支持
域内协议
允许等成本分割
不等代价多径路由
EIGRP
a distance-vectorprotocol
子主题
使用逻辑拓扑
Multi-Topology(MT)
用不同的权重来标记
包裹转发困难
逻辑拓扑有多个端口
防止loop
域间
BGP的拓展
ADD-PATH
Resilient OverlayNetworks (RONs)
MIRO(Multi-pathInter-domainROuting)
基于需求
第三部分 从应用层到链路层
A.应用层
最小的权利
实时多路多路传输协议
MRTP (Multi-flow Real-Time Protocol)
点对点的无线网络
MPRTP(Multi-Path Real-Time Protocol)
使用RTCP（RTP控制协议）监测数据传输和控制信息
multipathreal-timeprotocol(RTP)
满足实时的特性
延迟界限
恒定的播放速率
实例
BT
在CDNs上使用并行传输连接
HTTP
B.传输层
最好的地方部署端到端的不相交连接
pTCP
M/TCP
mTCP
cTCP
标准
MPTCP
提高吞吐量
能工作在任何TCP工作的场景
平衡拥塞
特点
设置了拥塞窗口
可以在数据中心使用
与PacketScatter相比
当最短路径和最长路径相差很多时，MPTCP表现更优
C.网络层
目的
计算路径、转发和分段交通流
等价（最短）多路径（ECMP）
OSPF version 2
使用轮训机制
ISIS-OMP
缺点（由公平的分割和等价最短路径引起）
限制了拥塞控制和负载平衡的能力
下一跳数据包转发的实现方式
哈希门限
Modulo-N
OSPF Optimized Multipath (OSPF-OMP)
在等价路径上可以非均匀流量分配
使用 洪泛来广播路径负载信息
Routing deflection
基于标签的
Locator/Identifier Separation Protocol (LISP)
将IP功能区分成两部分
RLOCs
传输
EIDs
分流
数据中心的（DC）
time-tested Internet routing protocols时间测试因特网路由协议
Equal cost multiple path (ECMP)
MicroTE微观（每秒）网络流量模式的变化
加权和
缺点：假设流矩阵已知，但是在现实中不可能
PenalizingExponentialFlow-spliTing(PEFT)
基于链路状态LS的
不均匀
D.链路层
MPLS多协议标签交换
VPN首选
ATM
综合业务数据网
Multipaths in Ethernet Network
路径寻找
Multipath in Ethernet Networks
用于LAN、MAN
使用生成树和单生成树协议
Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP)
Viking：适用于VLAN
缺点：需要额外的设备
SPAIN (Smart Path Assignment InNetworks
路径转发
Shortest Path Bridging (SPB)
Transparent Interconnection of Lots ofLinks (TRILL)
负载平衡
Valiant Load Balancing (VLB)
Hedera
动态的
Multipath in MPLS Networks
MATE
144 跳数限制
146 找备用路径
147 基于编程的二分法
保护机制
Self-Protecting Multipath (SPM)
路径传输失败源节点在重传
Multipath in ATM Networks
149 突发水平带宽预留
150 并行连接的建立
151 虚拟路径的建立
E.物理层光纤网络中的多径
多路径在WDM网络中的应用
寻路
integer linear programming(ILP)
在WDM层之上
heuristics in SONET/SDH
补充介绍SDH/SONET
电路交换技术
三种技术
generic framingprocedure
virtual concatenation
在多路径上反向兼容
一些现有的研究
161-163
162 PESO
link-capacity-adjustment scheme
F.跨多层路径
提高性能增益
流控制和拥塞控制
例子
169 传输层好和网络层
A cross-layer Augmented MPTCP
171 全网络的，没有实现
LISP
TRILL
更高的吞吐量
172-174 OpenFlow和MPTCP的结合
第四部分：多径路由的建模与分析
A.多径路由算法的复杂性
见表
B.优化模型
LP
最优，但是计算的复杂性很难扩展
heuristic 探测性的
次优
大型网络中可以很好的扩展
ECMP
多条最短路径负载平衡
简单循环分布
Nelakuditi et al.
在最广的不想交路径上分割流
Banner et al.
在路径限制下的最小拥塞
Raiciu et al.
多路径TCP拥塞控制机制的评估，
Fully coupled
链接的增加 Linked Increases
没有配对的TCP Uncoupled TCPs
RTT补偿器RTTCompensator
Kelly et al
利用功能的优化
易处理情况
函数
凹函数
177 拥塞控制MPTCP
180联合（多径）路由端到端算法的局部稳定性
Wang et al
LP-based 在MPLS-based网络上的 最小拥塞控制
Distributed Adaptive Traffic Engineering (DATE)
最大吞吐量
最小拥塞
A distributed online traffic engineering approach (TeXCP)
最小化链路利用率
轻量的显式反馈
C.随机模型
184 与单路径算法比较
69 重排的拓展
186 比较分析包裹重排算法
187 拥塞控制
flow assignment
packet scheduling
188 固定时延的影响
189 高速路网络的包裹重排
第五部分：开放的问题和挑战
A.路由的稳定性
成功的例子
B.路由复杂性、开销和可扩展性
C.有差别的时延、分组重排序和缓冲
D.跨层和因特网合作
第六部分：总结
传输层最优
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