互聯(lián)網(wǎng)路由尋址架構(gòu)的擴(kuò)展及其解決方案的研究
2009-01-01 00:00:00劉曉東李琦鄭連偉梁紅穎
計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究 2009年3期
(1.東北大學(xué) 系統(tǒng)科學(xué)研究所， 沈陽(yáng) 110004; 2.清華大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系， 北京 100084)
摘 要：?jiǎn)我坏牡刂房臻g、多宿主和流量工程造成了DFZ中的路由表的規(guī)模迅速增長(zhǎng)。為了解決這一問(wèn)題，IETF提議通過(guò)分離終端系統(tǒng)標(biāo)志和路由標(biāo)志的地址空間來(lái)重新考慮互聯(lián)網(wǎng)的尋址體系結(jié)構(gòu)。論述了最近提出的幾個(gè)地址空間分離的方案，并對(duì)這些方案所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)進(jìn)行了比較和總結(jié)；最后，探討了互聯(lián)網(wǎng)路由尋址體系結(jié)構(gòu)研究中需要進(jìn)一步考慮的問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：路由和尋址； 主機(jī)標(biāo)志； 路由標(biāo)志； 地址空間
中圖分類(lèi)號(hào)：TP301 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
文章編號(hào)：10013695(2009)03082304
Survey of problems and resolutions of Internet routing and addressing
LIU Xiaodong1， LI Qi2， ZHENG Lianwei1， LIANG Hongying1
(1.System Science Institute， Northeastern University， Shenyang 110004， China; 2. Dept. of Computer Science， Tsinghua University， Beijing 100084， China)
Abstract:Single numbering space， multihoming， and traffic engineering were making the size of routing tables grow very rapidly. In order to solve this problem， proposed several solutions by IETF to address the Internet addressing architecture by separating the endsystems identifiers’space and the routing locators’space. This paper reviewed the most recent locator/ID separation proposal and explored the benefits and shortcoming of these architectures. Finally， discussed several key issues for further study.
Key words：routing and addressing; host identifier; routing locator; addressing space
近年來(lái)，關(guān)于互聯(lián)網(wǎng)的路由擴(kuò)展問(wèn)題引起了越來(lái)越多的關(guān)注。由于在主機(jī)傳輸標(biāo)志和網(wǎng)絡(luò)路由標(biāo)志上使用了同一的地址空間[1]，使得網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層在尋址空間上緊密地耦合在一起，導(dǎo)致了互聯(lián)網(wǎng)的可擴(kuò)展性問(wèn)題。多宿主、流量工程以及PI(provider independent)地址等應(yīng)用使得DFZ(default free zone)的路由表的規(guī)模正以超線性的速度增長(zhǎng)。目前BGP中的路由表項(xiàng)已經(jīng)接近250 000條[2]。
路由表規(guī)模的這種增長(zhǎng)速度目前還僅出現(xiàn)在有限的IPv4地址空間下，IPv6的進(jìn)一步部署勢(shì)必會(huì)造成DFZ中的路由表項(xiàng)爆炸性的增長(zhǎng)。為了解決互聯(lián)網(wǎng)的路由擴(kuò)展問(wèn)題，研究者提出了很多對(duì)互聯(lián)網(wǎng)路由尋址結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)的方案。本文討論和分析了這一領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，并對(duì)各種改進(jìn)方案進(jìn)行了分類(lèi)和評(píng)價(jià)。
1 當(dāng)前路由尋址架構(gòu)及存在的問(wèn)題
1.1 當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)的路由尋址架構(gòu)
1981年9月，當(dāng)IP協(xié)議被提出來(lái)時(shí)，它設(shè)計(jì)的根本目的是為了在所有的分組交換網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連，從而使所有的數(shù)據(jù)分組都可以從任一主機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)主機(jī)[3]。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的尋址，連接到基于IP協(xié)議的Internet的每一個(gè)系統(tǒng)都被分配了一個(gè)惟一的32位IP地址。IP地址的第一部分標(biāo)記的是擁有該地址的主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)，第二部分標(biāo)志的是所給網(wǎng)絡(luò)的特定主機(jī)。在這個(gè)二級(jí)層次的尋址體系結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)分組可以首先通過(guò)IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)（網(wǎng)絡(luò)前綴）到達(dá)主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)，在目的網(wǎng)絡(luò)中再根據(jù)主機(jī)號(hào)來(lái)尋找主機(jī)。
在Internet發(fā)展的開(kāi)始階段，網(wǎng)絡(luò)被劃分為A、B、C三類(lèi)，稱(chēng)之為分類(lèi)的編址方案[4]。在分類(lèi)的編址中，地址范圍過(guò)大的B類(lèi)網(wǎng)絡(luò)造成較大的地址浪費(fèi)；而在網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展的過(guò)程中，扁平的單級(jí)尋址結(jié)構(gòu)造成了Internet中的核心路由器的路由表項(xiàng)的迅速增長(zhǎng)。劃分子網(wǎng)[5]概念的提出在一定程序解決了上述兩個(gè)問(wèn)題。因?yàn)樽泳W(wǎng)對(duì)于Internet核心網(wǎng)是透明的，這就降低了Internet中的核心路由表項(xiàng)的數(shù)量，形成了Internet的網(wǎng)絡(luò)、子網(wǎng)、主機(jī)的三級(jí)層次尋址體系結(jié)構(gòu)。
隨著互聯(lián)網(wǎng)呈指數(shù)級(jí)的迅猛增長(zhǎng)，到1992年，Internet路由系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足互聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展和進(jìn)一步發(fā)展的需求。CIDR(classless interdomain routing)[6]的提出有效地緩解了骨干路由器中路由表項(xiàng)增長(zhǎng)過(guò)快的問(wèn)題，它擯棄了傳統(tǒng)的分類(lèi)編址方案，支持路由聚合，從而可以用一個(gè)路由表項(xiàng)表示上千個(gè)傳統(tǒng)的分類(lèi)地址空間。路由聚合有效控制了Internet核心路由器中路由信息的數(shù)量，從而建立了一種多層次的分級(jí)路由尋址體系結(jié)構(gòu)。
在多層次分級(jí)路由尋址體系結(jié)構(gòu)中，最高層次的尋址是在AS（autonomous system）之間進(jìn)行的。AS是由一組統(tǒng)一管理并運(yùn)行自己的路由協(xié)議的路由器組成的，所有的AS在一個(gè)扁平的地址空間中進(jìn)行尋址。AS是從EGP[7]中提出來(lái)的，后來(lái)BGP[8]取代了EGP，而在每一個(gè)AS內(nèi)部運(yùn)行的是IGP（interior gateway protocol）。但是在運(yùn)行BGP的核心路由器上必然包含所有AS的路由表項(xiàng)信息，導(dǎo)致DFZ的路由表呈現(xiàn)非線速增長(zhǎng)。
1.2 存在的問(wèn)題
1)IP地址語(yǔ)義過(guò)載 IP地址不僅作為網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)備位置標(biāo)志，而且也作為傳輸層的設(shè)備身份標(biāo)志，實(shí)際上破壞了互聯(lián)網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)中不同層次之間盡量減少耦合的原則，網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層的緊密耦合不利于每層各自獨(dú)立的發(fā)展。以IP地址作為主機(jī)的身份標(biāo)志，使得網(wǎng)絡(luò)更換ISP時(shí)重新編址非常困難，不得不通過(guò)破壞網(wǎng)絡(luò)地址的聚合原則獲取PI地址來(lái)實(shí)現(xiàn)；以IP地址作為主機(jī)的身份標(biāo)志，使支持multihoming時(shí)有很大的難度，并且會(huì)造成DFZ路由表的大規(guī)模增長(zhǎng)；以IP地址作為主機(jī)的身份標(biāo)志，讓ISP在實(shí)行流量工程控制時(shí)宣告大量更長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)前綴，造成路由表的規(guī)模無(wú)控制地增長(zhǎng)。
2）重新編址問(wèn)題 IP地址是由IANA（Internet assigned numbers authority）和RIR(regional Internet registries)來(lái)分配的。因?yàn)榭刂坡酚杀碓鲩L(zhǎng)規(guī)模的方法只能是通過(guò)按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚酆系姆绞絹?lái)進(jìn)行地址塊的分配。在實(shí)際應(yīng)用中，終端網(wǎng)絡(luò)的管理員對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行地址配置管理時(shí)，通常這些地址分配工作都是手工進(jìn)行的。這種分配造成的結(jié)果是：當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)更換自己的ISP時(shí)，必須對(duì)IP重新進(jìn)行編址，這種編址通常由手動(dòng)完成，任務(wù)是相當(dāng)繁瑣的。
為避免這種繁瑣的重新編址，站點(diǎn)用戶往往傾向于申請(qǐng)自己的IP地址，這就避免了重新編址的麻煩，但是這也破壞了拓?fù)渚酆系牡刂贩峙湓瓌t，造成路由表的規(guī)模無(wú)控制地增長(zhǎng)。
3）Multihoming問(wèn)題 Multihoming是一種提高網(wǎng)絡(luò)連接的可靠性和穩(wěn)定性的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通常是由一個(gè)終端用戶申請(qǐng)多個(gè)ISP連接來(lái)實(shí)現(xiàn)的。按照PA(provider address)的分配原則，給終端用戶分配的IP地址必須基于ISP聚合，也就是當(dāng)某個(gè)站點(diǎn)申請(qǐng)了ISPa的地址塊，那么這一地址塊是不能聚合到它申請(qǐng)的另一個(gè)ISPb的。于是，基于拓?fù)渚酆戏峙銲P地址的原則與終端用戶的multihoming需求產(chǎn)生了矛盾，而最終解決的一種辦法是給這些終端分配IP地址，這樣就破壞了按拓?fù)渚酆戏峙銲P地址的原則，也就無(wú)法控制路由表的增長(zhǎng)規(guī)模。事實(shí)上，multihoming的另一種方法是把有multihoming需求的終端用戶的網(wǎng)絡(luò)前綴公布給所有的ISP，其實(shí)就相當(dāng)于使這塊地址變?yōu)镮P地址，這稱(chēng)為在ISP聚合上刺洞[9]。
終端用戶對(duì)multihoming的需求越來(lái)越多，目前互聯(lián)網(wǎng)中已經(jīng)有超過(guò)10 000的multihoming用戶，并且這個(gè)數(shù)還在繼續(xù)增長(zhǎng)，這直接導(dǎo)致越來(lái)越多的路由表項(xiàng)出現(xiàn)在龐大的DFZ中。
4)流量工程控制問(wèn)題 流量工程控制是一種安排互聯(lián)網(wǎng)流量、使用或者避免使用網(wǎng)絡(luò)中某條鏈路的技術(shù)。在互聯(lián)網(wǎng)中執(zhí)行流量工程可以實(shí)現(xiàn)鏈路的負(fù)載均衡和提高網(wǎng)絡(luò)的性能[10]。現(xiàn)在的域間路由系統(tǒng)中沒(méi)有可以執(zhí)行流量工程的工具，通常是由網(wǎng)絡(luò)管理員使用路由轉(zhuǎn)向來(lái)完成流量工程控制的，而路由轉(zhuǎn)向的辦法只能是公布更長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)前綴到DFZ中。
在當(dāng)今日趨激烈的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中，互聯(lián)網(wǎng)提供商們不得不通過(guò)流量工程控制在它們的網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)更好的性能和更低的代價(jià)。但是，流量工程的大量使用又導(dǎo)致了DFZ中路由表項(xiàng)的大規(guī)模增長(zhǎng)，這是一種典型的犧牲整體利益來(lái)?yè)Q取部分利益的方法。
從以上四點(diǎn)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可以看出，IP語(yǔ)義重載問(wèn)題是造成重新編址困難、難以支持站點(diǎn)multihoming、ISP無(wú)法有效執(zhí)行流量工程控制的一個(gè)主要原因。在IP語(yǔ)義重載的前提下，為了解決上述問(wèn)題，均破壞網(wǎng)絡(luò)地址按拓?fù)渚酆显瓌t的方法，造成了當(dāng)前路由擴(kuò)展性的問(wèn)題。
為了解決互聯(lián)網(wǎng)的可擴(kuò)展性問(wèn)題，當(dāng)前已經(jīng)提出了很多的解決方案，并且?guī)缀跛械姆桨付贾赶蛄送粋€(gè)研究目標(biāo)，即將主機(jī)標(biāo)志從網(wǎng)絡(luò)路由標(biāo)志中分離出來(lái)。在IETF和IRTF近來(lái)的報(bào)告中已經(jīng)指出了終端標(biāo)志和路由標(biāo)志空間分離所能帶來(lái)的擴(kuò)展優(yōu)勢(shì)[10]。其中包括減小DFZ中的路由表的規(guī)模、支持站點(diǎn)multihoming、改善流量工程控制能力。
近年來(lái)，很多學(xué)者已經(jīng)提出了不少地址空間分離的協(xié)議，其中有的主張通過(guò)修改主機(jī)協(xié)議棧來(lái)分離地址空間，如HIP、Shim6等協(xié)議；有的主張基于邊緣網(wǎng)絡(luò)部署來(lái)進(jìn)行地址空間的分離，如LISP、eFIT、proxyShim6等。本文將基于上面IETF提交的空間分離帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)以及是否便于部署，分別介紹這些方案，然后分析它們所能帶來(lái)的性能改善，并進(jìn)行比較及評(píng)價(jià)。
2 基于修改協(xié)議棧的分離方案
通過(guò)修改主機(jī)協(xié)議棧，把主機(jī)標(biāo)志從網(wǎng)絡(luò)路由尋址標(biāo)志中分離出來(lái)，這將有助于解決multihoming、主機(jī)重新編址問(wèn)題。
2.1 HIP
HIP(host identity protocol)[11]提出在傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層之間加入主機(jī)標(biāo)志(host identity )層。傳輸層的連接建立在主機(jī)標(biāo)志上，IP地址只被用來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)層路由，而不再用來(lái)標(biāo)志主機(jī)身份。主機(jī)標(biāo)志是一個(gè)抽象概念，在實(shí)際中使用的是主機(jī)標(biāo)志符。為了與現(xiàn)有的基于IPv4地址的協(xié)議和應(yīng)用程序接口兼容，HIP還定義了局部標(biāo)志符，統(tǒng)一長(zhǎng)度為32位，但只在局部網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)使用。主機(jī)標(biāo)志的分配是動(dòng)態(tài)的、非惟一的，因此可以較容易地實(shí)現(xiàn)進(jìn)程遷移和集群服務(wù)器。HIP中的IP地址是非惟一分配的，一個(gè)主機(jī)標(biāo)志可以對(duì)應(yīng)多個(gè)IP地址，因此能較好地解決multihoming和移動(dòng)的問(wèn)題。Multihoming設(shè)備的主機(jī)標(biāo)志對(duì)應(yīng)多個(gè)IP地址，如果一個(gè)IP地址不能使用了，或者有更好用的IP地址，已經(jīng)建立的傳輸層連接可以很容易地轉(zhuǎn)移到其他IP地址。節(jié)點(diǎn)在移動(dòng)過(guò)程中IP地址發(fā)生了改變，而主機(jī)標(biāo)志并沒(méi)有變，因此傳輸層的連接可以不中斷，但是移動(dòng)節(jié)點(diǎn)應(yīng)該通知自己IP地址的改變。由于傳輸層連接是與主機(jī)標(biāo)志綁定的，IP地址只是被用來(lái)進(jìn)行路由，HIP還可以實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)域之間的互訪，如公有與私有網(wǎng)絡(luò)之間、IPv4與IPv6網(wǎng)絡(luò)之間等。
HIP中主機(jī)標(biāo)志層的定義太復(fù)雜，增加了主機(jī)處理的負(fù)擔(dān)，并且需要修改主機(jī)協(xié)議棧，這增加了在當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)中進(jìn)行部署的困難。由于主機(jī)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中鏈路的負(fù)擔(dān)是不可見(jiàn)的，這就難以有效地實(shí)現(xiàn)ISP的流量工程控制[12]。
2.2 Shim6
Shim6協(xié)議是為了解決IPv6的multihoming問(wèn)題而提出來(lái)的。它通過(guò)在主機(jī)協(xié)議棧中添加一個(gè)Shim層來(lái)加入新的標(biāo)志ULID（upper layer identifier）以實(shí)現(xiàn)路由標(biāo)志locator與主機(jī)標(biāo)志的分離，這樣每個(gè)主機(jī)可以擁有多個(gè)locator。然而Shim6并沒(méi)有為ULID開(kāi)辟新的地址空間，在首次通信時(shí)，Shim6會(huì)從locator集中選擇一個(gè)locator作為ULID，同時(shí)它也作為locator使用。只要傳輸層不結(jié)束通信，這個(gè)ULID就不改變，如果該locator失效，Shim6 會(huì)為該通信選擇另一個(gè)可用的locator，這就保證了上層通信的連續(xù)性。圖1描述了Shim6子層在協(xié)議棧中的位置。Shim6能有效地解決multihoming所帶來(lái)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了上層協(xié)議與multihoming的IP層的隔離，便于基于provider的地址聚合，并保證了與當(dāng)前系統(tǒng)的兼容。
但是，Shim6需要修改當(dāng)前所有主機(jī)的協(xié)議棧，Shim層需要在主機(jī)上維護(hù)multihoming的IP層與主機(jī)標(biāo)志的映射，這增加了主機(jī)（主要是作為服務(wù)器的主機(jī)）的處理負(fù)擔(dān)；同時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò)的流量負(fù)載狀況對(duì)于主機(jī)是不可見(jiàn)的，Shim6不能提供有效的流量工程控制。
3 基于邊緣網(wǎng)絡(luò)部署的分離方案
通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)邊緣部署新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)傳輸標(biāo)志空間和全球路由標(biāo)志空間的分離。這樣用戶更換ISP，不必再重新編址，可以很容易地實(shí)現(xiàn)multihoming；同時(shí)，ISP還可以方便地實(shí)行流量工程控制。
3.1 LISP
Locator/ID分離協(xié)議[13]是一個(gè)簡(jiǎn)單的IPoverIP的隧道協(xié)議，旨在網(wǎng)絡(luò)層上實(shí)現(xiàn)路由標(biāo)志與主機(jī)標(biāo)志的分離。LISP無(wú)須對(duì)目前終端系統(tǒng)中的協(xié)議站作任何修改，終端系統(tǒng)在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)分組時(shí)仍然使用IP地址，這在LISP術(shù)語(yǔ)中稱(chēng)為EID（endpoint identifier）。EID不能全球路由，只能在本地AS中路由。如果希望與外部AS通信，數(shù)據(jù)分組必須首先到達(dá)一個(gè)稱(chēng)為T(mén)R（tunnelling router）的邊界路由器，由TR負(fù)責(zé)給該數(shù)據(jù)包關(guān)聯(lián)一個(gè)可以全球路由的IP地址，在LISP術(shù)語(yǔ)中，稱(chēng)之為RLOC（routing locator）。圖2是一個(gè)在互聯(lián)網(wǎng)中進(jìn)行LISP部署LISP的例子[14]。
在圖2中，終端主機(jī)EIDx可以通過(guò)兩個(gè)邊界路由器到達(dá)，也就是說(shuō)它可以關(guān)聯(lián)到兩個(gè)路由標(biāo)志RLOC2EIDx和RLOC1EIDx。在實(shí)際應(yīng)用中，這些標(biāo)志都是全球可路由的IP地址。同樣，EIDy也有兩個(gè)路由地址RLOC2EIDy和RLOC1EIDy。在LISP中，EID到RLOC的映射功能仍然是一個(gè)討論中的問(wèn)題。其中在LISP的幾個(gè)版本中，實(shí)現(xiàn)映射功能的機(jī)制各不相同。在LISP1和LISP1.5[13]中，一個(gè)EID所對(duì)應(yīng)的RLOC集是通過(guò)ICMP控制協(xié)議來(lái)發(fā)現(xiàn)的；在LISP2[15]中，通過(guò)DNS查詢來(lái)獲得所需的EID到RLOC集的對(duì)應(yīng)；在LISP3[16]中，EID到RLOC的映射是在Overlay網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)的。
由于LISP是在邊緣網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行部署的，它可以很容易地在當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)中進(jìn)行逐步展開(kāi)。主機(jī)標(biāo)志和路由標(biāo)志的分離，使得用戶的IP空間獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)路由的IP空間之外，這樣，用戶可以不必再通過(guò)申請(qǐng)IP地址來(lái)避免重新編址的麻煩。Provider可以通過(guò)嚴(yán)格的地址聚合來(lái)實(shí)現(xiàn)路由表規(guī)模的控制。
LISP在邊緣網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行部署，可以根據(jù)不同鏈路的流量來(lái)為用戶選擇不同的RLOC，從而實(shí)現(xiàn)流量工程控制。
3.2 eFIT以及其他
eFIT（enable future innovation through transit wire）[17]主張用長(zhǎng)遠(yuǎn)的目光來(lái)看待尋址空間的問(wèn)題，首先針對(duì)關(guān)鍵的問(wèn)題，然后再逐步展開(kāi)。當(dāng)前首要的目標(biāo)應(yīng)該是將地址空間分離，從而解決路由尋址的可擴(kuò)展問(wèn)題，并且要求在當(dāng)前互聯(lián)中有較低的部署代價(jià)。基于上述考慮eFIT提出一個(gè)方案APT[18](a practical transit mapping service)，APT使用了與LISP相同的數(shù)據(jù)傳輸方案，也是一種IPoverIP的隧道機(jī)制。但是，這個(gè)方案部署比較困難，即網(wǎng)絡(luò)邊緣部署出口隧道路由器和入口隧道路由器，即需要維護(hù)一個(gè)RLOC到EID的映射器來(lái)完成RLOC的查找服務(wù)。在這里APT描述的是一種集中式的全局映射器，這要在當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行部署是比較困難的。
此外，還有許多關(guān)于ID和locator分離的方案，如Ivip[19]、PASH[20]等，它們實(shí)現(xiàn)的機(jī)制與LISP基本一致，區(qū)別也僅在于實(shí)現(xiàn)EID到RLOC的映射功能上。因此它們都能實(shí)現(xiàn)LISP所能帶來(lái)的路由可擴(kuò)展優(yōu)勢(shì)，只是在部署代價(jià)上有些差異。
4 各種方案的比較
筆者對(duì)本文綜述的幾種改進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)路由尋址體系結(jié)構(gòu)的方案和當(dāng)前的路由尋址體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，比較項(xiàng)包括擴(kuò)展性問(wèn)題、部署代價(jià)、對(duì)multihoming的支持、便于實(shí)施流量工程控制等方面，如表1所示。
表1 互聯(lián)網(wǎng)路由尋址體系結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展解決方案的比較
解決方案類(lèi)型1類(lèi)型2部署代價(jià)多宿主支持流量工程控制
當(dāng)前體系———申請(qǐng)PI地址/穿透網(wǎng)絡(luò)聚合地址通告更多的網(wǎng)絡(luò)前綴
HIP是否高主機(jī)標(biāo)志對(duì)應(yīng)多個(gè)IP地址—
Shim6是否高ULID關(guān)聯(lián)多個(gè)RLOC—
LISP否是低EID映射到多個(gè)RLOC給EID分配指定RLOC
eFIT， et al否是中等EID映射到多個(gè)RLOC給EID分配指定的RLOC
類(lèi)型1:基于主機(jī)協(xié)議棧的地址空間分離；類(lèi)型2：基于邊緣網(wǎng)絡(luò)的地址空間分離；“—”表示不存在
從表1可以看出，每種方案對(duì)互聯(lián)網(wǎng)路由尋址架構(gòu)中修改的角度不盡相同，但都提出了將地址空間分離的方法。總體來(lái)說(shuō)，HIP和Shim6對(duì)當(dāng)前的主機(jī)協(xié)議棧改動(dòng)較大，特別是HIP提出了新的主機(jī)標(biāo)志，但這種方案的部署代價(jià)也比較高。LISP和eFIT等方案因?yàn)槭窃诰W(wǎng)絡(luò)邊緣進(jìn)行地址分離的，所以只需在網(wǎng)絡(luò)邊界進(jìn)行部署即可，并支持增量部署，有利于在互聯(lián)網(wǎng)上部署。這些方案都能很好地支持站點(diǎn)multihoming，但在支持流量工程控制方面，LISP和eFIT等則具有更大的優(yōu)勢(shì)。
5 結(jié)束語(yǔ)
IP地址語(yǔ)義重載使得端到端的主機(jī)標(biāo)志和網(wǎng)絡(luò)層的路由尋址標(biāo)志落在同一地址空間，緊密耦合在一起，嚴(yán)重違背了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中各層獨(dú)立發(fā)展的原則，使得終端用戶在更換ISP時(shí)面臨重新編址的困難、改善網(wǎng)絡(luò)性能的multihoming難以實(shí)行、ISP也難以執(zhí)行流量工程控制。所有的這些對(duì)當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)展提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
近年來(lái)，針對(duì)當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中基于地址空間分離的提議，很多學(xué)者提出了不同的地址分離的方案，這些方案爭(zhēng)論的焦點(diǎn)是在什么網(wǎng)絡(luò)位置進(jìn)行地址空間的分離，而討論主要關(guān)注于如何能用最小的代價(jià)來(lái)獲取最大的互聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展性能。本文詳細(xì)闡述了分別在終端協(xié)議棧上和邊緣網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行地址空間分離的幾個(gè)方案，通過(guò)對(duì)它們的分析可以看出，針對(duì)長(zhǎng)期或者短期的不同目標(biāo)，這些方案都有各自的長(zhǎng)處和短處。雖然目前還不能明確路由尋址標(biāo)志和主機(jī)標(biāo)志在路由尋址體系結(jié)構(gòu)中的明確位置以及系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的部署是否從主機(jī)協(xié)議棧的修改演變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)中間件的部署，但互聯(lián)網(wǎng)體系中主機(jī)標(biāo)志和路由標(biāo)志的分離是互聯(lián)網(wǎng)體系研究的發(fā)展趨勢(shì)。
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