传统IP路由协议中的流量工程

传统IP路由协议中的流量工程在这篇论文中，作者主要介绍了什么是流量工程，以及流量工程在网络中的应用。流量工程就是使路由适应网络状况，同时提供好的用户表现和高效的网路资源利用。作者在文中介绍了一种域内流量工程的优化方法，此方法可以在已部署的内部网关协议中应用，例如OSPF（OpenShortestPathFirst开放最短路径优先路由协议）和IS-IS（IntermediateSystem-IntermediateSystem中间系统到中间系统的路由选择协议）。文中研究表明传统的最短路径路由协议在大型IP网路的工程化中是相当有效的。在引言中，作者分析了传统IP网络的优点和缺点：在某些情况下，IP网络具有很强的自适应性。例如，主机可以使用TCP（TransmissionControlProtocol传输控制协议）来调整发送速率来适应网络带宽，路由器可以通过计算新的路由来适应网络上的拓扑变化。但是，这些机制并不能保证传统IP网络足够高效。例如，某条链路拥塞时其他链路可能处于空闲状态，IP电话在低延迟路由存在的情况下可能选择高延迟的网络传输。这时，为了提高用户表现和网络资源利用率，就需要用到流量工程。此文中，主要专注于单个自治系统中的流量工程，例如某个公司、校园或ISP内。随后作者简单介绍了OSPF的工作原理，并指出，传统的最短路径路由协议不能充分支持流量工程。例如，现在OSPF和IS-IS协议中的链路权重，就无法在流量变化或网络失败时自动调整，并且路径选择过程并不包含任何性能目标参数。但是，可以在传统OSPF或IS-IS协议中选择对流量波动有弹性的静态链路权重，而不必对路由器进行改动，来使传统协议更好的支持流量工程。下面列举了一个实例，来说明通过权重配置来优化流量分布：11图一说明了如何通过调整IGP链路权重来控制网络中的流量分布。此模型中，节点q,r,s,w都有1单元的流量要传送到节点t，这个模型中的性能目标就是要最小化最大链路负载。1）最左边的图中是原始权重配置，q,r,s到u的链路权重都是1，这导致链路（u,t）上有3单元的负载。2） 中间图中，将链路（u,t）的权重改为2,这样就在q,r,s和t之间形成了两条

最短路径，一条是经过u,一条是经过V。这导致链路（w,t）上有2.5单元的流量。3）最右边的图中是考虑全局最优的权重配置。考虑到既然最多有4单元的流量道道节点t，那么最优结果就是节点t的每条入边有2单元的流量。按图中所示配置链路权重，则可达到最优。由此可见，只需要通过改变链路权重就可以减少链路拥塞，而不需要部署额外的带宽。随后，作者继续强调在已有的网络框架下就可以进行流量工程上的优化，这里描述的框架有两个核心特点：1） 集中设置路由参数：基于全网拓扑和流量视图来设置路由参数具有如下优点：协议稳定：只有在全局网络拓扑改变的情况下路由才改变。协议开销低：路由器不需要追踪负载变化和分发新链路状态。多种性能参数。2） 利用链路权重来驱动路径选择过程。具有如下优点：兼容传统最短路径IGP协议。表达形式简单。具有合理的默认配置和备份。本文中的流量工程方法有三个主要步骤——测量，建模，控制，如图2所示:OptimizationRoutingmodelTopologyandconfigurationTraffic

demandsSetting

weights'、、、、_OperationalnetworkOptimizationRoutingmodelTopologyandconfigurationTraffic

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weights'、、、、_Operationalnetwork图2首先，操作者需要测量网络拓扑和流量，测量数据对于后续操作是必不可少的。然后，建立模型，预测IGP配置对流量的影响。最后，通过系统或人工操作来改变IGP配置。量化性能分析:作者的性能目标就是要保持链路的最大利用率在100%以下,或者更好的，在60%以下。在进行性能分析的时候，我们需要和最优路由OPT进行对比，从而得知自己的模型的优劣。1） 在固定拓扑和流量要求中。经分析得知，在图1所示的模型中，最右边图中的链路权重配置方法把最大利用率控制在100%，已经达到最优路由OPT,虽然这并不能说明在所有情况下OPT都是可以通过权重配置来达到的。因为我们可以很容易的构建出一个无法通过权重配置来达到OPT的例子，但这些例子往往都是人为设置的，实际情况中可能并不存在。通过大量的实验证明，通过优化的IGP权重配置可以达到或近乎达到OPT。2） 在变化的流量要求中。在流量动态变化的网络中，情况变得更加复杂，IGP权重配置必需足够健壮来适应流量和拓扑的变化。比如，在白天和夜晚网络中的拓扑结构是不同的，但是，作者通过实验发现，可以找到一个通用于白天和夜晚的权重配置，使得其在两者中都表现优秀。总结：像OSPF和IS-IS这些域内路由