在非协作性底层网络上的覆盖层路由

《IEEE Transactions on Networking》：Overlay Routing Over an Uncooperative Underlay

叠加网络通过非侵入式架构提升现有基础设施，但面临底层异构管理问题。本文通过节点测量提取底层拓扑信息，开发多项式复杂度算法实现无拥塞路由优化，并在NS3仿真中验证其性能优势。

　　

摘要：

覆盖网络是一种非侵入式机制，通过在物理底层网络上构建逻辑分布式系统来增强现有的网络基础设施。运营覆盖网络的一个主要难点是缺乏底层的配合，因为底层通常由不同的网络管理部门管理。特别是，由于缺乏对底层拓扑结构和链路容量的了解，使得高效覆盖路由的设计变得极其困难。与基于简化假设（如已知的底层拓扑结构或底层上的不相交路由路径）的现有覆盖路由解决方案不同，我们的目标是通过从覆盖节点采集的数据中提取底层信息，系统地优化覆盖路由，从而避免拥塞。为此，我们1）确定了实现无拥塞覆盖路由所需的足够信息；2）开发了多项式复杂度的算法来准确推断这些信息。我们在NS3环境中基于真实网络拓扑结构的评估表明，所提出的解决方案相比现有解决方案具有显著的性能优势。

引言

覆盖网络是指运行在物理通信底层之上的逻辑分布式系统，由于难以进行全范围基础设施升级，它们已被广泛用于增强现有的网络基础设施。通常，覆盖网络用于提供最佳尽力而为的IP基础底层网络无法提供的增值功能，例如缓存、流量工程、快速故障转移和攻击缓解[2]。同时，覆盖网络的性能在很大程度上依赖于覆盖路由的适当控制。例如，缓存覆盖需要源服务器和边缘服务器之间的高效路由，以便在缓存未命中时获得显著的性能提升[2]。跨多个数据中心的大规模应用需要仔细规划数据中心间的流量路由，以避免拥塞[3]。对于关键任务覆盖应用来说，在发生故障时，选择与主路由最大程度不相交的备份路由对于保持高质量的服务（QoS）是必要的[4]。