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邊界網關協議可以極大地幫助路由的可擴展性

知識經驗


邊界網關協議可以極大地幫助路由的可擴展性

文章插圖
在計算機科學中，一個重要的概念是可擴展性 ， 或者說，隨著任務規模的增加，處理任務的方式保持不變 。例如，當你需要跟蹤十幾個電話號碼時，在紙片上寫電話號碼效果很好：只需十秒鐘就能找到給定的電話號碼 。但是對于一個擁有10萬人口的城市來說，現在需要10萬秒(大約一天)才能找到一個數字 。對于一個10萬人口的城市來說，找到一個給定名字的電話號碼大約需要半分鐘 。最大的優勢不是用一本書比用一張紙快很多，而是當你把問題的規模擴大一倍時，你解決問題的工作量不會增加一倍：用手機搜索只有兩倍大的書只需要幾秒鐘：是我的名字 。我在下半場找的 。不需要兩倍的時間，所以電話本是可擴展的 ， 但是廢話不是 。路由可擴展性將可擴展性的概念應用于傳遞問題，并通過互聯網將數據包發送到正確的目的地 。
數據路由的可擴展性 。
路由可擴展性包括兩個問題：管理平面和數據平面 。
數據平面是一個集中式或分布式模塊，它在一臺路由器上接收傳入的數據包，并在到達目的地的途中將其轉發給下一臺路由器 。該函數必須在轉發表中為每個轉發的數據包找到下一跳 。這樣做的兩個主要機制是TCAM，一個由內置硬件支持的專用內存，用于搜索它，以及使用高級算法搜索的常規內存 。隨著表格大小的增加，搜索速度不會降低 。但是，TCAM或內存大小線性增加(或比多級查找快一點)，這將增加成本和功耗 。此外，隨著每秒轉發表查找次數的增加，必須使用更昂貴和更耗電的技術 。隨著接口速度的提高，這種增加是必然的 。
【邊界網關協議可以極大地幫助路由的可擴展性】2006年在阿姆斯特丹舉行的互聯網架構路由和尋址研討會期間 ， 有人認為內存速度的提升超過了現成組件的性能提升，尤其是現在SRAM一個人已經不再廣泛使用 。過去，計算機使用高速SRAM作為內存緩存，但現在這個功能包含在CPU中，所以SRAM不再是一個容易獲得的商用芯片 。這意味著最高端路由器的成本將比目前快得多 。但是在IAB路由與尋址研討會之后，一些路由器廠商已經出現 ， 并在對話和郵件列表中表示，這個問題目前并不立即存在，在可預見的未來，目前預測水平的增長不會造成問題 。
邊界網關協議
管理平面由執行BGP路由協議的路由處理器和路由器創建轉發表時必須執行的相關任務組成 。它是BGPISP和其他網絡用來相互告知使用了哪些IP地址的協議，因此發送到這些IP地址的數據包可以正確轉發 。BGP的可擴展性受到需要更新通信、將其存儲在路由器中并對其進行處理的影響 。此時，傳播更新的帶寬根本不是問題 。事實上 ， 存儲越來越大的BGP表的內存需求可能會帶來問題，這通常是由于商用路由器的實現限制，而不是固有的技術問題 。路由處理器基本上是通用計算機，現在可以使用16gb或更多的內存輕松構建 。目前，路由視圖公共路由服務器運行的內存為1 GB，大約有40個完整的BGP提要，每個提要大約有56萬個前綴(2015年12月的數字) 。
然而 ， 這是留給處理的 。BGP所需的處理量取決于BGP更新消息的數量和每個消息的前綴號 。由于每個更新消息中的前綴數量很少，我們將忽略這一方面，只看更新的數量 。大概，除了任何獨立的增長，更新的數量隨著前綴的數量線性增加 。BGP更新的實際處理非常有限，所以瓶頸是訪問內存執行更新所需的時間 。此外，在IAB路由和尋址研討會期間，提供的信息顯示DRAM速度的增長非常有限，跟不上路由表的增長 。
正向表同步
除了單獨轉發和數據平面的問題，還有更新后轉發表與BGP/路由表同步的問題 。根據轉發表的體系結構，更新轉發表可能會相對耗時 。BGP通常被描述為“路徑矢量”路由協議 ， 與距離矢量協議非常相似 。因此，它實現了對Bellman-Ford算法稍加修改的版本，理論上至少需要一個迭代次數等于節點數(在BGP的情況下：外部自治系統和內部iBGP路由器)才能收斂 。實際上，收斂發生得更快，因為在網絡中的兩個位置之間使用盡可能長的路徑是不可行的設計 。但是由于乘法效應，單個事件后，必須處理大量不同更新形式的迭代 。例如，在兩個AS在兩個位置互連的情況下，第一個AS中的更新將通過每個互連鏈路兩次傳播到第二個AS 。這導致以下可能的選擇：
很多人沒有清楚的認識到BGP的這一方面 。盡管路由襟翼阻尼等研究加強了互聯網路由的收斂性，但它們確實解決了由此產生的行為 。
考慮到以上情況，我們可以得出結論 ， BGP存在一些擴展問題：協議和實現它的路由器還沒有為互聯網做好準備 ， 因為互聯網可能需要管理500萬個前綴 ， 當然也需要5000個單獨的前綴 。但是，目前IPv4的增長相對穩定，每年約為16%，因此沒有理由立即擔憂 。對于IPv6來說尤其如此，它目前在BGP中只有25，000個前綴 。