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应用层网络 Application-layer Overlay Networks 覆盖网络（Overlay Network） 网络： 一群互连的、可以相互通信的计算机，定义了主机间通信所使用的编址、路由及服务模型。 覆盖网络： 建立在一个或多个已有网络之上的逻辑网络； 改变底层网络的一个或几个特性，以实现底层网络所不能提供的某种网络服务。 替代覆盖网络的方案： 修改已有网络 因特网是一个覆盖网络 因特网是建立在众多物理网络及电信线路上的逻辑网络 增加了一个在网间寻址及路由的IP层 实现数据包跨物理网络的传输 覆盖网络的应用 路由（如路由覆盖网络） 寻址（如对等网络） 安全（如VPN） 多播（如MBone） 移动（如移动IP） …… 覆盖网络的优点和缺点 优点： 一般不需要部署新的设备，不修改或很少修改已有的软件/协议（但需要在已有软件上部署新的软件）。 不需要在每一个节点上都部署新软件。 缺点： 协议栈中增加了一个层次，增加了包头及包处理开销 节点的负担加重了 扩放性问题 应用层网络 应用层网络是在因特网上构建的一个完全位于应用层的网络系统。 应用层网络由分布在因特网上的一组主机组成： 为一个或多个应用程序提供下层基础设施（网络服务） 采用与目前因特网不同的方法转发和处理应用程序的数据 由第三方运营和管理，不是当前因特网体系结构的一部分。 应用层网络实际上是基于因特网的大规模分布式应用，因借助网络层的一些技术来进行成员之间的寻址和路由而具有了网络层的某些特征。 典型的应用层网络系统 路由覆盖网络 应用层组播 内容分发网络 P2P系统 1 路由覆盖网络 因特网路由策略仅反映ISP对开销和运行效率的考虑，端用户和应用程序无法参与。 对于有些应用来说，因特网路由协议（OSPF/RIP、BGP）所选的路由不能满足其要求。 路由覆盖网络的目的是为上层应用提供更好的路由服务，满足其特殊的应用需求。 1.1 弹性覆盖网络 Resilient Overlay Networks（RON） RON是为解决BGP路由失效恢复慢的问题而提出的，其设计目标为： 快速检测和恢复路由失效 20秒内检测到路由失效（停运或性能下降）并恢复 紧密集成路由选择与应用 允许应用定义路由失效和对失效的响应 允许应用选择适合自己的路径度量来选择路径 灵活的策略路由 允许针对单个用户或主机定义路由策略 RON概述 RON是建立在已有因特网路由结构上的一个应用层覆盖网络。 RON节点监视在它们之间的因特网路径的质量，使用这些信息决定直接使用因特网的路由结构，还是将数据包路由到其它RON节点，以优化应用特定的路由度量。 RON体系结构模型 RON客户通过管道（conduit）与RON节点交互 Probes负责探测虚链接状态 Router实现路由协议 Forwarder提供分组转发功能 性能数据库保存虚链接状态信息（延迟、分组丢失率、链路吞吐量 ） RON节点 RON节点是运行了RON软件的主机，实现和路由器类似的功能。 任意两个RON节点之间维护一条由下层因特网链路构成的路径（虚链接）。 每个节点及时探测到其余节点的虚链接状态，保存在本地的性能数据库中。 RON的设计目标是为一组RON客户（使用RON转发数据的应用程序 ）提供更可靠的IP路由机制。 RON工作过程 第一个RON节点（入节点）对分组进行分类，决定分组要使用的路径类型（低延迟或高吞吐率等），为其选择一条路由。 若下一跳为一个RON节点，入节点为分组封装一个RON报头（包含一个流标签），发送到下一个RON节点。 入节点对后续到达的属于同一个客户的分组标上相同的流标签，直接查找流缓存表转发。 后续RON节点根据目的地址和流标签决定下一跳（不再进行分类）。 最后一个RON节点（出节点）将分组交给RON客户。 RON路由的特点 支持不同的路由策略： 使用不同的链路度量参数维护多条路径 根据RON客户程序的需要选择最合适的路径 RON路由的工作要点 路径评估： 节点使用停运检测（outage detection）算法，主动探测到其它RON节点之间的虚链路是否工作。 针对每一种路径度量（延迟、丢包率、吞吐率），给出表明路径有多“好”的数值。 链路状态传播： 节点周期性地从本地性能数据库中取出到其它节点的各种路径度量的汇总信息，通过RON本身的网络发送。 路由表构成 针对每一种路由策略计算一组路由表，每一个路由表针对一种路径度量计算得到。 路由表的层次结构： 每个策略标签指向一个路由偏好表。 每个路由偏好对应一种路径度量的路由表。 RON转发 转发器检查每个到来分组的RON报头，确定要发给本地客户还是一个远程节点： 如果去往本地客户，利用RON报头中的packet type将数据包交给对应的RON