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Chapter8 Overlay Networks: Applications, Coexistence with IP Layer, and Transient Dynamics小组成员：姓名：郭月婷学号：2016282120131姓名：罗鑫学号：2016282120128姓名：朱玲玲学号：2016282120127本章摘要覆盖网络是作为一个能够对应用层提供可定制、可信赖的服务（路由故障修复、于基础设施的覆多播和内容分发）有前景的范例出现。本段内容集中在基盖网络，这些网络预选的节点（位于一个或者多个网络域）通过应用层路由互相连接。覆盖路由基于特定的例如时延、丢失率或吞吐量来进行最优路径选择。当不同的覆盖网同时独立地执行路由控制，可能会无意识地相互干扰导致传输振荡。类似地，有问题的交互将会在IP网络和覆盖网络之间出现，例如流量矩阵变得更动态和模糊，使其难以估计，并且IP层的负载均衡原则被破坏。我们将回顾之前的工作，模拟这样的交互然后提供指导方针去避免这些问题。8.1 介绍随着互联网新应用的发展，当前网络层已经不能提供灵活和严格的服务质量（例如IP电话和实时多媒体流对时延和灵敏的要求）保证。造成这种现象有以下几个原因：当今互联网中链路失效很常见，路由故障检测问题极具挑战性。虽然域内路由协议能够在经历失效后花几秒来恢复，域间路径修复由于BGP（边界网关协议）的收敛速度缓慢则需要花销几分钟，导致实时应用的性能低下。许多研究致力于对BGP异常现象（例如故障、配置错误、恶意攻击等）的根本原因有更好的理解。然而，鉴于BGP路由更新数量庞大，难以实时发现BGP异常，更别说修复它们。应用程序受到互联网服务提供商（ISP）的网络层路由和对等策略的约束。ISPs基于路由和对等策略所提供的路径通常比最短的可能路径要长很多。诸如多重引导或热马铃薯路由等战略技术导致了非对称的域间路径，使应用程序预测其端到端路由性能更具挑战性。网络层对大量用户支持诸如多播、移动性和高效内容分发等新服务，这些要求在所有ISP中进行大规模的基础设施更改。考虑到支持每项新服务所需的成本和努力，这种变化是不实际的（尽管不是没有可能）。为了解决互联网的这些问题，应用程序开发人员和服务提供商已经开始利用覆盖网络。覆盖网络通常由位于应用层彼此通信的一个或多个网络域中的节点组成。应用流量可以仅在默认网络层路径上从一个覆盖节点路由到另一个覆盖节点，或者通过使用中继覆盖节点作为转发代理，从而形成不容易由本地层提供的路径。覆盖网络通常监视节点对之间的多个路径，并根据其自身对端到端延迟、丢失率和吞吐量的要求来选择一个。通过这样做，它可以使应用程序更好地控制路由决策，而不是被网络层约束。换句话说，覆盖网络在一个或者多个物理网络上增加间接的附加层。因此，它能为了应用提供额外的路由服务，在某些情况下可以为重叠用户处理资源。例如，覆盖节点可以将数据流量转发到其他覆盖节点上，形成“间接”覆盖路径，该路径与由特定域内或域间协议选择的默认网络层路径大不相同。覆盖节点通常封装现在包含关于覆盖路由控制信息的应用层数据。请注意，网络层不知道在应用层执行的路由。一旦覆盖节点接收到分组，它将对应用层数据进行解封装并决定如何处理分组（即，将分组转发到一个或多个覆盖节点，在覆盖节点上产生其他进程等）。因此，来自不同源目的对的覆盖流量将在它们遍历的同一覆盖节点处共享带宽和处理资源。从覆盖用户或流量的角度看，他们现在共享（并竞争）基础节点和链接的物理资源。8.1.1 覆盖网络结构覆盖网络根据其设计可以被分成两大类：基于基础设施（固定节点）和基于非基础设施（终端主机）的覆盖网络。基于基础设施的覆盖网依赖于预选的节点集（即常规基础设施）来提供覆盖服务。一些流行的基于基础设施的覆盖网络有：Detour、RON、Akamai、OPUS、PlantLab等。而基于非基础设施的网络不具有固定的基础设施，而是依赖于经常进入和离开网络的节点。BitTorrent、Napster、Kazaa、Gnutella 、Chord和Bamboo都是流行的P2P覆盖网络的例子。基于基础设施的覆盖网络要求组织拥有完整的应用层网络并对其进行管理。例如，考虑在内容提供商和他们的客户之间提供快速传递机制的Akamai网络。该覆盖网络跨越不同大陆的几个不同的自治系统（ASes）。然而，覆盖网络的整个基础设施由Akamai拥有和管理。Detour 和RON 也属于此类别，并提供通用路由服务，以实现IP层不能保证的可靠性和容错性。另一方面，基于参与的终端主机动态构建P2P覆盖网络。诸如BitTorrent之类的流行文件共享服务使用登录和使用该网络的用户的节点在应用层网络之间交换音频，视频和数据文件。请注意，当前用户可以随时离开网络，新用户可以频繁加入网络。因此，这些