摘要：路由是网络的结构基石，新型网络路由机制是构建新型网络体系的必需。目前网际层的路由本质上是所谓的“单下一跳路由”机制，解决网络传输拥塞问题的一个根本措施在于改变当前网络单下一跳的选路模式，允许多条路径的并行传输。边界网关协议(BGP)是目前Internet唯一采用的域间路由协议，针对当前域间路由系统面临的规模可扩展性问题，文章提出了一个规模可扩展的新型分层域间路由架构(s-idra)。除了可扩展性以外，路由体系还面临其他挑战，比如安全性、服务质量(QoS)、组播、移动、动态网络拓扑等等。路由协议尤其是未来新型信息网络体系结构的路由协议的研究任重而道远。
关键词：网络体系结构；域内路由；域间路由
Abstract:Sinceroutingisthe cornerstone of a network, constructing new routing mechanisms is indispensable to novel network architectures. The present nature of current routing mechanisms in the network layer is based on the so-called single-next-hop. Therefore, a radical solution to network transmission congestion problem is required to change from the single-next-hop mode to something else to allow simultaneous traffic transmission on multiple paths. The Border Gateway Protocol (BGP) is now the unique inter-domain routing protocol used in the Internet. A new scalable hierarchical inter-domain routing architecture (s-idra) is proposed here to deal with the scalability problem posed to the current inter-domain routing. Other than scalability, the routing system is facing other challenges such as security, Quality of Service (QoS), multicast, mobility and adaptability to dynamic network topologies. Researches on routing protocols, especially on those employed in future information network architectures, will shoulder heavy responsibilities.
Keywords:networkarchitecture;intra-domain routing; inter-domain routing
基金项目：国家重点基础研究发展规划项目(“973”计划)(2007CB307102)；国家高技术研究发展计划资助项目(“863”计划)(2007AA01Z212)
作为一种日益重要的信息网络，Internet以“数据信息传递”为基本宗旨，从为人类科学研究提供便利开始，朝着促进人类社会的政治、经济、教育、军事等等各个领域发生深刻变革的方向演变。被极大拓展的应用范围使得Internet的设计结构所对应的基本能力与当今对它的能力要求产生了明显的矛盾。针对这一矛盾的解决，学术界目前达成了这样的共识，即，为Internet构建新型的体系结构是满足应用环境对其要求、全面而显著提升其能力进而解决这一矛盾的根本途径。学术界的这一共识构成了新型信息网络体系结构研究的强大推动力，美国的GENI[1]和NewArch[2]计划、欧盟的Euro-NGI计划[3]、中国的863计划和973计划等都展开了针对未来新型信息网络体系结构的全面研究。
对于新型的Internet体系结构，需要重新反思的重点包括Internet网络结构的功能划分、协议层定义、透明性、鲁棒性、端到端、异构互联等根本问题。尽管目前学术界尚未在Internet新型体系结构的具体形态上取得实质性突破并达成共识，但是在“新型Internet体系结构依然需要网际互联功能”上取得了较为广泛的一致，就是说，仍由网际互联层以“信息转发”的形式承担整个Internet最为基本的“信息传递”功能。在Internet新型体系结构的背景下，需要重新反思其协议体系中网际互联层的信息传递模式、寻址、转发、路由、汇聚、拥塞控制等根本问题。网际互联层的根本功能在于“在多个异种物理网络之间发现和建立信息传递的路径并在实施通信的多个实体之间完成信息的传递”，显然路由是构成网际互联层完成“互联、选路、转发”这一根本任务所必备而重要的基础功能。
1 Internet路由结构的研究
当前Internet中的路由系统是一种层次式的结构，在划分不同管理域的基础上，将路由分为“域内路由”和“域间路由”两个不同层面。这种层次式路由结构的本质是在微观和宏观两个层面实现局部路由结构与全局路由结构的“分离”或“去耦合”，这种“分离”既实现了Internet网际层在整体路由结构层面的统一性，也同时在个体路由结构层面上实现了最大程度的灵活性和适应性。另一方面，这种“分离”思想以及两级路由结构也为将其进一步推广为更为一般的层次式路由体系提供了良好的理论和技术基础。
针对Internet新型体系结构而展开的路由研究大体上按两种思路沿两个方向进行，一是继续研究等级制/层次式的路由结构，二是发展全新的路由系统(如“扁平底”、“立体的”等等)。作者认为，Internet网际层的整体路由结构最有可能以“演进”而非“变革”的方式继续发展。Internet的网络系统必然是一种特定的复杂系统，对于复杂系统，其结构按怎样的模式发展？目前存在两种不同的、也是相互对立的观点，第一，渐变式的“进化观点”，第二，突变式的“变革观点”。“进化观点”注重系统功能和结构的渐进、改良，而“变革观点”则强调突变、革命。值得指出的是，即便持有“变革观点”，也有相当的学者认为包括Internet体系结构在内的复杂系统其结构的变化在某种程度上也存在明显的“非均匀性”，比如，其核心结构要素的变化相对比较缓慢而温和，因而保持相对的稳定性。许多典型的生物系统和物理复杂系统的演进均遵循所谓这种“核心渐变”的发展模式。对于Internet的网络系统而言，有人将其网络协议结构比作一个“沙漏”结构，这样，Internet网络系统之核心结构要素正是它的网际互联层。
纵观Internet产生和发展的历程可以看到，其外界环境以及外部对其需求、应用的发展要远远快于结构本身的发展。从这一基本事实出发不难想象，人们在任何一个时段为未来Internet构想的“超前”需求，进而为其构建的“超前”结构其“有效期”都是极为有限的，相反，基于“渐变”的演进观念，构建具有强“自适应”、“自我演进”能力的“适度超前”结构，不失为一种合理的选择，尤其对于作为Internet网络系统核心结构要素的Internet网际层路由系统更是如此。需要进一步强调的是，演进式的构造方法可以使被研究对象与其应用和发展环境演进产生强关联，从而最有可能使得环境与结构的演进发展产生最为密切、因而是最为有效和双向的良性互动。
在Internet的新型网络体系结构确立之前，基于“构建具有强自适应、自我演进能力的适度超前结构”的思想，继续深入研究其网际层路由结构的既有问题，一方面，能为探索更为一般的等级/层次的路由结构提供更为清晰、有效的解决方法，以便采用“渐变”方式推动路由结构的演进发展，另一方面也可以为Internet的新型网络体系结构提供所必要的技术准备。
