导致Nprefix指数级增长的原因主要包括有多宿主、聚合故障、负载均衡技术及地址分段[7]。为了获得更好的连接性，大量的客户网络选择到多个提供商网络的多条连接。目前Internet中多宿主自治系统(Multi-homed ASes)已经占全部自治系统的70%[8]。由于从一个提供商处获得的前缀难以被其他提供商网络聚合，所以多宿主技术会通常使得全球路由表中增加额外表项，如图3示。有研究发现：多宿主技术的应用已经向全球路由表中引入20%~30%左右的额外前缀。因聚合故障，全球路由表存在接近15%~20%的前缀可被聚合却未被聚合的路由表项。不能聚合由相同自治系统所发起前缀的另一个原因是负载均衡。如图4示，Stub_AS1通过分别向Transit_AS1和Transit_AS2通告不同的子前缀，以达到链路Link1和Link2上输入流量均衡的目的。目前，负载均衡已经引入20%~ 25%的额外前缀。自治系统本身就可能拥有多个不可聚合的地址分段，如图5示。应予特别关注的是，地址分段引入的额外前缀最多，接近75%。
Nprefix指数级增长所引发的直接后果是网络的规模可扩展性变差。根据解决问题的着眼点不同，当前域间路由系统面临的规模可扩展性问题的解决方案分为以下4类：
(1)提出新的域间路由协议，包括紧凑路由(compact routing)[9]，混合链路状态路径矢量(HLP)[10]等。世界Internet研究中心 (CAIDA)的Krioukov教授认为导致域间路由可扩展性差的根本原因是缺乏能够严格保证性能的寻找拓扑中任意两点间最短路径的路由需求。因为要满足此路由需求，路由器需要获得关于网络拓扑的全部知识，这就意味着巨大的信息量，可扩展性差。因此，Krioukov教授将研究路径伸展度(Stretch)和路由表大小之间平衡的compact routing应用到Internet域间路由，产生了不错的结果[11]。但是，compact routing并不能直接应用于域间路由，因为域间路由是策略路由。当compact routing考虑到策略后，是否还能够具有良好的可扩展性目前还不能够确定。HLP协议是一种混合链路状态和路径矢量路由算法的新型域间路由协议，与基于前缀的BGP协议不同的是，HLP协议是基于自治系统的，其可扩展性得到了一定的改进。
(2)缩减N prefix的方案，典型的是核心路由器完整覆盖(CRIO)[12]。CRIO技术是一种使用IP隧道缩减全球路由表的技术，但它以更长的路径为代价。CRIO隔离由第1层Internet服务提供商(tier-1 ISPs)构成的传输网和客户网，数据信息分组在传输网中通过隧道传输，客户网可根据tier-1 ISPs通告的可达“虚前缀”(如，/8)来选择隧道入口。
(3)缩减N path的方案，典型的是健忘路由(Forgetful routing)[13]。Forgetful routing的主要思想是计算到达相同前缀每个路由的下次使用时间，并压缩最后使用路由，以不影响路由选择过程，并且，当被压缩路由被选择为最优路由时，通过请求初始发送该路由信息的对等体重新发送来恢复被压缩的路由。Forgetful routing不要求修改BGP协议，可增量式布署且而不会影响收敛。
(4)同时缩减N prefix和N path的方案，典型的是原子路由(Atomized routing)[14]。Atomized routing将拥有相同AS PATH的前缀构成一个称为“atoms”的前缀集合，这些atoms在全球范围内计算且被用于路由数据包。
针对当前域间路由系统面临的规模可扩展性问题，我们在此提出一个规模可扩展的新型分层域间路由架构(s-idra)，如图6示。该结构含有“端接”和“中介”两类不同的自治域(AD)，“端接自治域”v-Origin AD是指发起和接收数据信息分组的自治域；“中介自治域”v-Transit AD是指只负责转发数据信息分组的自治域。所有v-Transit AD构成一个传输网络，且v-Transit AD中的路由器运行域间路由协议，构造一个基于v-Transit AD的全球路由表。基于s-idra的映射表建立机制，构建一个全球映射表，包括表项(主机位置标识，v-Origin AD, v-Transit AD)。当v-Origin AD中边界路由器收到出域数据信息分组后，首先根据目的主机的位置标识查找全球映射表，获得目的主机所在的v-Origin AD标识和v-Transit AD标识，并根据v-Transit AD标识封装信息分组，转发到传输网。传输网中的路由器根据目的v-Transit AD标识转发信息分组。在s-idra中，v-Origin AD中的边界路由器只保存全球映射表，v-Transit AD中的路由器只保持全球路由表。需要说明的是，v-Origin AD和v-Transit AD是一种“逻辑(virtual)”域间路由实体，若现实中的自治域既发起和接收数据信息分组，又为其他自治域中转自治域信息分组，那么它既是v-Origin AD又是v-Transit AD。
s-idra的全球路由表基于v-Transit AD。以Internet数据[2]为例说明，2007年12月4日，Internet拥有4 244个Transit AS。并且，Transit AS呈现出线性增长，增长趋势缓慢[8]。从而，s-idra具有良好的规模可扩展性，且增长可控。s-idra中，以映射表替代路由表的部分功能，管理简单，因为分发映射表比分发路由简单。映射表项在任意地点都是相同的，而全球路由表项在每个路由器上是不同的。并且，给定一个全球路由表项，判断它是否正确是困难的，因为路由表项的正确与否依赖于其他路由器的状态，而映射表项的正确性则易于判断。另外，s-idra是一个域间路由架构，传输网具有域间路由协议无关性，可采用任意域间路由协议，例如紧凑策略路由协议。s-idra隔离了传输网和客户网，符合Internet网络拓扑的发展趋势。在SIGCOMM 2007会议上，Olivera等人公布了Internet网络拓扑发展趋势的最新研究成果：提供商网络和客户网络拓扑表现出不同的发展趋势，分别为客户网络大量增加，其增长率是提供商网络的3.6倍，而提供商网络的连接愈加紧密。在这样的背景之下引入s-idra，在隔离传输网和客户网的同时也可以增加了传输网的稳定性和安全性。
4 结束语
路由体系良好的可扩展性意味着路由表项呈线性、充其量呈多项式增长。但现实是，多种因素导致了路由表项呈指数增长，庞大的路由表及路由表项指数增长的直接后果是分组传送性能的显著下降。在部署具有庞大地址空间的IPv6协议之后，可扩展性可能面临更为严峻的挑战。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、组播、移动、动态网络拓扑等等。以服务质量为例，就各种网络业务流量类型所占的比例而言，预计到2010年，以IPTV/VoD为代表的流媒体业务类型将会占到接入网和MAN网络流量的80%以上，而这些占有绝对份额的流媒体业务需要严格的服务质量保证，从接入网、MAN甚至核心骨干网的路由层面支持这种保证将会成为重要的手段。
