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Bibliographic Metadata

Title
PaRArch: An alternative routing architecture for the Internet
AuthorAranda Gutiérrez, Pedro Andres
ExaminerKarl, Holger ; Roberts, James ; Rammig, Franz ; Szwillus, Gerd ; Sorge, Christoph
Published2013
Institutional NotePaderborn, Univ., Diss., 2013
Annotation
Tag der Verteidigung: 15.01.2013
LanguageEnglish ; German
Document TypesDissertation (PhD)
URNurn:nbn:de:hbz:466:2-10778 
Files
PaRArch: An alternative routing architecture for the Internet [2.01 mb]
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Reference
Classification
Abstract (German)

Das Internet besteht aus einzelnen, für sich selbst agierenden Teilnetzen, den autonomen Systemen. Um Daten zwischen ihnen auszutauschen, müssen sie Informationen zur Wegewahl(Routinginformationen) ausgetauschen. Diesen Austausch kontrolliert das Border Gateway Protokoll in Version 4 (BGP-4). Es ist das wichtigste Werkzeug, um den Datenverkehr zwischen den autonomen Systemen zu steuern. Dieses geschieht an Hand von Richtlinien, den „Routing Policies”, die aber BGP-4 metastabil machen und zu Schwingungen im Netz, die den Datenfluss beeinträchtigen, und zu unvorhergesehenen Pfaden für den Datenaustausch führen können. In dieser Arbeit studiere ich Vorfälle, wo BGP-4 instabil wurde, und die Entwicklung der Routingtabellen im Internet zwischen 2000 und 2011. Ich zeige, dass sie sich um ungefähr ein Drittel der Einträge reduzieren lassen. Dieses Drittel lässt sich auf lokale Konfigurationen am Rand des Internets zurückführen und hat wenig Einfluss auf den Datenstrom in topologisch entfernten Netzen im Internet. Dies führt zum Vorschlag einer neue Routingarchitektur für das Internet, PaRArch, die auf BGP-4 basiert raber den Austausch von Routinginformation von autonomen Systemen am Rand des Internets und deren Dienstleistern vom restlichen Internet isoliert. Dazu werden zwei isolierte Ebenen definiert, eine für lokale Routinginformation, die andere für allgemein im Internet gebrauchte Information. An Hand einer Implementation auf einem Netzemulator zeige ich, dass die lokalen Informationen tatsächlich nicht an die allgemeine Routingebene weitergereicht werden und dass eine Kontrolle des Datenflusses wie bei gängigen BGP-4 Konfigurationen möglich ist. Der wichtigste Vorteil von PaRArch ist, dass die allgemeine Routingebene des Internets mit einer BGP-4 Instanz ohne „Routing Policies” gesteuert wird.

Abstract (English)

The BGP-4 protocol controls the routing information exchange between the independent networks or Autonomous Systems that form the Internet. It is also the main tool for controlling the traffic exchange between them. To control this traffic, routing policies are used.At the same time, the use of routing policies makes BGP-4 become metastable, making it possible for the protocol to oscillate or to produce unexpected results. In this work, I study the general evolution of the routing tables in the core of the Internet and instances of unstable behaviour of BGP-4. In this study, I conclude that the routing table in the core of the Internet can be reduced by a third of its entries. These entries are used for local configurations for traffic control between leaf networks and their providers and have little or no impact on how remote networks route traffic towards these leaf networks.As a result, I propose PaRArch, a routing architecture that uses BGP-4 and separates the local routing policies between leaf networks and their providers from the routing information that is going to be used in the core of the Internet in two different and isolated routing planes. Using a proof of concept implementation on a virtualised network emulation environment, I show that local routes do not leak to the main routing table and that control over traffic is much tighter than by using state-of-the-art BGP-4 traffic engineering techniques.One of the main benefits of PaRArch is that it allows the routing plane of the core network of the Internet to be controlled by an instance of BGP-4 that works without policies. This eliminates metastability from this BGP-4 instance and renders a stable and predictable core network for the Internet.