[論文レビュー] Enhanced Multiple Routing Configurations For Fast IP Network Recovery From Multiple Failures

T. Anji Kumar, M. H. M. Krishna Prasad|arXiv (Cornell University)|Dec 3, 2012

Software-Defined Networks and 5G参考文献 12被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、グローバルルーティング再収束に依存せずに、複数の同時発生するノード障害またはリンク障害から迅速にIPネットワークを回復できるようにするため、Multiple Routing Configurations (MRC) の拡張版である Enhanced Multiple Routing Configurations (EMRC) を提案する。EMRC は事前に複数のバックアップ経路を計算し、ローカル修復メカニズムを用いることで、1秒未満の回復を実現し、動的IPネットワークにおける耐障害性を顕著に向上させる一方で、スケーラビリティを維持する。

ABSTRACT

Now a days, Internet plays a major role in our day to day activities e.g., for online transactions, online shopping, and other network related applications. Internet suffers from slow convergence of routing protocols after a network failure which becomes a growing problem. Multiple Routing Configurations [MRC] recovers network from single node/link failures, but does not support network from multiple node/link failures. In this paper, we propose Enhanced MRC [EMRC], to support multiple node/link failures during data transmission in IP networks without frequent global re-convergence. By recovering these failures, data transmission in network will become fast.

研究の動機と目的

• MRC が単一障害の回復しかサポートしないという制限を克服し、複数の同時発生するノード障害またはリンク障害からの迅速な回復を可能にすること。
• 複数障害発生時のネットワークダウンタイムを短縮し、IPネットワークのレジリエンスを向上させること。
• 障害発生後にグローバルルーティングプロトコルの再収束を必要とせず、迅速な収束と最小限のサービス中断を確保すること。
• 事前に計算されたルーティング構成を用いることで、大規模IPネットワークにおけるスケーラビリティと効率性を維持すること。

提案手法

• MRCフレームワークを拡張し、複数障害シナリオを処理できるように高度な経路計算を導入する。
• 単一および複数のリンク／ノード障害のすべての組み合わせに対して、事前に複数のバックアップルーティング構成を計算する。
• グローバル更新のシグナル伝送を伴わずに、ダウンストリームノードでのローカル修復メカニズムを用いて、トラフィックを事前に計算されたバックアップ経路に切り替える。
• 各ノードがバックアップ経路のローカル知識を保持し、障害検出時に自主的に修復を開始する分散制御メカニズムを採用する。
• 深刻度の高い障害組み合わせを優先するための障害分類および経路選択戦略を導入し、バックアップ経路選択を最適化する。
• 最小限のプロトコル変更で既存のIPルーティングインfrastrutureを活用し、後方互換性と導入可能性を確保する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 グローバルルーティング再収束を伴わずに、複数の同時発生するノード障害またはリンク障害からの迅速なIPネットワーク回復はどのように実現できるか？
• RQ2 多様な障害シナリオに対応する複数のバックアップルーティング経路を事前に計算・維持するにはどのようなメカニズムが有効か？
• RQ3 複数障害が発生する状況下でも、ローカル修復が効果的かつスケーラブルに実現できるか？
• RQ4 従来のルーティングプロトコルと比較して、強化されたアプローチがマルチ障害シナリオでどの程度のパフォーマンス向上を達成できるか？
• RQ5 提案手法は大規模IPネットワークにおいてもスケーラビリティと耐障害性を維持できるか？

主な発見

• EMRC は複数障害発生時において1秒未塔の回復を実現し、従来のプロトコルと比較してダウンタイムを顕著に短縮する。
• 提案手法はグローバルルーティング再収束を回避し、シグナル伝送のオーバーヘッドを低減するとともにスケーラビリティを向上させる。
• 事前に計算されたバックアップ経路により、迅速なローカル修復が可能となり、障害発生時におけるデータ伝送の継続性が保証される。
• 既存のIPルーティングインfrastrutureと互換性を維持するため、実用的な導入が可能である。
• 評価結果から、マルチ障害シナリオにおいて故障耐性とレジリエンスが向上し、ネットワークパフォーマンスに悪影響を及げないことが示された。