Improving internet inter-domain routing scalability

Internetin alueiden välisen reitityksen skaalautuminen on nähty ongelmallisena jo vuosia. Sen välittömiä seurauksia ovat operaattoreille aiheutuvat suuret kustannukset ja tilanteen pahentuessa myös Internetin kasvamisen vaarantuminen. Tähän mennessä toteutetut parannukset ovat vain lieventäneet ongelmia tai viivästyttäneet niiden ilmenemistä. Reitittimien muistia pidetään suurimpana lähitulevaisuuden haasteena, koska reitittimien täytyy pystyä ohjaamaan sisääntulevat paketit nopeasti kohti jotakin jopa useista sadoista tuhansista verkoista. Tämä opinnäytetyö esittelee ongelma-alueen tunnistamalla suurimmat ongelmat sekä niiden perimmäiset syyt, ja kartoittaa näiden ongelmien tärkeyttä. Parannusmenetelmistä muutama oleellisin on esitelty ja analysoitu. Syvempi analyysi kohdistuu työssä ennen kaikkea reititinten muistintarvetta pienentävään Virtual Aggregation -menetelmään, jonka kantavana ideana on sallia virtuaalisten IP-osoiteprefixien käyttö yksittäisten verkkojen sisällä. Työ esittelee myös uuden tavan muodostaa ja käyttää näitä virtuaalisia IP-osoiteprefixejä ja vertailee sitä muihin nopean muistin tarvetta vähentäviin menetelmiin simuloimalla näitä Sprint operaattorin verkkotopologiassa. Simulointitulosten perusteella esittämämme menetelmä kykenee huomattaviin muistisäästöihin välttäen samalla joitain Virtual Aggregation -menetelmästä löydetyistä ongelmista. Menetelmän jatkokehitystä on myös mietitty simulointien pohjalta.For years inter-domain routing scalability has been seen as a problem which increases ISPs costs and may even decelerate the growth of the Internet. Few improvements have been made over the years, but they have only delayed the issue. Router memories (i.e. FIBs) are the most critical concern as they have to be fast and ever larger to handle great amounts of packets to possibly hundreds of thousands of networks. This thesis introduces the problem set by identifying the main issues and their root causes, as well as present analysis on their criticality. The improvement mechanisms are also considered by introducing and comparing few most relevant proposals. Deeper study and analysis in this thesis focuses on Virtual Aggregation which allows networks to individually lower their routers' memory load via the use of virtual IP address pre-fixes. Also, a new solution for allocating Virtual Prefixes and aggregation points for them is introduced and compared against other FIB shrinking mechanisms using extensive simulations on Sprint topology. As a result, the new solution is identified to save FIBs considerably while avoiding some drawbacks found in Virtual Aggregation. Further improvements to the mechanism are also considered although not tested