Divide and Conquer: Partitioning OSPF networks with SDN
软件定义网络（Software Defined Networking，SDN）是一种新兴的网络控制范式，其重点是逻辑集中化和可编程性。与此同时，分布式路由协议（最著名的是OSPF和IS-IS）仍然在IP网络中流行，因为它们提供最短路径路由、网络故障后的快速拓扑收敛，以及可能最重要的是，基于数十年可靠运行的信心。因此，混合SDN/OSPF操作仍然是一个理想的提议。在本文中，我们提出了一种新的混合SDN/OSPF操作的方法。我们的方法是从其他混合的方法不同，因为它使用SDN节点划分成子域的OSPF域，从而实现流量工程能力相媲美的完整SDN操作。我们将SDN使能的路由器作为子域边界节点，而OSPF协议的操作继续不受影响。通过这种方式，SDN控制器可以在路由协议更新被泛洪到子域中之前，出于流量工程的目的来调整路由协议更新。虽然子域内的本地路由始终保持稳定，但可以通过确定每个遍历子域中的路由来优化子域间路由。由于非平凡拓扑中的大多数流量必须遍历多个子域，我们的模拟结果证实，一些SDN节点允许流量工程达到一定程度，使得完全SDN部署不必要。
2014-10-21 cs.NI
OSPF Weight Setting Optimization for Single Link Failures
在操作网络中，节点通过多个链路连接以实现负载共享和冗余。这样做是为了确保链路故障不会断开或隔离网络的某些部分。然而，链路故障会影响路由，因为路由器会为最初流经故障链路的流量找到替代路径。在网络中的关键链路（诸如骨干链路或承载较高业务负载的链路）故障的情况下，这种影响是严重的。当使用开放式最短路径优先（OSPF）路由协议完成路由时，正常状态拓扑的原始权重选择对于故障状态可能不那么有效。在本文中，我们研究了单链路故障问题的目标是找到一个权重设置，从而在正常和故障状态下的有效路由。我们工程师禁忌搜索迭代启发式使用两种不同的实现策略来解决链路故障情况下的OSPF权重设置问题。我们评估这些算法，并通过实验结果表明，这两个算法有效地处理故障状态的权重设置。这两种策略的比较。
2011-01-20 cs.NI
SDN Partitioning: A Centralized Control Plane for Distributed Routing Protocols
使用分布式和集中式两种控制模式的混合IP网络承诺了两个世界中最好的一个：SDN的可编程性和灵活性，以及OSPF等分布式路由协议的可靠性和容错。常见的方法遵循劳动分工的概念，其中SDN控制优先化的流量，OSPF确保尽力而为流量的无忧操作。我们提出了SDN分区，它通过将拓扑划分为具有SDN启用的边界节点的子域来建立对分布式路由协议的集中控制，使得OSPF的路由更新必须穿过SDN边界节点才能到达相邻子域。这允许中央控制器修改子域如何查看彼此，这又允许引导子域间流量。动态控制的程度与OSPF的简单性可以通过调整子域的大小来权衡。本文阐述了网络管理的技术要求，提出了一种新的平衡拓扑划分方案，并为常见的网络管理任务提供了模型。我们的性能评估表明，-已经在其最低配置与两个子域- SDN分区提供了显着的改善，在所有方面相比，传统的路由协议，而较小的子域提供网络控制能力，相当于完整的SDN部署。
2016-04-15 cs.NI
Routing over QUIC: Bringing transport innovations to routing protocols
针对当前互联网路由协议使用不安全传输协议的问题，设计并实现了一个库，允许用 QUIC 替换 BGP 和 OSPF 的底层传输协议，并将其应用于 BIRD 路由守护进程，展示了 QUIC 在路由协议中的安全与可靠性优势及初步实验结果。
2023-04-06 cs.NI
Formal Black-Box Analysis of Routing Protocol Implementations
Internet基础设施完全依赖于其路由协议的开放标准。然而，互联网上的大多数路由器都是闭源的。因此，没有直接的方法来分析它们。具体来说，人们不能轻易地识别路由器的路由功能与路由协议标准的偏差。这种偏差（无论是故意的还是无意的）的识别是特别重要的，因为它们可能会降低网络的安全性或弹性。基于模型的测试过程是一种允许基于待测试系统的模型系统地生成测试的技术;从而发现系统中与模型相比的偏差。然而，将这种方法应用于复杂的多方路由协议需要大量的测试来覆盖所需的功能。我们提出了有效的和实用的优化基于模型的测试过程中，量身定制的路由协议的分析。这些优化允许设计一个正式的黑盒方法来挖掘闭源路由协议实现中的偏差。该方法仅依赖于测试目标协议实现并观察其输出的能力。偏差的识别是全自动的。我们评估我们的方法对一个复杂的和广泛使用的路由协议在互联网上-OSPF。我们寻找思科OSPF实施中的偏差。我们的评估发现了许多可能被滥用以损害网络安全的重大偏差。思科确认了这些偏差。我们进一步采用我们的方法来分析Quagga路由套件的OSPF实现。分析发现了一个重大偏差。在披露偏差后，IBM、联想和华为也在自己的产品中发现了其中一些偏差。
2017-09-23 cs.CR cs.NI
RRO: A Regularized Routing Optimization Algorithm for Enhanced Throughput and Low Latency with Efficient Complexity
针对无线网络中高吞吐量与低延迟需求，本文提出正则化路由优化算法（RRO），在保持与 OSPF 相当的低复杂度的同时显著提升吞吐量并降低延迟，且易于集成至 5G 及以上网络。
2024-07-26 cs.NI
Babel Routing Protocol for OMNeT++ - More than just a new simulation module for INET framework
计算机网络的路由和交换能力就像是一个封闭的环境，包含了一组有限的已部署协议，没有人敢改变。大多数有线网络设计都坚持使用OSPF（保证网络层上的动态路由交换）和RSTP（确保无环路数据链路层拓扑）。最近，出现了更多特定于用例的路由协议，例如Babel。这些技术声称具有比当前行业标准更好的特性。Babel是距离矢量路由协议家族的一个新贡献，它在小型双栈（IPv6和IPv4）网络中的发展势头越来越大。本文简要介绍了Babel行为，并提供了详细的OMNeT++离散事件模拟器中的实现。
2016-09-16 cs.NI
PMSR - Poor Man's Segment Routing, a minimalistic approach to Segment Routing and a Traffic Engineering use case
段路由（SR）架构的当前规范要求增强域内路由协议（例如OSPF和IS-IS），使得节点可以通告段标识符（SID）。我们提出了一个更简单的解决方案，称为PMSR（穷人的段路由），不需要任何增强路由协议。我们比较了PMSR和传统SR的流程，表明PMSR可以降低操作和管理的复杂性。我们分析了当前SR草案中的用例集，我们声称PMSR可以支持其中的绝大多数。由于控制平面的大幅简化，我们已经能够开发PMSR的开源原型。在本文的第二部分中，我们考虑一个流量工程用例，从传统的流分配优化问题，分配逐跳路径流。我们提出了一个SR路径分配算法，并证明了它是最优的分配给一个流的段数。
2015-12-16 cs.NI
UML modelling of geographic routing protocol "Greedy Perimeter Stateless Routing" for its integration into the "Java Network Simulator"
在这项工作中，我们提出了一个UML建模的“贪婪周长无状态路由”（GPSR）协议，将这种地理路由协议，到“JavaNetwork Simulator”模拟和研究这个协议在第一时间，并提供一些改进这些功能。Java Network Simulator（JNS）是由“伦敦大学学院计算机科学系“发起的将网络模拟器（NS）“翻译”为Java语言的项目。这个模拟器不像ns-2那样完整，但对于不熟悉Tcl的程序员来说，它更容易使用。Java Network Simulator目前还不支持车载自组网的路由协议，所有的路由决策都是静态的或者使用RIP和OSPF。通过将GPSR路由协议建模并集成到JNS中，用户将能够理解地理路由的概念以及路由信息如何在车载自组网节点之间传输和更新。本文首先分析了Java网络模拟器的体系结构，然后简要介绍了路由协议GPSR，最后给出了在Java网络模拟器中结合GPSR的UML建模。
2012-03-21 cs.NI
BIGP- a new single protocol that can work as an igp (interior gateway protocol) as well as egp (exterior gateway protocol)
EGP和IGP是目前互联网基础设施的关键组成部分。域中的路由器在域内和域之间转发IP数据包。每个域使用称为内部网关协议（IGP）的域内路由协议（如IS-IS、OSPF、RIP等）来填充其路由器的路由表。还必须在域之间交换路由信息，以确保一个域中的主机可以到达远程域中的另一个主机。此角色由称为外部网关协议（EGP）的域间路由协议执行。目前使用的EGP基本上是边界网关协议（BGP）。两者之间的基本区别是BGP与IGP相比具有较小的收敛性。另一方面，与BGP相比，IGP的可扩展性较低。因此，本文提出了一个建议，建立一个新的协议，它可以作为一个IGP时，我们考虑域间传输的流量，并作为BGP时，我们考虑域内传输的流量。
2012-07-12 cs.NI
Formalising the Optimised Link State Routing Protocol
传统上，路由协议规范是用简单的英语编写的。这往往会产生歧义，不准确，甚至矛盾。形式化方法技术，如进程代数，避免了这些问题，从而导致更精确和可验证的协议描述。在本文中，我们使用的时间进程代数T-AWN建模的优化链路状态路由协议（OLSR）版本2。
2020-04-28 cs.LO cs.NI
A Review of Automated Formal Verification of Ad Hoc Routing Protocols for Wireless Sensor Networks
本文综述了无线传感器网络的基础设施--adhoc路由协议的正确性证明的形式化验证方法。现有的技术分为两类：小规模网络上的验证和无界网络上的验证。由于验证过程中产生的状态空间有限，前者始终是全自动的，易于使用。然而，它不能证明所有情况下的正确性。后者可以提供一个基于无界网络抽象的完整证明。然而，它通常需要用户干预和验证方面的专业知识。对这两种方法的稳定性、无环性和无死锁性等关键性能进行了验证。总之，它们可以分别用于查找错误和证明正确性。我们相信，他们可以一起帮助正确的ad hoc路由协议的发展和可靠的实现。
2014-08-26 cs.LO cs.NI
Modelling and Verifying the AODV Routing Protocol
本文提出了一个正式的规范的Ad hoc按需距离矢量（AODV）路由协议使用AWN（代数无线网络），最近的进程代数已定制的移动Ad Hoc网络和无线Mesh网络协议的建模。我们的形式化模型AODV的核心功能，如路由发现，路由维护和错误处理的确切细节。我们演示了如何AWN可以用来推理的关键协议属性，提供详细的证明循环自由和路由正确性。
2015-12-30 cs.LO cs.NI
Formally Verified Convergence of Policy-Rich DBF Routing Protocols
在本文中，我们提出了新的一般收敛结果的分布式Bellman-Ford（DBF）家庭的路由协议，其中包括距离矢量协议（如RIP）和路径矢量协议（如BGP）的行为。我们的结果适用于“富含策略”的协议，我们指的是可以具有复杂策略（例如条件路由转换）的协议，这些策略违反了Bellman-Ford协议标准演示中做出的传统假设。首先，我们提出了一个新的代数模型，抽象路由问题，具有更少的原语比以前的模型，可以表示更有表现力的政策语言。新模型也是第一个允许距离矢量和路径矢量协议并发推理的模型。其次，我们演示了DBF路由协议是一个更大的类的异步迭代算法，已经存在强大的收敛结果的实例。这些结果使我们能够建立在Sobrinho以前所示的条件是路径矢量协议收敛的充分和必要条件，并加强它们：我们表明，经过微小的修改，它们也适用于距离矢量协议;我们证明它们保证最终到达的路由解决方案是唯一的，从而消除了异常的可能性，如BGP楔形;我们放松了异步通信的模型，表明如果路由消息可以丢失、重新排序和复制，则结果仍然成立。第三，我们的模型和相应的理论结果已经在Agda定理证明器中完全形式化。由此产生的库是一个强大的工具，用于快速原型化和正式验证新的策略语言。作为一个例子，我们正式验证了策略语言的正确性与BGP的许多功能，包括社区，条件策略，路径膨胀和路由过滤。
2023-01-09 cs.NI
CAIR: Using Formal Languages to Study Routing, Leaking, and Interception in BGP
因特网路由协议BGP在路径向量中同时表达拓扑可达性和基于策略的决策。互联网主干路由的完整视图是通过所有有效路由的集合来给出的，但由于BGP的信息隐藏、缺乏无处不在的收集点以及数据复杂性，这是不可能获得的。通常，基于图的数据模型用于表示来自给定BGP路由表集合的因特网拓扑，但不能解释策略上下文。因此，路由异常，如路由泄漏和拦截攻击不能用图来解释。在本文中，我们使用形式语言表示的全球路由系统在一个严格的模型。我们的CAIR框架将BGP公告翻译成有限路由语言，允许最小路由自动机的增量构造。CAIR保留了路由多样性，效率高，非常适合实时监控BGP路径变化。我们正式推导出可实现的路由泄漏和拦截攻击的搜索模式。与最先进的技术相比，我们可以检测到这些事件。在实际实验中，我们分析了过去七年的公共BGP数据。
2016-05-02 cs.CR cs.FL cs.NI
How to Specify and How to Prove Correctness of Secure Routing Protocols for MANET
移动自组织网络的安全路由协议是近年来发展起来的，然而，由于缺乏对这些协议的形式化分析，它们所具有的特性还不清楚。在本文中，我们关注这个问题，如何指定和如何证明一个安全的路由协议的正确性。我们提供了一个定义，什么是一个协议预计将实现独立的功能，以及通信和对手的模型。通过这种方式，我们可以对安全路由协议的正确性进行形式化推理。我们证明了这一点，从文献中分析两个协议。
2009-12-30 cs.CR cs.NI
Mathematical Modeling of Routes Maintenance and Recovery Procedure for MANETs
路由是网络从诞生到现在最神秘的问题之一。由于移动节点不可预测的移动模式极大地影响了路由决策，因此设计移动自组织网络的路由协议是一项复杂的任务。各种路由协议被设计来改善这个问题。设计了不同的基于模拟器的路由协议，但这些协议可能会失败，因为在部署过程中，模拟器的测试程序。在这项研究中，提出了一种新的形式化模型的路由管理的移动自组网。形式化方法是纯粹基于数学的最新技术，用于验证，验证关键系统/模型，并保证硬件/软件系统的正确性和完整性。提出的路由模型是一个完整的和详细的基于图的逻辑模型，VDM-SL（形式语言）定义，然后使用VDM-SL工具箱进行验证和确认。
2018-09-24 cs.CR cs.NI
Formal Methods for Mobile Ad Hoc Networks: A Survey
Vrije Universiteit Amsterdam（阿姆斯特丹自由大学）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）
本文综述面向 MANET 协议（尤其是路由协议）的严格形式化规约与分析技术，涵盖功能正确性、实时性、安全性、专用框架及移动性模型。
2025-10-21 cs.LO cs.NI
Beaconing-Aware Optimal Policies for Two-Hop Routing in Multi-Class Delay Tolerant Networks
在延迟容忍网络（DTNs）中，两跳路由比流行路由更方便地折衷能量与延迟。文献提供了全面的结果，最佳路由策略的移动节点具有均匀的移动性，往往忽略了信令成本。路由策略通常通过流体近似技术来计算，该技术仅在节点数量无限时确保解是最优的，而在其他情况下则提供粗略的近似。这项工作解决异构移动模式和多种无线传输技术，此外，我们明确考虑信标/信令成本，以支持路由和节点丢弃数据包的可能性后，当地时间。我们从理论上刻画了最优策略，推导出它们的形式性质。这种分析被用来定义两种算法方法，允许权衡最优性与计算效率。所提出的算法的近似保证的理论界。然后，我们在多类DTNs的现实场景中进行了实验评估。
2013-12-13 cs.NI
Vermilion: A Traffic-Aware Reconfigurable Optical Interconnect with Formal Throughput Guarantees
Vermilion提出一种流量感知的可重构光互连，通过矩阵舍入生成短周期调度并结合流量无关调度，在无需多跳路由的情况下形式化保证最坏情况吞吐量至少提升33%，同时消除拥塞控制并简化路由。
2025-04-14 cs.DS cs.NI
Inferring Catchment in Internet Routing
BGP是用于在自治系统（AS）之间交换前缀可达性信息的事实上的因特网路由协议。它是一个动态的、分布式的、路径向量协议，支持丰富的网络策略表达（通常被视为秘密）。在这种机制中，复杂性与信息隐藏交织在一起，回答诸如“如果部署新站点，AS级上的内容提供方的任播站点的预期覆盖是什么？或“如果ISP更改前缀的路由策略，负载平衡将如何表现？“，是一个艰难的挑战。在这项工作中，我们提出了一个正式的模型和方法，考虑到基于策略的路由和互联网图的拓扑特性，预测网络的路由行为。我们设计的算法为信息路由推断提供了新的能力（例如，隔离现有的基于模拟的方法中存在的随机性的影响）。我们分析了这些推理算法的属性，并使用公开的路由数据集和真实世界的实验来评估它们。建议的框架可以是有用的，在一些应用：测量，流量工程，网络规划，互联网路由模型等作为一个用例，我们研究的问题，选择一组测量的有利位置，以最大限度地提高路由推理。我们的方法是通用的，可以捕获标准的无谷路由，以及更复杂的拓扑和路由设置出现在实践中。
2019-05-10 cs.NI cs.PF
Seagull: Privacy preserving network verification system
University of California, Santa Barbara（加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Cornell University（康奈尔大学）
本文提出基于多方计算的隐私保护 BGP 配置验证框架，在不泄露敏感路由数据的前提下同时解决隐私与可扩展性问题，为互联网骨干网路由验证提供安全高效的基础。
2025-11-08 cs.CR cs.NI
Towards Attack-Tolerant Networks: Concurrent Multipath Routing and the Butterfly Network
众所周知，针对网络基础设施的有针对性的攻击很难防范。就通信网络而言，这种攻击可能使用户容易受到审查和监视，即使使用加密技术也是如此。现有的大部分网络容错工作都集中在随机故障上，而不适用于对抗性故障（攻击）。根据定义，集中式网络具有单点故障，导致分散式架构和协议越来越受欢迎，以实现更大的容错能力。然而，即使协议是分散的，也可能出现集中式网络结构。尽管它们的协议是去中心化的，但互联网和万维网在理论上和历史上都被证明非常容易受到攻击，部分原因是新兴的结构集中化。当存在单点故障时，它们可能容易受到非技术性（即，胁迫性）攻击，这表明对攻击容忍采取结构性办法的重要性。我们展示了部分信任传递性的假设，而更现实的假设基础网络的信任，可以用来量化的网络作为一个功能的信任传递性的有效冗余。我们还证明了有效的冗余的环绕蝶形拓扑结构的信任传递性呈指数级增加，并描述了一种新的并发多路径路由算法构建路径，利用冗余。当网络结构的一部分可以决定我们的结果可以用来创建可扩展的，攻击容忍的基础设施。更一般地说，我们的研究结果提供了一个理论形式主义评估对抗容错网络结构的影响。
2017-04-08 cs.CR cs.NI
