经过四十多年的发展,互联网得到了飞速的成长和迅速的普及。现在互联网已经深入到人们工作和生活的方方面面,发展成为遍布全球的超级信息系统。随着互联网规模的日益扩大,互联网路由的可扩展性已成为互联网研究领域关注的焦点之一。由于IP地址的双重语义、不合理的地址分配等原因,越来越多的细粒度的前缀注入到互联网核心,导致了核心路由表的快速膨胀。目前互联网路由面临严重的扩展性问题,主要表现在全局路由表规模的快速膨胀和BGP更新搅动。核心路由表的“超线性”增长以及路由更新频率的加快将导致互联网体系结构和路由机制的扩展性面临巨大挑战。路由的扩展性问题已成为互联网领域亟待解决的重要问题。基于身份与位置分离的可扩展的路由体系结构解决了IP地址的双重语义问题,针对这类新型路由体系结构在路由扩展性方面的评估方法尚需深入研究。全局部署的层次化编址(Hierachical Addressing, HA)能够保证路由可扩展性,但可能带来过剩地址前缀的问题。因此研究既能保证路由的扩展性又能解决过剩地址前缀问题的层次化编址的部署方案意义重大。边界网关协议(Border Gateway Protocol, BGP)的路由搅动是路由扩展性问题的另一个表现。为了限制路由更新的频率,BGP引入了最小路由通告时间间隔(Minimum Route Advertisement Interval, MRAI)。该机制是目前降低BGP更新频率的有效途径之一,但却可能延长路由系统的收敛时间。为了加快BGP的收敛速度,应减小MRAI的长达30秒的默认值。如何在具有超级规模的互联网上实施MRAI的更新还有待研究。MRAI更新的增量部署可能使互联网上出现多样化的MRAI的设置。这可能给收敛时间和路由更新搅动带来破坏性的影响。针对多样化的MRAI值可能带来的问题,研究MRAI的设置方法意义重大。基于上述互联网路由的扩展性研究中依然存在的问题,本文对互联网域问路由扩展性进行了深入的研究,得出了如下的研究成果：1.提出了一种针对基于身份与位置分离的路由解决方案的路由可扩展性的评估方法。通过对基于身份与位置分离的各解决方案的分析与抽象,提出了这类方案的通用模型。对互联网路由系统的前缀分配和路由通告过程进行建模。基于该模型,提出对基于主机和基于网络的路由解决方案的路由扩展性的分析和评估方法。分析和试验评估的结果表明,基于身份与位置分离的路由解决方案的路由扩展性远优于当前传统互联网的路由扩展性。2.通过分析不同HA部署方法对各自治系统(Autonomous System,AS)拥有的前缀数量和路由表规模的影响寻找能同时解决路由扩展性问题和过剩前缀问题的方案。从理论上分析不同HA部署方法下的任意AS的前缀数量和路由表规模。对互联网的前缀分配过程和路由通告过程进行建模,基于该模型证明当HA在拓扑上开始部署的位置越低,各AS被分配的地址前缀越少。此外,通过理论分析还得出结论,随着HA开始部署的位置逐渐降低,HA域中的AS的路由表项数量单调递减,而非HA域的AS的路由表规模单调递增。为了验证理论分析的结论并为未来互联网解决前缀过剩问题和路由扩展性问题提供参考,本章还基于真实互联网拓扑模拟了不同HA的部署方案下的前缀分配和路由通告过程并评估了这些部署方案下的AS前缀数量和路由表的规模。通过将实验结果与实际互联网数据比较,得出适合当前互联网拓扑的层次化编址的部署方案。这些部署方法可有效地解决地址前缀过剩问题并提高路由的可扩展性。3.增量部署是互联网范围内实现MRAI更新的有效途径。但是多样化的MRAI设置将可能给收敛时间和路由更新搅动带来破坏性的影响。选取互联网中影响力最大的一类AS,顶级AS,并在这些AS上部署MRAI的更新,分析这种部署方法对路由系统的收敛时间和BGP更新搅动的影响。建立了BGP的时间模型。基于该模型,分析了该部署方法对路由系统的收敛过程的影响。实验结果表明该方法可在收敛时间和路由更新数量两个评估指标上达到与全网节点同步更新MRAI值相同甚至更好的结果。为了给未来互联网的设计提供一定的参考,基于五类未来互联网拓扑的演进方向,实验分析了该部署方法对BGP收敛过程的影响。实验结果表明,该部署方法在未来互联网拓扑结构下仍然是一个比较合适的部署方案。4.提出了一种MRAI计时器的设置方法MRAI-MNMS (MRAI-More N-earby More Smaller),该方法在无需AS间协作的前提下能避免多样化MRAI设置可能带来的消极的影响。基于BGP模型分析了MRAI设置如果按照越接近目的节点设置的越大的情况下对BGP收敛过程带来的负面影响,并证明MRAI-MNMS可以避免多样化MRAI设置带来的消极影响。通过实验证明,MRAI-MNMS能够在不增加收敛时间的情况下,减少路由更新总量。该设置方法还支持增量部署,根据不同的网络环境提出了不同的MRAI-MNMS的部署方法。