Anycast-技术分析

Anycast 技术分析摘要 网络技术在当今时代占有举足轻重的地位，所以对网络及其相关技术和理论的研究也就必然成为计算机研究领域的主流。IPv6中定义了一种新型的服务Anycast 服务。它的主要作

Anycast 技术分析

摘要 网络技术在当今时代占有举足轻重的地位，所以对网络及其相关技术和理论的研究也就必然成为计算机研究领域的主流。IPv6中定义了一种新型的服务Anycast 服务。它的主要作用是提供这样一种机制:允许客户从一组具有相同地址的服务中选取对自己而言“最优”的一个。基于工Pv6下的Anycast 服务能够带给网络用户前所未有的优质服务，它在网络负载均衡、主机自动配置等方面的应用都非常广泛。因此，关于Anycast 的研究将变得越发重要。本文的目的是分析Anycast 技术，讨论定义独立的Anycast 概念的独立性并比较两类Anycast 实现技术，指出其优缺点。

关键词：Anycast ，需求分析，独立

Abstract With the network teehniques having a more important role of current stage and the network serviees beecoming more and more popular and signifieant，The research on the network and its correlation techniques and theories ought to become the main current in the computer research field. Anycast is a new type of network service in ipv6. It provides a mechanism that allows clients choose the best service from a group of services which have the same service address for their own. Because Anycast service is prominent knight serviee based on ipv6,and it can be used widely in many fields such as DHCP，Load-balaneed between different links and so on, the research on the Anycast is beeoming important. The purpose of this paper is to analyze the Anycast technology, discuss the definition of the concept of the independence of the Anycast and compare two implementation techniques, pointing out its advantages and disadvantages.

Key Word：Anycast ，requirements analysis, independence

1、Anycast 应用需求分析

Internet Protoeol Version6(Ipv6)是IETF(Internetl工程任务组) 继IPv4后制定的用来取代IPv4的新一代Internet 协议，是目前计算机科学领域的研究热点。随着

网络技术的发展，在网络上出现了大量更高要求的需求，即主机、应用或用户希望有这样的一种服务:有多个服务器可提供相同的服务(至少有一个) ，但并不关心真正提供服务的是哪一个服务器。Anycast 正是为满足这种需求而提出的一种新型的网络服务。

Anycast 是一种非常有用的服务，可以在许多应用领域中发挥重要的作用，它主要可以应用在:最优服务器的选择、移动IP 选路、主机自动配置、DNS 自动配置、负载均衡、P2P 节点发现等等很多方面。例如基于DNS 的Anycast 实现：

应用层Anycast 可以通过修改DNS(域名系统) 服务器来实现，利用Anycast 域名ADN 来标识Anycast 组。修改DNS 则是将Anycast 域名映射为一个或者多个单播地址来实现DNS 查询，它的一个重要特点是无需修改网络层通信机制，只需修改和增加DNS 服务功能，就可以利用现有的资源实现Anycast 服务，避免了由于增加额外的构成或服务所带来的复杂性。其域名解析框架如下：

图1 AND域名解析模型

本地ADN 维护本地的度量值列表，定期刷新这个列表，这个列表主要存放各个Anycast 服务器的IP 地址和其度量值，度量值反映连接到该服务器的网络负载。客户端向本地ADN 发出Anycast 连接请求，本地ADN 查询自身的度量值列表，如果找到对应满足条件（条件实际上就是度量值的阈值，它可以事先设

定，也可以由客户端提出）的IP 地址，则把该地址返回给客户端。查询的过程采用筛选机制，阈值以内的可能会有多条记录，根据体系的要求，可以给客户端返回一个满足要求的IP 地址集合，也可以只返回度量值最小即“最近”的IP 地址。如果在本地ADN 中查询不到，则由本地ADN 向远程ADN 发出查询请求。

正是由于越来越多的应用需要Anycast 服务，Pv6协议正式接纳了Anycast 服务，将其定义为一种标准服务模型，并定义了Anycast 地址。

2、 定义独立的Anycast 概念的必要性

1998年的RFC2373规定了Ipv6寻址体系结构，在这个文档中改进了Anycast 的定义——发送到一个Anycast 地址的报文被传送到由该地址标识的接口之一(最近的一个，根据路由协议的距离量度标准) 。Anycast 是IPv6中定义的一种新的通信服务，作为一种新兴的网络服务模式越来越受到关注，原因是它能够选择对于客户来说最优(或者说最近) 的一个服务器。

1)Anycast 的特性使得它在UDP 以及DNS 请求这些非状态连接应用方面具有很大优势。实现主机自动配置是提出Anycast 服务的一个主要目的，这个主要针对DNS 及其相关服务。有了Anycast 服务，用户在进行DNS 解析时，只需要向全球任意一个提供DNS 服务的Anycast 地址发送查询请求即可得到相应的地址解析结果。这样可以容易地实现主机移动入网，即主机移动到一个新的网络也不再需要重新配置本地DNS 服务器地址就可以直接进行DNS 解析。

2)Anycast 对优化移动网络结构有重要意义，对于现在的移动商业和军事网的一个难点是如何在动态变化的环境下管理移动节点和服务，而Anycast 提供了这样一种鲁棒性方式来动态地管理终端用户。在移动和无线环境下，服务定位变得很困难，Anycast 提供了在动态网络环境下分布式服务和应用的解决方案，它能有效地简化管理负担和简化配置。

3)Anycast 能够有效地分摊网络中不同链路的负载。随着网络新应用、新服务的不断涌现，还会不断出现对Anycast 的新需求，当然同时也会对Anycast 提出新的要求，这些新的需求都需要我们继续进行更为深入的研究。

Anycast 与Multicast 、Broadcast 、Unicast 是四种通信方式，与之相比Anycast 有其独特的优点和应用场景，其余三种通信方式无法替代，因此定义独立的Anycast 概念并加紧对Anycast 技术的研究都具有重要的理论意义与现实意义。

最初对Anycast 技术的研究集中在网络层，在网络层路由器自动完成选路，而应用层Anycast 通过客户的参与带来了更多的灵活性。利用Anycast 和Multicast 技术可以在分布式计算系统中实现高效的组通信机制，同时利用Anycast 技术还可以快速地进行网络路由，这对于提高网络服务及其推广应用都具有重要意义。

3、 两类Anycast 的比较

目前Anycast 研究主要集中在两个方面：应用层和网络层，应用层侧重于把Anycast 通信与其他应用结合起来，利用Anycast 通信的优点来实现网络通信。而网络层Anycast 的关键就是设计高效安全的Anycast 路由，使它按照其定义完成相同地址多个主机最优路径的确定。在网络层实现Anycast 服务是由路由器来决定最近的目的主机, 路由选择过程自动完成, 不需要用户干预。网络层Anycast 服务判断“ 最近”的服务器的标准依赖于网络的拓扑, 例如路由器最小的跳数, 最小的代价(不同的链路可能有不同的代价) 等。应用层Anycast 服务不仅考虑网络拓扑, 还综合了目标服务器当前的负载、响应时间、以及链路可预留的带宽等QoS 标准。两者的本质区别在于网络层Anycast 服务仅仅依靠网络自身来选择服务器, 而应用层Anycast 服务依赖于外部的实体来选择连接性能最好的服务器。仅仅依靠网络自身来选择服务器的问题使客户机不一定能选择到性能最好的服务器, 因此应用层的Anycast 服务则能带来更多的灵活性和可规划性。另外, 在应用层上实现Anycast 服务不需要修改现有的路由协议, 实现起来比较容易。但是, 应用层Anycast 服务也有其自身的缺点, 周期收集Anycast 服务器的状态信息，Anycast 域名解析等都会增加网络中的流量。总之, 网络层Anycast 服务体系结构简单, 但是需要修改路由器配置, 在选择标准方面缺乏灵活性；应用层的选择标准灵活, 但是会额外地增加网络负担。

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