Anycast技术分析报告
摘要： Anycast是一种新型的网络服务, 是IPv6的一个新特性。与unicast和multicast一样,它是IP的一种通信模式。Anycast 给用户的期望是通过一个Anycast 地址就能访问到该地址所表示的一组服务器中对用户来说距离最近的一个。Anycast 的应用空间非常广阔，在镜像服务器选择、移动Adhoc 网络, 以及支持主机自动配置方面有着广泛的应用前景。针对Anycast 服务所进行的工作可分为两类: 第一, 在应用层( Application Layer) 上通过管理手段实现Anycast 的相关服务；第二, 在网络层( Network Layer) 上采用路由选择算法完成Anycast 的路由和选址。 关键词： 任播 Anycast IPv6
The analysis of the technic of Anycast
Abstract: Anycast is a new network service, which became a new feature of IPv6 as same as unicast and multicast. Anycast is a mode of IP communication,which brings the users’ expectations that through a Anycast addresses ,they can have access to the address repre
sented by a group of servers which is the ‘nearest’ one. Anycast has a very broad application space, such as the mirror server selection, mobile Adhoc network, and support for host auto-configuration. Anycast service for work undertaken can be divided into two categories: first, at the application layer , by means of the management of related services; second, at the network layer , by means of routing algorithm to complete Anycast routing and location.
Key words: Anycast;IPv6
一、前言
Anycast称为任播，有人称其为选播，还有人称其为泛播。它是IPv6所提供的一种特殊网络服务，它允许服务申请者访问共享同一任播地址所标识的一组接口中最近的一个（这里的最近是按路由协议的距离量度来计算）。任播服务的概念最早是在1993年由Craig Partridge在RFC1546中首次提出，但是RFC1546对任播的描述仅仅是一个实验性的服务，它被定义为采用无状态的“尽力而为”方式，将任播报文至少传输到一个具有任播地址的主机，最好仅仅传输到一个主机。它并不是以一个协议的形式提出的。随着越来越多的
应用需要这种任播服务，1998年，在RFC2373中正式将任播服务定义为一种标准的服务模型，并且为其分配了相应的IPv6地址空间，并开始为某些应用预留任播地址。
RFC2373 规定, 任播地址分配给多个接口( 一般属于不同节点) 。根据这个特性, 发往任播地址的包, 最终会发送到具有该地址标识的、按照选路协议测得距离为最近的接口。任播这种新通信方式的提出和应用, 能够改变现有网络某些功能上的不足同时能够给现有网络带来性能上的提升。任播机制的优势在于源节点不需要了解服务节点或目前网络的情况, 而可以接收最优服务。
二、Anycast的应用需求
Anycast 是一种非常有用的服务, 在许多应用领域发挥着重要的作用。随着网络新应用、新服务的不断涌现, 对它的需求也在不断增长。
1 、最优服务器的选择
从Anycast 的语义可以看出，其最基本功能是在一组服务器中为用户选择一个最优的服务器。这也是提出Anycast 的最初动机之一。从应用的角度看, 这种服务器可以简单地分成两
类：一类是复制服务器, 另外一类是具有相同/ 相似属性的结点，例如，同一个子网内的所有路由器。复制服务器是目前提高网络服务可用性和服务效率的一种常用手段。使用复制服务器的应用实例很多。例如,NTP、网络游戏服务器等等。这些服务器通常被放置在不同的地理位置, 以此来提高服务能力，同时平衡服务器和网络的负载。如果这些服务器使用同一个Anycast 地址烟气烟碱量, 用户应用程序则只要直接连接这个地址, 就可以得到性能最好的服务器。这样既方便了用户的使用, 又提高了服务的性能, 并且能避免用户直接参与的盲目选择所带来的效率损失。
除了用在复制服务器之间的选择外, Anycast 还可被用在相同/ 相似属性结点间的选择中。例如, 当一个移动主机需要与其宿主子网的某个本地移动代理通信时, Anycast 可以在主机宿主子网中为其选择一个合适的本地移动代理IPv6， 因此为子网中的所有路由器定义了子网Anycast 地址。特别地，将子网内的地址预留为本地移动代理的Anycast 地址。类似地,RFC3068 为6to4 中继路由器定义的Anycast 地址也属于这种应用。在部署6to4 路由域时, 如果没有使用IPv6 外部路由协议, 则6to4 路由器上必须有一条指向某个中继路由器的缺省路由。一般较小的网络使用这种方式，但对这些网络来说, 到并配置这样一条缺省路由的难度很大。Anycast 服务可以为这些网络发现最近的中继路由器。
这种相同/ 相似属性结点的概念还可以扩展成更一般的含义, 如计算服务器。在这种情况下, 服务器选择的主要指标可以是CPU 负载等其他性能标准。随着网络性能的改善和网络服务的扩展, 这种计算服务器必然成为一种重要的网络服务资源。
2、支持主机自动配置
Anycast 可以支持主机自动配置。在移动Adhoc网络, 网络中的节点具有很大的动态性, 请求服务的节点往往会从一个服务域移动到另外一个服务域。采用Anycast 通信模式, 用户可以简单地通过一个Anycast地址获得某种服务, 网络会自动改变为其服务的节点,而不需要重新配置服器的地址。
3、在分布式操作系统中实现透明服务器
分布式操作系统的一个关键性技术就是透明服务器问题：在大范围的网络上, 如何实现透明服务器, 从而实现分布式操作系统的基本功能。Anycast 通信机制是一种非常有效的解决方案。由于一个Anycast 地址本身就实现了透明服务器, 同时Anycast 地址真正意义上所代表的就是服务, 所以所有的服务请求都可以自动地被网络环境发送到最近最好的服务器, 不需
请求方作任何干预。因此, Anycast 对于在网络全域上实现统一的分布式操作系统可以说是至关重要的。
4、提高网络服务质量，使网络负载均衡
唐山刘宝利Anycast另一个应用就是提高网络服务的质量。倘若提供某项服务的一个服务器失效, 但提供相同服务的其它的服务器仍然能为用户提供该项服务，因为Anycast服务会将使用Anycast 地址的分组发送到另一个最近的服务器，使用Anycast地址的分布式服务器能提供可靠和冗余的服务。
Anycast还能够有效地分摊网络中不同链路的负载。这个特性可被其他服务所利用。比如, 将Anycast 作为多播的基础，把Anycast 用在域内多播路由协议的设计中全国政法队伍建设工作会议, 以便减少带宽的开销, 减轻流量的汇集。在移动多播服务中,Anycast 路由技术被用来支持移动结点和外地/ 本地代理之间的multicast 通信, 以此提高multicast 的效率。移动主机用Anycast 连接最近的、可用的本地/ 外地代理, 代理通过一条到multicast 路由器的Anycast 路由来转发multicast 消息, 以便减少端到端的延迟等等。
二、定义独立的Anycast概念
目前任播技术的定义不是十分清楚，基于IPv6的任播技术是一个路由协议并没有被包括IPv6的规范说明中，而这正是使得任播技术应用更广泛不可获缺的条件。
1、RFC1546定义的任播服务
RFC1546“Host Anycasting Service”为IPV4定义了一种任播服务——它为任播报文提供到服务于该任播地址的一组服务器中的至少一台（最好是一台）的尽力而为传送的无状态服务。
根据RFC1546的说明，IPv4的任播地址不同于IPv4的单播地址。它建议从IPv4的地址空间分配出一块独立的地址空间作为任播地址空间。RFC1546定义的这种任播没有得到广泛的使用。
另外一种任播技术也曾被提出，即共享单播地址任播。这种方法指的是多个主机共享同一个单播地址。出于负载平衡的目的，在DNS服务器和某些Web服务器中已经使用过为不同地点的主机共享同一个单播地址。比如在1992年的奥运会站点就曾使用这种方法。
2、RFC2373定义的IPv6 任播
RFC2373规定了IPv6的寻址体系结构。在这个文档中改进了任播的定义——发送到一个任播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）。
RFC2373定义的IPv6的任播模型没有限制路由选择的下部结构，也没有限制可使用该服务的上部协议。但由于任播技术尚不成熟，RFC2373对IPv6的任播模型增加了几项限制：
1）任播目标地址的识别
如图1 所示菲律宾国旗RFC2373规定的任播地址是从单播地址空间分配而来的，可以使用任何一种规定的单播地址格式。任播地址有一个不定长的标识任播组拓扑地址的前缀P，当P的长度为零时，表示该组成员没有拓扑位置，即该任播地址位于整个Internet中。
图1
2)不确定的包交付
如果发送方有多个IP数据报的目标地址都是同样的任播地址，这些数据报有可能会到达同属于一个任播组的不同的服务器。是否能够到达同一个服务器，取决于路由表的稳定性。如果对于有状态的协议，这样的情况将会造成不可预料的后果。
王母娘娘洗脚盆3)任播地址不能指定给主机
RFC2373建议仅将任播地址指定给路由器。这是因为对于主机Host现在没有标准的方法来向外通告它接收发向某任播地址的包。因此路由器没有足够的路由信息用来寻最近的任播主机。
4)任播地址不能作为IP的源地址
RFC2373还限定不能将任播地址写入IP数据报的源地址段。这是因为一个IP任播地址不能代表一个单一的源节点。如果使用任播地址作为IP的源地址，将会带来以下问题：来自不同发送者的有相同的源(目的地址和相同的分片ID的IP分片)，将会给目标机分片的重组带来不可预料的错误，或者有可能使差错响应报文被发回到同组的其它成员。
5)IPSec应用的困难
IPSec是用来增强IP安全性的协议，是IPv6的组成部分。 但由于IPSec使用源和目标地址对来标识节点，对在源或目标地址中使用任播地址的任播服务来说，应用IPSec是很困难的。
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