转发网络中的高效环路检测及集合域中原子的表示
网络与互联网体系结构
2018-09-10 v1 数据结构与算法
摘要
当使用通配符表达式等通用规则时，转发网络中的环路检测问题已知是 NP 完全的。然而，诸如 Netplumber (Kazemian et al., NSDI'13) 或 Veriflow (Khurshid et al., NSDI'13) 等网络分析工具，能在拥有数千条转发规则的网络中高效解决该问题。在本文中，我们以通用规则背景下首个可证明高效算法，补充了此类实用启发式的实验验证。我们的主要工具是由一族集合生成的集合域中原子（即极小非空集合）的规范表示。该工具特别适用于两个集合的交可高效计算并表示的情形。在转发网络中，每条转发规则关联于其匹配的数据包头集合。原子则对应于网络中具有相同行为的数据头类。我们提出一种原子计算算法，并给出首个关于类数量的多项式时间环路检测算法（类数量在一般情况下可能呈指数级）。这与先前的方法形成对比，后者即使在具有线性类数量的简单情形中也可能是指数级的。其次，我们引入一种由转发规则重叠度刻画的网络维数概念。该度量值在实践中的取值似乎非常低，而常数重叠度可确保包头类数量为多项式级。因此，在具有常数重叠度的转发网络中，转发环路检测是多项式时间的。
引用
@article{arxiv.1809.01896,
title = {Efficient Loop Detection in Forwarding Networks and Representing Atoms in a Field of Sets},
author = {Laurent Viennot and Yacine Boufkhad and Leonardo Linguaglossa and Fabien Mathieu and Diego Perino},
journal= {arXiv preprint arXiv:1809.01896},
year = {2018}
}