On The Use of Path Identification To Block Attack Packets

Ø·µ³¿¬ Ú¿®¸¿¬

ݱ³°«¬»® ͽ·»²½» Ü»°¿®¬³»²¬

Ò±¬®» Ü¿³» ˲·ª»®­·¬§

Ʊ«µ Ó±­¾»¸ô Ô»¾¿²±²

¸º¿®¸¿¬à²¼«ò»¼«ò´¾

ß¾­¬®¿½¬

Ó¿²§ ¬»½¸²·¯«»­ ¸¿ª» ¾»»² °®±°±­»¼ ¾§ ¬¸» ®»­»¿®½¸

community to mitigate the effect of flooding Denial of Ser-

ª·½» øܱÍ÷ ¿¬¬¿½µ­ò ̸» »ºº»½¬­ ±º Ü±Í ¿¬¬¿½µ­ ¿®» ¿¹¹®¿ó

ª¿¬»¼ ¾§ ¬¸» ¿¾·´·¬§ ±º ¿¬¬¿½µ»®­ ¬± ¸·¼» ¬¸» ­±«®½» ±º ¬¸»

¿¬¬¿½µ °¿½µ»¬­ò ß ©·¼»´§ «­»¼ ½´¿­­ ±º ­±´«¬·±²­ ø»ò¹ò ¬®¿½»ó

¾¿½µ÷ ·­ ¾¿­»¼ ±² ³¿®µ·²¹ °¿½µ»¬­ô º®±³ ­±«®½» ¬± ¼»­¬·²¿ó

¬·±²ô ¾§ ·²¬»®³»¼·¿¬» ®±«¬»®­ ¿²¼ ­»´»½¬·ª»´§ ¾´±½µ·²¹ °¿½µó

»¬­ ¾¿­»¼ ±² ¬¸» °¿¬¸ ¬¸»§ ¬®¿ª»´»¼ò ײ ¬¸·­ °¿°»® ©» ­¸±©

that router level path identification offers more details th»²

²»»¼»¼ò É» ¿´­± ­¸±© ¬¸¿¬ °¿½µ»¬­ ±®·¹·²¿¬·²¹ º®±³ ¿ ¹®±«°

±º ¼»ª·½»­ ©·´´ º±´´±© ¿´³±­¬ ·¼»²¬·½¿´ °¿¬¸­ ¬± ¬¸» ¼»­¬·²¿ó

¬·±²ò ̸«­ ¿ ­·²¹´» ¿¬¬¿½µ»® ½¿² ­°±±º ·¬­ ¿¼¼®»­­ ·² ­«½¸ ¿

©¿§ ¬¸¿¬ ©·´´ ´»¿¼ ¬± ¿ ©¸±´» ¹®±«° ·² ¬¸» ­±«®½» ¼±³¿·² ¬±

¾» ´¿¾»´»¼ ¿­ ¿¬¬¿½µ ­±«®½»­ò É» ¿®¹«» ¬¸¿¬ ¿ ³±®» ½±¿®­»

grained path identification, such as the Autonomous System

path identification, be used instead.

ï ײ¬®±¼«½¬·±²

Ü»²·¿´ ±º Í»®ª·½» øܱÍ÷ ¿¬¬¿½µ­ ¿®» ±²» ±º ¬¸» ³±­¬ ¼¿³ó

¿¹·²¹ ¿¬¬¿½µ­ ¬¸¿¬ ½¿² ¾» ³±«²¬»¼ ±² ¬¸» ײ¬»®²»¬ò ̸» ®»´ó

¿¬·ª» »¿­» ©·¬¸ ©¸·½¸ ¿² ¿¬¬¿½µ ½¿² ¾» ­¬¿®¬»¼ô ½±«°´»¼ ©·¬¸

¬¸» ¿¾·´·¬§ ±º ¿¬¬¿½µ»®­ ¬± ¸·¼» ¬¸» ­±«®½» ±º ¬¸» °¿½µ»¬­ô

¸¿ª»³¿¼» ¬¸» º®»¯«»²½§±º ±½½«®®»²½» ±º ¬¸»­» ¿¬¬¿½µ­ ª»®§

¸·¹¸ ÅïîÃò ײ ±®¼»® ¬± ¸¿ª» ®»´·¿¾´» ײ¬»®²»¬ ­»®ª·½»­ ·¬ ·­ ·³ó

perative to find a solution to this problem. to this problem.

̸» ³¿·² ®»¿­±² ¬¸¿¬ ¿¬¬¿½µ»®­ ¿®» ­«½½»­­º«´ ·² ¸·¼·²¹

¬¸» ­±«®½» ±º ¿¬¬¿½µ °¿½µ»¬­ ·­ ¬¸» ±°»² ¿®½¸·¬»½¬«®» ±º ¬¸»

Internet: the ability of sending traffic from a source to a

¼»­¬·²¿¬·±² ©·¬¸±«¬ ²»»¼·²¹ °®·±® °»®³·­­·±²ò Þ»½¿«­» ±º

¬¸·­ ­±³» ®»­»¿®½¸»®­ ¸¿ª» ¿®¹«»¼ º±® ¬¸» ®¿¼·½¿´ ¿°°®±¿½¸

±º ½¸¿²¹·²¹ ¬¸» ײ¬»®²»¬ ¿®½¸·¬»½¬«®» ¿²¼ñ±® °®±¬±½±´­ ÅïÃ

ÅïéÃò Ô»­­ ­»ª»®» ¿°°®±¿½¸»­ ¬®§ ¬± ·¼»²¬·º§ ¬¸» ­±«®½» ±º ¬¸»

¿¬¬¿½µ °¿½µ»¬­ ¿²¼ ¾´±½µ ¬¸»³ò Ó±­¬ ±º ¬¸»­» ¿®» ¬®¿½»¾¿½µ

³»¬¸±¼­ ©¸·½¸ ½¿² ¾» ¼·ª·¼»¼ ·²¬± °®±¾¿¾·´·­¬·½ ³¿®µ·²¹

Åéà Åïèà Åçà ¿²¼ ¼»¬»®³·²·­¬·½ ³¿®µ·²¹ Åïçà ÅèÃò

ײ ¬®¿½»¾¿½µ ¬»½¸²·¯«»­ô ©¸»¬¸»® °®±¾¿¾·´·­¬·½ ±® ¼»ó

¬»®³·²·­¬·½ô ·²¬»®³»¼·¿¬» ®±«¬»®­ ³¿®µ ¬¸» °¿½µ»¬­ ¿­ ¬¸»§

¬®¿ª»´ º®±³ ­±«®½» ¬± ¼»­¬·²¿¬·±²ò ɸ»² ¿ °¿½µ»¬ ¿®®·ª»­ ¿¬

the target it carries a path identification or signature. Bas»¼

±² ¬¸·­ ­·¹²¿¬«®» ¿ °¿½µ»¬ ·­ »·¬¸»® ¼®±°°»¼ ±® º±®©¿®¼»¼ò

̸» ½±²¬®·¾«¬·±² ±º ¬¸·­ °¿°»® ·­ ¬©±º±´¼ò Ú·®­¬ ©» ·²¬®±ó

¼«½» ¬¸» ½±²½»°¬ ±º ¿² »¹®»­­ ¹®±«° ©¸·½¸ ·²½´«¼»­ ¿´´ ²»¬ó

©±®µ»¼ ¼»ª·½»­ ¾»´±²¹·²¹ ¬± ¬¸» ­¿³» ß«¬±²±³±«­ ͧ­ó

¬»³ øßÍ÷ ¿²¼ «­» ¬¸» ­¿³» »¨·¬ °±·²¬ º®±³ ¬¸» ßÍò Í»½±²¼ô

¾¿­»¼ ±² ¬¸» ½±²½»°¬ ±º »¹®»­­ ¹®±«° ©» ­¸±© ¬¸¿¬ °¿½µ»¬­

±®·¹·²¿¬·²¹ º®±³ ¬¸» ­¿³» »¹®»­­ ¹®±«° ¿­ ¬¸» ¿¬¬¿½µ»® ©·´´

¾» ·²¼·­¬·²¹«·­¸¿¾´» º®±³ ¬¸» ¿¬¬¿½µ·²¹ °¿½µ»¬­ò ̸·­ ´»¿¼­

¬± ¬¸» ¼®±°°·²¹ ±º ¿´´ ­«½¸ °¿½µ»¬­ò

̸» °¿°»® ·­ ±®¹¿²·¦»¼ ¿­ º±´´±©­ò ײ Í»½¬·±² î ©» ·²¬®±ó

¼«½» ¬¸» ¼»º»²­» ³±¼»´ «­»¼ ¾§ ¿´´ ³»¬¸±¼­ ¾¿­»¼ ±² °¿¬¸

identification. The properties of BGP relevant to this paper

¿®» ·²¬®±¼«½»¼ ·² Í»½¬·±² íò Í»½¬·±² ì ½±²¬¿·²­ ¬¸» ½»²¬®¿´

½±²½»°¬ ±º ¬¸·­ °¿°»®ô »¹®»­­ ¹®±«°­ ¿²¼ ·² ·¬ ©» ­¸±© ¬¸¿¬

¸±­¬­ ¾»´±²¹·²¹ ¬± ¬¸» ­¿³» »¹®»­­ ¹®±«° ¿­ ¬¸» ¿¬¬¿½µ»® ©·´´

¾» ¬®»¿¬»¼ ¿­ ¿¬¬¿½µ»®­ ¿´­±ò É» ½±²½´«¼» ·² Í»½¬·±² ëò

î Ü»º»²­» Ó±¼»´

ײ ¬¸·­ °¿°»®©» ©·´´ °®±ª» ¿ °®±°»®¬§ ¿¾±«¬ ¿ ©¸±´» ½´¿­­

±º ³»¬¸±¼­ ¬¸¿¬ ¬®§ ¬± ¾´±½µ ¿¬¬¿½µ °¿½µ»¬­ò ɸ·´» ¬¸»­»

³»¬¸±¼ ¼·ºº»® ·² ³¿²§ ¼»¬¿·´­ô ¬¸»§ ­¸¿®» ¿ ½±³³±² ¼»º»²­»

³±¼»´ ©¸·½¸ ©» ©·´´ ¼»­½®·¾» ²»¨¬ò

̸» ¼»º»²­» ³±¼»´ ·­ ³¿¼» ±º ¬©± ½±³°±²»²¬­ô ¬¸»

°¿½µ»¬ ³¿®µ»®­ ¿²¼ ¬¸» ¾´±½µ»®­ ÅïëÃò ̸» °¿½µ»¬ ³¿®µ»®­

¿®» ¬§°·½¿´´§ ®±«¬»®­ ©¸·½¸ ³¿®µ °¿½µ»¬­ »·¬¸»® °®±¾¿¾·´·­¬·ó

½¿´´§ ±® ¼»¬»®³·²·­¬·½¿´´§ ¿²¼ ­¬±®» ¬¸» ³¿®µ­ ·² ¿ ®»­»®ª»¼

field in the IP header, typically the 16-bits related to packe¬

º®¿¹³»²¬¿¬·±²ò ̸» ¾´±½µ»® ·­ ¿ ­§­¬»³ ¬¸¿¬ ½¿² ½´¿­­·º§

°¿½µ»¬­ ¾»¬©»»² ¿¬¬¿½µ ¿²¼ ´»¹·¬·³¿¬» °¿½µ»¬­ ¾¿­»¼ ±² ¬¸»

³¿®µ­ ·² ¬¸» ×Ð ¸»¿¼»®ò É» ³¿µ» ²± ½´¿·³ ¿¾±«¬ ¬¸» ¿¾·´·¬§

¬± ·¼»²¬·º§ ¿¬¬¿½µ °¿½µ»¬­ »¨½»°¬ ¬± ­¿§ ¬¸¿¬ ·¬ ¼»°»²¼­ ±²

¬¸» °¿¬¸ ¬¸¿¬ ¬¸» °¿½µ»¬ ¸¿­ ¬®¿ª»®­»¼ò

ɸ»² ¿ °¿½µ»¬ ®»¿½¸»­ ¬¸» ¾´±½µ»® ô ¬¸» ¾´±½µ»® ¼»½·¼»­

©¸»¬¸»® ¬± ´»¬ ¬¸» °¿½µ»¬ °¿­­ ¼»°»²¼·²¹ ±² ¬¸» °¿¬¸ ­·¹²¿ó

978-1-4244-4457-1/09/$25.00 ©2009 IEEE 619

¬«®» ½¿®®·»¼ ·² ¬¸» ×Ð ¸»¿¼»® ±º ¬¸» °¿½µ»¬ò É» ³¿µ» ¸»®» ¿²

·³°±®¬¿²¬ ±¾­»®ª¿¬·±²æ ¬©± °¿½µ»¬­ ½±³·²¹ º®±³ ¼·ºº»®»²¬

­±«®½»­ ¿²¼ º±´´±©·²¹ ¿² ±ª»®´¿°°·²¹ °¿¬¸ ½±«´¼ ¾» ½´¿­­·ó

fied similarly even if they originate from different sourcesò

̸» ®»¿­±² ¬¸¿¬ ¬©± ±ª»®´¿°°·²¹ °¿¬¸­ ½¿² ¸¿ª» ¬¸» ­¿³»

­·¹²¿¬«®» ·­ ¬¸¿¬ ·² ¿´´ ±º ¬¸» ³»¬¸±¼­ ¬¸¿¬ º¿´´ «²¼»® °¿¬¸

identification there is some loss of information or coarse

graining in the path signature. To be more specific we give

¿² »¨¿³°´»ò

Í«°°±­» ¬¸¿¬ ¬©± °¿½µ»¬­ ½±³·²¹ º®±³ ¬©± ¼·ºº»®»²¬

­±«®½»­ ø­»» Ú·¹«®» ï÷ô Îï ¿²¼ ßïô ¿²¼ ¹±·²¹ ¬± ¬¸» ­¿³»

¼»­¬·²¿¬·±² Ê ·½¬·³ò ̸» °¿¬¸­ º±´´±©»¼ ¾§ ¬¸» ¬©± °¿½µ»¬­

¿®»ÎïÎìÎèÎïð ¿²¼ ßïÎëÎèÎïðò Ý´»¿®´§ ¬¸»­» ¬©± °¿¬¸­

±ª»®´¿° ¿²¼ ¸¿ª» ¿ ½±³³±² ­«¾°¿¬¸ ÎèÎïðò ײ °®±¾¿¾·´·­ó

¬·½ ³¿®µ·²¹ ­½¸»³»­ô ¿ °¿½µ»¬ ¸¿­ ¿ °®±¾¿¾·´·¬§ ±º ¾»·²¹

³¿®µ»¼ ¿²§©¸»®» ·² ¬¸» °¿¬¸ò Ѳ½» ¬¸» ¿¬¬¿½µ °¿¬¸ ·­ ®»ó

½±²­¬®«½¬»¼ ¬¸»² °¿½µ»¬­ º±´´±©·²¹ ¬¸¿¬ °¿¬¸ ¿®» ¾´±½µ»¼ò

ײ ±«® »¨¿³°´»ô ¿²§ °¿½µ»¬ ³¿®µ»¼ ¾§ Îè ±® Îïð ½±«´¼ ¾»

½±³·²¹ º®±³ »·¬¸»® Îï ±® ßïò ̸»®»º±®» °¿½µ»¬­ ½±³·²¹

º®±³ Îï ¸¿ª» ¿ °®±¾¿¾·´·¬§ ±º ¾»·²¹ ³·­¬¿µ»²´§ ¼®±°°»¼ò

ײ ¼»¬»®³·²·­¬·½ ³¿®µ·²¹ ­½¸»³»­ ¬¸» ©¸±´» °¿¬¸ ·­

marked. Due to the limited size of the field used to store

¬¸» ³¿®µ­ ±²´§ ¿ º»© ¾·¬­ ±º »¿½¸ ®±«¬»® ³¿®µ ¿®» ­¬±®»¼ò

̸·­ ³»¿²­ ¬¸¿¬ ¼·ºº»®»²¬ ®±«¬»®­ ½±«´¼ ¸¿ª» ¬¸» ­¿³» ³¿®µò

Ú«®¬¸»®³±®»ô ¬¸»®» ·­ ¿ ³¿¨·³«³ ²«³¾»® ±º ³¿®µ­ ¬¸¿¬ ½¿²

be stored in the field which when reached the first mark is

¼®±°°»¼ ¬± ³¿µ» ®±±³ º±® ¬¸» ®»½»²¬ ±²»ò Ú±® »¨¿³°´» ·º

only two marks can fit in the field a packet coming from Îï©·´´ ­¬¿®¬ ©·¬¸ ¬¸» ³¿®µ ±ºÎï ¿²¼ ¿¬ ­±³» °±·²¬ ©·´´ ½±²¬¿·²

¬¸» ³¿®µ ±ºÎì ¾«¬ ©·´´ ¿®®·ª» ¿¬ ¬¸» Ê ·½¬·³©·¬¸ ¬¸» ³¿®µ­

±º Îè ¿²¼ Îïð ±²´§ò

í Þ±®¼»® Ù¿¬»©¿§ Ю±¬±½±´ ß²¼ ײ¬»®¼±ó

³¿·² ᫬·²¹

É» ¹·ª» ¿ ¾®·»º ±ª»®ª·»© ±º ¬¸» ײ¬»®²»¬ ¿®½¸·¬»½¬«®» ¿²¼

¬¸» Þ±®¼»® Ù¿¬»©¿§ Ю±¬±½±´ øÞÙÐ÷ ·² ¬¸·­ ­»½¬·±²ò Ѳ´§

¬¸» ¿­°»½¬­ ±º ÞÙÐ ¼·®»½¬´§ ®»´¿¬»¼ ¬± ¬¸·­ ©±®µ ¿®» ½±ª»®»¼

øº±® ¿ º«´´ ¼»­½®·°¬·±² ­»» Åïïô ïêÃ÷ò ̸» ײ¬»®²»¬ ¿®½¸·¬»½ó

¬«®» ½¿² ¾» ³±¼»´»¼ ¾§ ¿² «²¼·®»½¬»¼ ¹®¿°¸ Ù ã øÊå Û÷©¸»®» »¿½¸ ²±¼» ª Ê ·­ ¿² ßÍ ¿²¼ »¿½¸ »¼¹» » Û ·­ ¿

°»»®·²¹ ´·²µ ø·ò»ò ¿ ÞÙÐ ­»­­·±²÷ ¾»¬©»»² ¿¼¶¿½»²¬ ßÍ»­ò

ßÍ»­ ½±²²»½¬ »·¬¸»® ·² °¿·®­ ¬¸®±«¹¸ °±·²¬ó¬±ó°±·²¬ ´·²µ­

±® ¬¸®±«¹¸ °«¾´·½ ·²¬»®²»¬ »¨½¸¿²¹» °±·²¬­ ø×ÈÐ÷ò Û¿½¸ ßÍ

owns a number of IP prefixes and is responsible for deliv-

ering traffic from and to these prefixes. Each prefix is com-

°±­»¼ ±º ¿ íîó¾·¬ ×Ð ¿¼¼®»­­ ¿²¼ ¿ ³¿­µ ´»²¹¬¸ò Ú±® »¨¿³ó

ple, the prefix 10.10.10.0/24 represents the 256 IP addresse­

®¿²¹·²¹ º®±³ ïðòïðòïðò𠬱 ïðòïðòïðòîëëò ß² ßÍ «­»­ ÞÙÐ

to advertise the reachability of these prefixes to neighbori²¹

¼±³¿·²­ ©¸·½¸ °®±°¿¹¿¬» ¬¸·­ ·²º±®³¿¬·±² ¬± ±¬¸»® ¼±³¿·²­

«²¬·´ ·¬ ®»¿½¸»­ ¿´´ ßÍ»­ò ÞÙÐ ·­ ¿ °±´·½§ó¾¿­»¼ ®±«¬·²¹ °®±ó

¬±½±´ ©¸»®» ®±«¬·²¹ ·²º±®³¿¬·±² ·­ »¨½¸¿²¹»¼ «­·²¹ ®±«¬»

Îï Îî ßï Îí ßî

Îì Îë Îê Îé

Îè Îç

Îïð

Ê ·½¬·³

Ú·¹«®» ïò Ü»º»²­» Ó±¼»´ò

¿²²±«²½»³»²¬­ ¿²¼ ©·¬¸¼®¿©¿´­ò ß ÞÙÐ ®±«¬»® ­»²¼­ ¿²

¿²²±«²½»³»²¬ ¬± ·²º±®³ ·¬­ ²»·¹¸¾±® ±º ¿ ²»© ®±«¬» ¬± ¿

given destination prefix and sends a withdrawal to inform

¬¸» ²»·¹¸¾±® ¬¸¿¬ ¬¸» ®±«¬» ·­ ²± ´±²¹»® ª¿´·¼ò ײ ¿¼¼·ó

tion to the destination prefix, a route announcement ® ·²ó

½´«¼»­ ±¬¸»® ¿¬¬®·¾«¬»­ò Ѳ» ·³°±®¬¿²¬ ¿¬¬®·¾«¬» ±º ¿ ®±«¬»

¿²²±«²½»³»²¬ ® ·­ ¬¸» ´·­¬ ±º ßÍ»­ ¬¸» ¿²²±«²½»³»²¬ ¸¿­

°¿­­»¼ ¬¸®±«¹¸ ­± º¿®ô ®æ¿­ °¿¬¸ò

Í«°°±­» ß ¿²¼ Þ ¿®» ¬©± ²»·¹¸¾±®·²¹ ßÍ»­ ¸¿ª·²¹ ¿

BGP peering relationship (see Griffin et. al. [10]). Let

¨ ¾» ¬¸» ÞÙÐ ­°»¿µ»® ·² ß ¿²¼ § ¬¸» ÞÙÐ ­°»¿µ»® ·² Þò

ß­ ¿ ®±«¬» ¿²²±«²½»³»²¬ ·­ ­»²¬ º®±³ ¨ ¬± § ·¬ «²¼»®¹±»­

two transformations. The first transformation is related to

¬¸» »¨°±®¬ °±´·½§ ±º ¨ ¿²¼ ©» ©®·¬» ®ï ã »¨°±®¬ø§¨÷ ® ò ̸» »¨°±®¬ °±´·½§ ¿¼¼­ ß ¬± ®æ¿­ °¿¬¸ ¿²¼ ­»¬­®æ²»¨¬ ¸±° ã ¨ò ̸» ­»½±²¼ ¬®¿²­º±®³¿¬·±² ·­ ¬¸» ·³°±®¬°±´·½§ ±º §ò ß² ·³°±®¬¿²¬ °®±°»®¬§ ±º ¬¸·­ ¬®¿²­º±®³¿¬·±²ô

sometimes called the BGP loop-avoidance rule, is that it fil-

¬»®­ ±«¬ ¬¸» ®±«¬» ·º ·¬ ½±²¬¿·²­ Þ ·² ¬¸» ®æ¿­ °¿¬¸æ

·ºÞ ®æ¿­ °¿¬¸å ¬¸»² ·³°±®¬ø§ ¨÷ ® ã

ײ ¬¸» ·³°±®¬ °±´·½§ «­«¿´´§ ¬¸» ¿¼³·²·­¬®¿¬±® ¿¼¼­ ¸·­ñ¸»®

°®»º»®»²½» ¾§ ­»¬¬·²¹ ¬¸» ®æ´±½¿´ó°®»º ª¿´«»ò ß ÞÙÐ ­°»¿µ»®

«­«¿´´§ ®»½»·ª»­ ¿²²±«²½»³»²¬ º±® ¬¸» ­¿³» ¼»­¬·²¿¬·±² ¼

º®±³ ³¿²§ ±º ·¬­ ²»·¹¸¾±®·²¹ °»»®­ò

Define the peering transformation from « ¬± ª ±º ¿ ®±«¬»

®ô ÐÌ ¿­

ÐÌ øª «÷ ® ã ·³°±®¬øª «å »¨°±®¬øª «÷ ® ÷

620

Û¹®»­­

᫬»® ß

ßÍ È

»¹®»­­

¹®±«° ß

»¹®»­­

¹®±«° Þ

Ü»­¬·²¿¬·±²

Û¹®»­­

᫬»® Þ

ßÍ Ç

ßÍ Ê

ßÍ É

Íï

Íî

Ü

Ú·¹«®» îò Û¹®»­­ ¹®±«°­ ¿²¼ ßÍ °¿¬¸­ò

Û¿½¸ ÞÙÐ ­°»¿µ·²¹ ®±«¬»®­ ª µ»»°­ ¿ ÞÙÐ ®±«¬·²¹ ¬¿¾´»

which contains a set of routes for every destination prefix

¼ò Ô»¬ ½¿²¼·¼¿¬»­øªå ¼÷ ¾» ¬¸» ­»¬ ±º ®±«¬»­ ¬± ¿ ¹·ª»² ¼»­ó¬·²¿¬·±² ¼ ±² ®±«¬»® ª ¿²¼ ´»¬ Òøª÷ ¾» ¿´´ ¬¸» ²»·¹¸¾±®­ ±º®±«¬»®­ ªò ̸»² ¬¸» ­»¬ ½¿²¼·¼¿¬»­øªå ¼÷ ·­ ¹·ª»² ¾§æ

½¿²¼·¼¿¬»­øªå ¼÷ ã ® æÐÌ øª «÷ ®

®æ°®»º·¨ ã ¼å « Òøª÷

ߺ¬»® ª ®»½»·ª»­ ¿´´ ÞÙÐ «°¼¿¬»­ º®±³ ·¬­ ²»·¹¸¾±®­ ·¬

®«²­ ·¬­ ­»´»½¬·±² °®±½»­­ º±® »¿½¸ ®±«¬» ¿²¼ ½¸±±­»­ ¬¸» ¾»­¬

®±«¬» º±® »¿½¸ ¼»­¬·²¿¬·±²ò ̸» ¾»­¬ ®±«¬» ¬± ¼»­¬·²¿¬·±² ¼

·­ ¼»²±¬»¼ ¾§ ¾»­¬ø½¿²¼·¼¿¬»­øªå ¼÷÷ò ߺ¬»® ·¬ ­»´»½¬­ ¬¸»¾»­¬ ®±«¬»ô ª ©·´´ ¿²²±«½»³»²¬ ¬¸» ®±«¬» ¬± ·¬­ ²»·¹¸¾±®­ò

·¬ ·­ ·³°±®¬¿²¬ ¬± ²±¬» ¬¸¿¬ ¿ ®±«¬»® »¨°±®¬­ ±²´§ ±²» ®±«¬»

¬± ·¬­ °»»®­ò ̱ ¼»­½®·¾» ¬¸» ­»´»½¬·±² °®±½»­­ ©» ¿­­±½·¿¬»

©·¬¸ »¿½¸ ®±«¬» ¿ ì󬫰´»æ

®æ´±½¿´ °®»ºåï

®æ¿­ °¿¬¸å ×Ùн±­¬ø²»¨¬ ¸±°÷å

ï

®æ²»¨¬ ¸±°

ɸ»®» ®æ´±½¿´ °®»º ·­ ¿ ª¿´«» ­»¬ ¾§ ¬¸» ·³°±®¬ °±´·½§ ±º ¬¸»

ßÍô ¿­ °¿¬¸ ·­ ¬¸» ´»²¹¬¸ ±º ¬¸» ßÍ °¿¬¸ ¬¸» ®±«¬» ¸¿­ ¬®¿ó

ª»®­»¼ô ×Ùн±­¬ø²»¨¬ ¸±°÷ ·­ ¬¸» ·²¬®¿¼±³¿·² °®±¬±½±´ ½±­¬

ø»ò¹ò ÑÍÐÚ ©»·¹¸¬­÷ ¬± ®»¿½¸ ¬¸» ²»¨¬ ¸±° ø»¹®»­­÷ ®±«¬»®ò

Ú±® ¿ ¹·ª»² ¼»­¬·²¿¬·±² ¼ô ¿´´ ®±«¬»­ ©·¬¸ ¼ ã ®æprefix are®¿²µ»¼ «­·²¹ ´»¨·½¿´ ±®¼»®·²¹ò ̸» ÞÙÐ ¼»½·­·±² °®±½»­­

¬¸»² ­»´»½¬­ ¬¸» ¾»­¬ ®±«¬» º±® ¿ ¹·ª»² ¼»­¬·²¿¬·±² ­»´»½¬­ ¬¸»

®±«¬» ©·¬¸ ¬¸» ¸·¹¸»­¬ ®¿²µò ̸» ®±«¬» ©·¬¸ ¬¸» ¸·¹¸»­¬ ´±ó

½¿´ °®»º ·­ °®»º»®®»¼ò ׺ ¬©± ±® ³±®» ®±«¬»­ ¸¿ª» ¬¸» ­¿³»

´±½¿´ °®»º ¬¸»² ¬¸» ®±«¬» ©·¬¸ ¬¸» ­¸±®¬»­¬ ¿­ °¿¬¸ ·­ ½¸±­»²ò

׺ ¬©± ±® ³±®» ®±«¬»­ ¸¿ª» ¬¸» ­¿³» ´»²¹¬¸ º±® ¬¸» ¿­ °¿¬¸

¬¸»² ¬¸» ±²» ©·¬¸ ³·²·³«³ ·²¬®¿¼±³¿·² ½±­¬ ¬± ¬¸» »¹®»­­

®±«¬»® ·­ ½¸±­»²ò Ú·²¿´´§ô ·² ½¿­» ±º ¿ ¬·» ¬¸» ®±«¬» ©·¬¸ ¬¸»

­³¿´´»­¬ ²»¨¬ ¸±° ·­ ½¸±­»²ò ׬ ­¸±«´¼ ¾» ³»²¬·±²»¼ ¬¸¿¬ ¬¸»

ÞÙÐ ­»´»½¬·±² °®±½»­­ ·²ª±´ª»­ ³±®» ª¿®·¿¾´»­ ¾«¬ ©» ¸¿ª»

½¸±­»² ¬¸» º±«® ³±­¬ ®»´»ª¿²¬ ¬± ­·³°´·º§ ¬¸» ¼·­½«­­·±² ÅìÃò

ײ ¿¼¼·¬·±² ¬± ¬¸» ÞÙÐ °»»®·²¹ ¾»¬©»»² ®±«¬»®­ ·² ¼·ºó

º»®»²¬ ßÍ»­ ¬¸»®» ·­ ¿´­± ¿ ÞÙÐ °»»®·²¹ ¾»¬©»»² ®±«¬»®­

©·¬¸·² ¬¸» ­¿³» ßÍ»­ò ̸·­ °»»®·²¹ô ®»º»®®»¼ ¬± ¿­ ·²¬»®²¿´

ÞÙÐ ø·ÞÙÐ÷ô ·­ «­»¼ ¬± ·²¶»½¬ ¬¸» ´»¿®²»¼ ®±«¬»­ ·²­·¼» ¬¸»

ßÍò ̸»®»º±®»ô ¿´´ ¬¸» ®±«¬·²¹ ·²º±®³¿¬·±² ½±´´»½¬»¼ ¾§ ¾±®ó

¼»® ®±«¬»®­ ·² ¿ ¹·ª»² ßÍ ¿®» ½±³³«²·½¿¬»¼ ¬± ¬¸» ·²¬»®²¿´

®±«¬»®­ò

ì Û¹®»­­ Ù®±«°­

In this section we present the definition and some results

®»´¿¬»¼ ¬± ¿ ½»²¬®¿´ ½±²½»°¬ ·² ¬¸·­ °¿°»®æ »¹®»­­ ¹®±«°­ò

Definition 1 ß² »¹®»­­ ¹®±«° ·­ ¿ ­»¬ ±º ®±«¬»®­ · ¿´´ ¾»ó

´±²¹·²¹ ¬± ¬¸» ­¿³» ßÍ ¿²¼ «­·²¹ ¬¸» ­¿³» »¹®»­­ °±·²¬ô

Îô ¬± ¿ ¹·ª»² ¼»­¬·²¿¬·±² ¼ò Ú±®³¿´´§ô ·º ©» ´»¬ ®·¼ 㽿²¼·¼¿¬»­øÎ·å ¼÷ô ¬¸» »¹®»­­ ¹®±«° ÛÙøÎå ¼÷ is defined¾§

ÛÙøÎå ¼÷ ã η ¾»­¬ø®·¼÷æ²»¨¬ ¸±° ã Î øï÷

ײ ±¬¸»® ©±®¼­ ¿´´ ³»³¾»®­ ±º ¿² »¹®»­­ ¹®±«° ô ¿º¬»® ¬¸»§

®«² ¬¸» ÞÙÐ ¼»½·­·±² °®±½»­­ô ¸¿ª» ¼»½·¼»¼ ¬± «­» ¬¸» ­¿³»

®±«¬»® ¿­ ²»¨¬ ¸±° ®±«¬»®ò ׬ ·­ ·³°±®¬¿²¬ ¬± ²±¬» ¬¸¿¬ ¿²

egress group is always defined relative to a given destinatio²

¿²¼ ¬©± ®±«¬»®­ ¾»´±²¹·²¹ ¬± ¬¸» ­¿³» »¹®»­­ ¹®±«° º±® ±²»

¼»­¬·²¿¬·±² ³·¹¸¬ ¾»´±²¹ ¬± ¿ ¼·ºº»®»²¬ ¹®±«° º±® ¿ ¿²±¬¸»®

¼»­¬·²¿¬·±²ò

Ô»³³¿ ï Ô»¬ È ¾» ¿² ¿®¾·¬®¿®§ ßÍ ¿²¼ ¼ ¿² ¿®¾·¬®¿®§ ¼»­ó

¬·²¿¬·±²ò ̸» ­»¬ ±º ¿´´ »¹®»­­ ¹®±«°­ ±º È ø¬± ¼»­¬·²¿¬·±² ¼÷

º±®³ ¿ °¿®¬·¬·±² ±º Èò

621

Ю±±ºæ first we note that any router · È ¸¿­ ¬± ¸¿ª»

¿² »¹®»­­ °±·²¬ ¬± ¼»­¬·²¿¬·±² ¼ ¬¸«­ ·¬ ¾»´±²¹­ ¬± ­±³»

»¹®»­­ ¹®±«° ¬¸»®»º±®» ÈÍÛÙò Ѳ ¬¸» ±¬¸»® ¸¿²¼Í

ÛÙ È ¾§ ½±²­¬®«½¬·±² ¬¸«­ÍÛÙ ã È ò É» ­¬·´´

²»»¼ ¬± °®±ª» ¬¸¿¬ ¹·ª»² ¬©± »¹®»­­ ¹®±«°­ ÛÙï ¿²¼ ÛÙîô

ÛÙïÌÛÙî ã ò Í«°°±­» ¬¸¿¬ ·¬ ·­ ²±¬ ¬®«» ¿²¼ ´»¬ ¿

ÛÙïÌÛÙîò ̸·­ ³»¿²­ ¬¸¿¬ ¾»­¬ø®¿¼÷æ²»¨¬ ¸±° ã Îï

¿²¼ ¾»­¬ø®¿¼÷æ²»¨¬ ¸±° ã Îî ©¸·½¸ ·­ ¿ ½±²¬®¿¼·½¬·±²­·²½» ¬¸» ¾»­¬ ®±«¬» ·­ «²·¯«»ò

Ô»³³¿ î ß´´ °¿½µ»¬­ ©·¬¸ ¼»­¬·²¿¬·±² ¼ô »²¬»®·²¹ ¿² ßÍ

¿¬ ¬¸» ­¿³» ·²¹®»­­ ®±«¬»® ×® ©·´´ »¨·¬ ¬¸» ßÍ ¿¬ ¬¸» ­¿³»

»¹®»­­ ®±«¬»® Û®ò Í·³·´¿®´§ô °¿½µ»¬­ »¨·¬·²¹ ¿² ßÍ ¿¬ ¬¸»

­¿³» »¹®»­­ °±·²¬ ©·´´ »²¬»® ¬¸» ²»¨¬ ßÍ ¿¬ ¬¸» ­¿³» ·²¹®»­­

°±·²¬ò

Ю±±ºæ ̸·­ ·­ ¿ ¼·®»½¬ ½±²­»¯«»²½» ±º ¬¸» ÞÙÐ ­»´»½¬·±²

°®±½»­­ ¼»­½®·¾»¼ ·² ­»½¬·±² íò ɸ»² ¿² ·²¹®»­­ ®±«¬»® ×® ·²

­±³»ßÍ ½±²­·¼»®­ ¿ °¿½µ»¬ ©·¬¸ ¼»­¬·²¿¬·±² ¼ ·¬ ©·´´ ½¸±±­»

®±«¬» ¾»­¬ø×® å ¼÷ ¿²¼ º±®©¿®¼ ¬¸» °¿½µ»¬ ¬± ¬¸» ®±«¬»® ©·¬¸×Ð ¿¼¼®»­­ ¾»­¬Îø×®å ¼÷æ²»¨¬ ¸±°ò Í·²½» ¾»­¬Îø×® å ¼÷ ·­«²·¯«» ·¬ º±´´±©­ ¬¸¿¬ ¿´´ °¿½µ»¬­ ¿¬ ×® ©·´´ ¾» º±®©¿®¼»¼

¬± ¬¸» ­¿³» »¹®»­­ ®±«¬»®ô ²¿³»´§ ¬¸» ±²» ©·¬¸ ×Ð ¿¼¼®»­­

¾»­¬Îø×®å ¼÷æ²»¨¬ ¸±°ò

̸»±®»³ ï ß´´ °¿½µ»¬­ ±®·¹·²¿¬·²¹ º®±³ ¬¸» ­¿³» »¹®»­­

¹®±«° ©·´´ º±´´±© ¬¸» ­¿³» ßÍ °¿¬¸ ¬± ¬¸» ¼»­¬·²¿¬·±²ò

Ю±±ºæ Ë­·²¹ ´»³³¿ ï ©» °®±ª» ¬¸» ¬¸»±®»³ ¾§ ·²ó

¼«½¬·±²ò ݱ²­·¼»® ¬©± ¿®¾·¬®¿®§ °¿½µ»¬­ °ï ¿²¼ °î ±®·¹ó

·²¿¬·²¹ º®±³ ¬¸» ­¿³» ßÍ ´¿¾»´»¼ È ¿²¼ ¼»­¬·²»¼ ¬± ¬¸»

­¿³» ßÍ ´¿¾»´»¼ Çò ß­­«³» ¬¸¿¬ ¬¸» ¬©± ßÍ °¿¬¸­ º±´ó

´±©»¼ ¾§ ¬¸» °¿½µ»¬­ ¿®»æ Èåßïå ßîå æ æ æ å ß²å Ç ¾§ °ï¿²¼ ÈåÞïå Þîå æ æ æ å Þ³å Ç ¾§ °îò Û¨½»°¬·²¹ ¬¸» ·²·¬·¿´

¿²¼ ¬¸» ´¿­¬ ßÍô ¿­ ¬¸» °¿½µ»¬­ ¹± º®±³ ­±«®½» ¬± ¼»­¬·ó

²¿¬·±² ¬¸»§ »²¬»® »¿½¸ ßÍ »¨¿½¬´§ ±²½» ¿¬ ­±³» ·²¹®»­­

°±·²¬ ¿²¼ »¨·¬ »¿½¸ ßÍ ¿´­± ±²½» ¿¬ ­±³» »¹®»­­ °±·²¬ò Ô»¬

׫ ¿²¼ Û« ¾» ®»­°»½¬·ª»´§ ¬¸» ·²¹®»­­ ¿²¼ »¹®»­­ ®±«¬»®­

«­»¼ ¾§ ¬¸» °¿½µ»¬­ ¬± ¬®¿ª»®­» ßÍ «ò ̸»² ¬¸» °¿¬¸­ º±´ó

´±©»¼ ¾§ ¬¸» ¬©± °¿½µ»¬­ ·² ¬»®³­ ±º ·²¹®»­­ ¿²¼ »¹®»­­

®±«¬»®­ ¿®» Û¨å ×ßï å Ûßï å ×ßî å Ûßî å æ æ æ å ×ß² å Ûß²×Ç ¾§ °ï¿²¼Û¨å ×Þï å ÛÞï å ×Þî å ÛÞî å æ æ æ å ×Þ³ å ÛÞ³×Ç ¾§ °îò Ò±©

¾§ ½±²­¬®«½¬·±² ×ßï ã ×Þï ¾»½¿«­» ®±«¬»® Û¨ ³«­¬ ¸¿ª» ¿­·²¹´» ¾»­¬ ®±«¬» ¬± ¼»­¬·²¿¬·±² ¼ò Ë­·²¹ ´»³³¿ ï ·¬ º±´´±©­

¬¸¿¬ Ûßï ã ÛÞï ò Ò±© ­«°°±­» ¬¸·­ ¬®«» º±® ­¬»° ·ô ²¿³»´§ô×ß· ã ×Þ· ò Ú®±³ ´»³³¿ ï ·¬ º±´´±©­ ¬¸¿¬ Ûß· ã ÛÞ· òÍ·²½» ¾»­¬øÛß· å ¼÷ ã ¾»­¬øÛÞ· å ¼÷ ·­ «²·¯«» ·¬ º±´´±©­ ¬¸¿¬×ß·õï ã ×Þ·õï ò

ìòï Ô±¿¼ Þ¿´¿²½·²¹

׬ ­¸±«´¼ ¾» ­¬®»­­»¼ ¬¸¿¬ ¬¸»±®»³ ï ­¸±©­ ¬¸¿¬ °¿½µ»¬­

±®·¹·²¿¬·²¹ º®±³ ¬¸» ­¿³» »¹®»­­ ¹®±«° °¿­­ ¬¸®±«¹¸ ¬¸»

­¿³» ­»¯«»²½» ±º ßÍ»­ ¾«¬ ¼±»­ ²±¬ ­¿§ ¬¸¿¬ ­¿·¼ °¿½µó

»¬­ º±´´±© ¬¸» ­¿³» ­»¯«»²½» ±º ®±«¬»®­ò Ù·ª»² ¿² ·²¹®»­­

router and destination prefix ¼ ¬¸» ÞÙÐ ¼»½·­·±² °®±½»­­ ¼»ó

¬»®³·²»­ ¬¸» »¹®»­­ ®±«¬»® ¾«¬ ¼±»­ ²±¬ ¼»¬»®³·²» ¸±© ¬± ¹±

º®±³ ¬¸» ·²¹®»­­ ¬± ¬¸» »¹®»­­ ®±«¬»®ò ̸·­ ´¿­¬ ¬¿­µ ·­ ¼±²»

¾§ ¿² ·²¬®¿¼±³¿·² ®±«¬·²¹ °®±¬±½±´ ­«½¸ ¿­ ÑÍÐÚ Åïíà ±®

×Íó×Í ÅíÃò ̸»­» °®±¬±½±´­ ½¸±±­» ¬¸» ­¸±®¬»­¬ °¿¬¸ º®±³

¬¸» ·²¹®»­­ ®±«¬»® ¬± ¬¸» »¹®»­­ ®±«¬»®ô ¾«¬ ±² ³¿²§ ±½½¿ó

­·±²­ ¬¸»®» ½±«´¼ ¾» ³«´¬·°´» ­¸±®¬»­¬ °¿¬¸­ò ײ ­«½¸ ¿ ½¿­»

the router usually evenly distributes the traffic going to a

¹·ª»² ¼»­¬·²¿¬·±² ¼ ±² ¿´´ ´·²µ­ ¬± ¬¸» ­¸±®¬»­¬ °¿¬¸­ô ¿ °®±ó

½»­­ ½¿´´»¼ ´±¿¼ ¾¿´¿²½·²¹ò

Ô±¿¼ ¾¿´¿²½·²¹ ·² ®±«¬»®­ «­«¿´´§ «­»­ ±²» ±º ¬¸®»» ³»¬¸ó

±¼­ ¬± ¼·­¬®·¾«¬» °¿½µ»¬­ ±² ±«¬¹±·²¹ ´·²µ­æ °»® ¼»­¬·²¿¬·±²ô

per flow ±® °»® °¿½µ»¬ò É·¬¸ °»® ¼»­¬·²¿¬·±² ´±¿¼ ¾¿´¿²½·²¹

¿ ®±«¬»® º±®©¿®¼­ ¿´´ °¿½µ»¬­ ¼»­¬·²»¼ ¬± ¬¸» ­¿³» ×Ð ¿¼¼®»­­

¬± ¬¸» ­¿³» ±«¬¹±·²¹ ´·²µò ׬ ·­ ·³°±®¬¿²¬ ¬± ²±¬» ¬¸¿¬ ©¸¿¬

©» ³»¿² ¾§ ¿ ¼»­¬·²¿¬·±² ·­ ¿ °¿®¬·½«´¿® ×Ð ¿¼¼®»­­ º®±³ ¿

prefix and ²±¬ a prefix as we have used the word ¼»­¬·²¿ó

¬·±² ·² ¬¸» ®»­¬ ±º ¬¸» ¬»¨¬ò ß­ ¿² »¨¿³°´»ô ­«°°±­» ¿ ®±«¬»®

Î «­»­ »¹®»­­ ®±«¬»® Î ¬± º±®©¿®¼ °¿½µ»¬­ ¬± ¼»­¬·²¿¬·±²

prefix ¼ ¿²¼ ¬¸¿¬ ¬± ®»¿½¸ Îô Î ¸¿­ ² ³«´¬·°´» »¯«¿´ ½±­¬

°¿¬¸­ò ׬ «­»­ ¿ ¸¿­¸ º«²½¬·±² ¸ø ÷ ©·¬¸ ®¿²¹» Åï æ æ æ ²Ãò ß´´°¿½µ»¬­ ©·¬¸ ¼»­¬·²¿¬·±² ¿¼¼®»­­ ¨ ¼ ©·´´ ¾» º±®©¿®¼»¼

±² ¬¸» ­¿³» ±«¬¹±·²¹ ´·²µ ¸ø¨÷ ©¸·´» °¿½µ»¬­ ©·¬¸ ¼»­¬·²¿ó¬·±² § ¼ ©·´´ ¾» º±®©¿®¼»¼ ¬¸®±«¹¸ ´·²µ ¸ø§÷ò Ѻ ½±«®­»·¬ ·­ °±­­·¾´» ¬¸¿¬ ¸ø¨÷ ã ¸ø§÷ ©·¬¸ ¨ ã §ò É·¬¸ per flow´±¿¼ ¾¿´¿²½·²¹ ¿´´ °¿½µ»¬­ ¸¿ª·²¹ ¬¸» ­¿³» flow identifier

ø×Ð ­±«®½»ô ×Ð ¼»­¬·²¿¬·±²ô °®±¬±½±´ô ­±«®½» °±®¬ô ¼»­¬·²¿¬·±²

°±®¬÷ ©·´´ ¾» º±®©¿®¼»¼ ±² ¬¸» ­¿³» ±«¬¹±·²¹ ·²¬»®º¿½»ò ̸·­

º±®³ ±º ´±¿¼ ¾¿´¿²½·²¹ ·­ ¿´­± ¼±²» «­·²¹ ¿ ¸¿­¸ º«²½¬·±²

but the input to the hash function is the 5 flow identifiers.

The final form of load balancing is °»® °¿½µ»¬ ´±¿¼ ¾¿´¿²½ó

·²¹ ©¸·½¸ ·­ ½±²½»®²»¼ ±²´§ ©·¬¸ µ»»°·²¹ ¿² »ª»² ´±¿¼ ±² ¿

´·²µ­ò ̸·­ º±®³ ±º ´±¿¼ ¾¿´¿²½·²¹ ·­ ²±¬ ©·¼»´§ «­»¼ ¾§ ²»¬ó

©±®µ ±°»®¿¬±®­ ¾»½¿«­» ·¬ ½¿² ½¿«­» °¿½µ»¬ ®»±®¼»®·²¹ ¿²¼

¼»¹®¿¼» ÌÝÐ °»®º±®³¿²½» ÅïìÃò Ó¿²§ ½±³³»®½·¿´ ®±«¬»®­ô

º±® »¨¿³°´» Ý·­½± Åëà ¿²¼ Ö«²·°»® Åêà ®±«¬»®­ô ½¿² ¾» ½±²ó

figured to perform any of the three types of load balancing.

ߺ¬»® ­¬«¼§·²¹ ³±®» ¬¸¿² éððôððð ­±«®½»ó¼»­¬·²¿¬·±²

°¿·®­ ±² ¬¸» ײ¬»®²»¬ô ß«¹«­¬·² »¬ò ¿´ò Åîà º±«²¼ ¬¸¿¬ éðû

±º ¬¸»­» °¿¬¸­ ¬®¿ª»®­» ¿ °»® ¼»­¬·²¿¬·±² ´±¿¼ ¾¿´¿²½»®ô íçû

¬®¿ª»®­» ¿ per flow ´±¿¼ ¾¿´¿²½»® ¿²¼ ±²´§ ïòçû ¿ °»® °¿½µ»¬

´±¿¼ ¾¿´¿²½»®ò Þ¿­»¼ ±² ¬¸»­» ®»­«´¬­ ©» ©·´´ ·¹²±®» °»®

°¿½µ»¬ ´±¿¼ ¾¿´¿²½»®­ º±® ¬¸» ®»­¬ ±º ¬¸·­ °¿°»®ò

ÝÜ

Ú·¹«®» íò п¬¸ Ù®±«°

622

ìòî п¬¸­ Ü·ª»®­·¬§

Ù·ª»² ¿² »¹®»­­ ¹®±«° ÛÙøÎå ¼÷ô ©» ¼·ª·¼» ¬¸» ®±«¬»®´»ª»´ °¿¬¸ º±´´±©»¼ ¾§ ¿ °¿½µ»¬ º®±³ ­±«®½» ­ ÛÙøÎå ¼÷¬± ¼»­¬·²¿¬·±² ¼ ·²¬± ¿² ·²¬»®²¿´ °¿¬¸ ¿²¼ »¨¬»®²¿´ °¿¬¸ò̸» ·²¬»®²¿´ °¿¬¸ is defined as the path taken by the packet

º®±³ ­ ¬± Îô ·ò»ò ©·¬¸·² ¬¸» ßÍ ½±²¬¿·²·²¹ ­ò ̸» »¨¬»®²¿´°¿¬¸ is defined as the path taken by the packet fromÎ ¬± ¼òײ Ú·¹«®» îô ¬¸» °¿¬¸ º®±³ Íï ¬± Ü ½¿² ¾» ¼·ª·¼»¼ ·²¬± ¬©±°¿®¬­æ ¬¸» ·²¬»®²¿´ °¿¬¸ ø·ò»ò ·²¬»®²¿´ ¬± ßÍ È÷ º®±³ Íï ¬±»¹®»­­ ®±«¬»®ß ¿²¼ ¬¸» »¨¬»®²¿´ °¿¬¸ º®±³ »¹®»­­ ®±«¬»®ß¬± ¼»­¬·²¿¬·±²ÜòÚ±´´±©·²¹ ß«¹«­¬·² »¬ò ¿´ò Åîà ©» ½¸¿®¿½¬»®·¦» ¬¸» °¿¬¸­

¼·ª»®­·¬§ ¾»¬©»»² ¿ ­±«®½» ¼»­¬·²¿¬·±² °¿·® «­·²¹ ¬¸» ½±²ó

½»°¬ ±º ¼·¿³±²¼­ò

Definition 2 ß ¼·¿³±²¼ øÜåÝ÷ ·­ ¿ ­«¾¹®¿°¸ ¼»´·³·¬»¼ ¾§¼·ª»®¹»²½» °±·²¬ô Üô º±´´±©»¼ ¾§ ¿ ½±²ª»®¹»²½» °±·²¬ô Ýwith the condition that all flows from source to destination

°¿­­ ¬¸®±«¹¸ ¾±¬¸ °±·²¬­ò

ß² »¨¿³°´» ¼·¿³±²¼ ·­ ­¸±©² ·² Ú·¹«®» íò п½µ»¬­ ¿®®·ªó

·²¹ ¿¬ ¬¸» ¼·ª»®¹»²½» °±·²¬ Ü ½¿² °±¬»²¬·¿´´§ ¾» º±®©¿®¼»¼¬± ¬¸» ½±²ª»®¹»²½» °±·²¬ Ý ¬¸®±«¹¸ ¬¸®»» ¼·ºº»®»²¬ °¿¬¸­òÌ©±³»¬®·½­ ¿®» «­»¼ ¬± ½¸¿®¿½¬»®·¦» ¿ ¼·¿³±²¼ æ ³·²ó©·¼¬¸

¿²¼ ³¿¨ó©·¼¬¸ò ̸» ³·²ó©·¼¬¸ defines the number of link

¼·­¶±·²¬ °¿¬¸­ ¿²¼ ¬¸» ³¿¨ó©·¼¬¸ ½±«²¬­ ¬¸» ¬±¬¿´ ²«³¾»® ±º

¼·ºº»®»²¬ °¿¬¸­ º®±³ ¬¸» ¼·ª»®¹»²½» °±·²¬ ¬± ¬¸» ½±²ª»®¹»²½»

°±·²¬ò ײ ¬¸» »¨¿³°´» ­¸±©² ·² Ú·¹«®» í ¬¸» ¼·¿³±²¼ ¸¿­ ¿

³·²ó©·¼¬¸ãî ¿²¼ ³¿¨ó©·¼¬¸ãíò

É» µ²±© º®±³ ̸»±®»³ ï ·² ­»½¬·±² ì ¬¸¿¬ ¿´´ °¿½µ»¬­

±®·¹·²¿¬·²¹ º®±³ ¬¸» ­¿³» »¹®»­­ ¹®±«° ÛÙøÎå ¼÷ ©·´´ º±´ó´±© ¬¸» ­¿³» ßÍ °¿¬¸ò ̸»®»º±®» ¬¸» ±²´§ ®»¿­±² ¬¸» »¨¬»®ó

²¿´ °¿¬¸­ ±º ¬¸»­» °¿½µ»¬­ ³·¹¸¬ ¼·ª»®¹» ·­ ·º ¬¸»§ »²½±«²¬»®

¿ ¼·¿³±²¼ò ɸ»² ¿ °¿½µ»¬ ¿®®·ª»­ ¿¬ ¬¸» ¼·ª»®¹»²½» °±·²¬

±º ¿ ¼·¿³±²¼ ·¬ ©·´´ ¸¿ª» ³¿¨ó©·¼¬¸ °±­­·¾´» °¿¬¸­ ¬± º±´ó

´±© ¬± ¬¸» ½±²ª»®¹»²½» °±·²¬ò ̸»®»º±®» ¬¸» ¬±¬¿´ ²«³¾»® ±º

°±­­·¾´» °¿¬¸­ º®±³ ¿ ­±«®½» ·² ¬¸» »¹®»­­ ¹®±«° ¬± ¬¸» ¼»­ó

¬·²¿¬·±² ·­ »¯«¿´ ¬± ¬¸» °®±¼«½¬ ±º ¬¸» ³¿¨ó©·¼¬¸ ±º ¿´´ ¼·¿ó

³±²¼­ ¿´±²¹ ¬¸» ßÍ °¿¬¸ò ß½½±®¼·²¹ ¬± ¬¸» ­¬«¼§ ±º Åîà ´»­­

¬¸¿² ïû ±º ¬¸» °¿¬¸­ ¬¸»§ ­¬«¼·»¼ ¸¿ª» ³±®» ¬¸¿² ¬©± ¼·¿ó

³±²¼­ ¿²¼ ¿¾±«¬ ççû ±º ¬¸» ¼·¿³±²¼­ ¸¿ª» ¿ ³¿¨ó©·¼¬¸

less or equal to five. This gives us an estimate for the maxi-

³«³ ²«³¾»® ±º °¿¬¸­ »¯«¿´ ¬± îëò

ìòí л® Ü»­¬·²¿¬·±² Ô±¿¼ Þ¿´¿²½·²¹

Ø¿ª·²¹ ½±²­·¼»®»¼ ¬¸» ³¿¨·³«³ ²«³¾»® ±º °¿¬¸­ ©»

½±²­·¼»® ¬¸» ½¿­» ±º ¿ °»® ¼»­¬·²¿¬·±² ´±¿¼ ¾¿´¿²½»®ò Þ§

definition, a per destination load balancer will forward all

°¿½µ»¬­ ¹±·²¹ ¬± ¬¸» ­¿³» ¼»­¬·²¿¬·±² ±² ¬¸» ­¿³» ±«¬¹±ó

·²¹ ´·²µò Í·²½» ¿´´ °¿½µ»¬­ ±®·¹·²¿¬·²¹ º®±³ ¬¸» ­¿³» »¹®»­­

¹®±«° ÛÙøÎå ¼÷ ¿®» ¹±·²¹ ¬± ¬¸» ­¿³» ¼»­¬·²¿¬·±² ¼ô ©»¿®®·ª» ¿¬ ±²» ±º ¬¸» ³¿·² ®»­«´¬­ ±º ¬¸·­ °¿°»®æ

п½µ»¬­ ±®·¹·²¿¬·²¹ º®±³ ¬¸» ­¿³» »¹®»­­ ¹®±«°

ÛÙøÎå ¼÷ ©·´´ º±´´±© ¬¸» ­¿³» »¨¬»®²¿´ °¿¬¸ ¬± ¼»­¬·²¿¬·±²¼ »ª»² ·² ¬¸» °®»­»²½» ±º ¿ °»® ¼»­¬·²¿¬·±² ´±¿¼ ¾¿´¿²½»®ò

̸·­ ·­ ¿ ­«®°®·­·²¹ º¿½¬ ¹·ª»² ¬¸¿¬ ¿½½±®¼·²¹ ¬± Åîà éðû

±º ¬¸» ­±«®½»ó¼»­¬·²¿¬·±² °¿·®­ ¬¸»§ ½±²­·¼»®»¼ °¿­­ ¬¸®±«¹¸

¿ °»® ¼»­¬·²¿¬·±² ´±¿¼ ¾¿´¿²½»®ò ׬ ·­ ¿´­± ¿ º¿® ®»¿½¸·²¹

®»­«´¬ ¾»½¿«­» ·¬ ³»¿²­ ¬¸¿¬ ·² ¿²§ ¼»º»²­» ¾¿­»¼ ±² ¬¸»

°¿¬¸ º±´´±©»¼ ¾§ °¿½µ»¬­ô ­±«®½»­ ·² ¬¸» ­¿³» »¹®»­­ ¹®±«°

©·´´ ¾» ¿´³±­¬ ·²¼·­¬·²¹«·­¸¿¾´»ò

ìòì л® Ú´±© Ô±¿¼ Þ¿´¿²½·²¹

By definition, a per flow load balancing router will for-

ward all packets with the same flow identifier (IP source,

×Ð ¼»­¬·²¿¬·±²ô°®±¬±½±´ô ­±«®½» °±®¬ô ¿²¼ ¼»­¬·²¿¬·±² °±®¬÷

±² ¬¸» ­¿³» ´·²µò ̸·­ ³»¿²­ ¬¸¿¬ô «²´·µ» ¬¸» ®»­«´¬ ±º ¬¸»

°®»ª·±«­ ­»½¬·±²ô °¿½µ»¬­ ±®·¹·²¿¬·²¹ º®±³ ¬¸» ­¿³» »¹®»­­

¹®±«° ½±«´¼ º±´´±© ¼·ºº»®»²¬ »¨¬»®²¿´ °¿¬¸ò ̸» ²«³¾»® ±º

­«½¸ °¿¬¸­ ·­ »¯«¿´ ¬± ¬¸» °®±¼«½¬ ±º ³¿¨ó©·¼¬¸ ±º ¬¸» ¼·¿ó

³±²¼­ ±² ¬¸» °¿¬¸ô ¿­ ³»²¬·±²»¼ ·² ­»½¬·±² ìòîò ̸» ´±¿¼

¾¿´¿²½·²¹ ®±«¬»® ©·´´ «­» ­±³» ¸¿­¸ º«²½¬·±² ¸ ¿²¼ ·²°«¬to it the 5-tuple flow identifier. An attacker using IP spoof-

·²¹ «­«¿´´§ ½¸¿²¹»­ ¬¸» ×Ð ­±«®½» ¿²¼ ­±«®½» °±®¬ º±® »ª»®§

°¿½µ»¬ ·² ¿ ®¿²¼±³ º¿­¸·±² ¿²¼ ¬®¿²­³·¬­ ¿ ´¿®¹» ¿³±«²¬

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the attacker is using a random value for the flow identifier

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­¿³» ¾¿²¼©·¼¬¸ ±² »¿½¸ °±­­·¾´» °¿¬¸ô ²¿³»´§ Ìã²ò ׺ Ìã²·­ ¼»»³»¼ ¾§ ¬¸» ª·½¬·³ ¿­ ¿² ¿¬¬¿½µ ¬¸»² °¿½µ»¬­ ½±³·²¹

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on path identification will consider the packets originatin¹

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¬¸»­» ®»­«´¬ ©» ¾»´·»ª» ¿ ¾»¬¬»® ¿°°®±¿½¸ ©±«´¼ ¾» ¬± ½±²ó

sider the AS-path traveled by packets as a path identifier.

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λº»®»²½»­

Åïà Ìò ß²¼»®­±²ô Ìò α­½±»ô ¿²¼ Üò É»¬¸»®¿´´ò Ю»ª»²¬·²¹ ·²¬»®ó

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Åëà ݷ­½± ܱ½«³»²¬¿¬·±² �ر© ¼±»­ ´±¿¼ ¾¿´¿²½·²¹ ©±®µá�ò

[6] Juniper, ”Configuring Load-Balance Per-Packet Action,�

º®±³ ¬¸» ÖËÒÑÍ Ý±² ¹«®¿¬·±² Ù«·¼»´·²»ò

[7] Q. Dong, S. Banerjee, M. Adler, and K. Hirata. Efficient

°®±¾¿¾·´·­¬·½ °¿½µ»¬ ³¿®µ·²¹ò ײ ×ÝÒÐô °¿¹»­ íêè�íééò

×ÛÛÛ Ý±³°«¬»® ͱ½·»¬§ô îððëò

Åèà Øò Ú¿®¸¿¬ò Ю±¬»½¬·²¹ ÌÝÐ ­»®ª·½»­ º®±³ ¼»²·¿´ ±º ­»®ª·½»

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©±®µ­¸±° ±² Ô¿®¹»ó­½¿´» ¿¬¬¿½µ ¼»º»²­»ô °¿¹»­ ïëë�ïêðô

îððêò

[9] M. T. Goodrich. Efficient packet marking for large-scale ×Ð

¬®¿½»¾¿½µò ײ ÝÝÍ ùðîæ Ю±½»»¼·²¹­ ±º ¬¸» 笸 ßÝÓ ½±²ó

º»®»²½» ±² ݱ³°«¬»® ¿²¼ ½±³³«²·½¿¬·±²­ ­»½«®·¬§ô °¿¹»­

ïïé�ïîêô Ò»© DZ®µô ÒÇô ËÍßô îððîò ßÝÓ Ð®»­­ò

[10] T. G. Griffin, F. B. Shepherd, and G. Wilfong. The stable

°¿¬¸­ °®±¾´»³ ¿²¼ ·²¬»®¼±³¿·² ®±«¬·²¹ò ×ÛÛÛñßÝÓ Ì®¿²­ò

Ò»¬©òô ïðøî÷æîíî�îìíô îððîò

Åïïà Þò Ø¿´¿¾·ò ײ¬»®²»¬ ᫬·²¹ ß®½¸·¬»½¬«®»­ò Ý·­½± Ю»­­ô

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²·¿´ ±º ­»®ª·½» ¿½¬·ª·¬§ò ײ Ю±½»»¼·²¹­ ±º ¬¸» ï𬸠ËÍÛÒ×È

Í»½«®·¬§ ͧ³°±­·«³ô îððïò

Åïíà Öò Ó±§ò ÑÍÐÚ Ê»®­·±² îò ÎÚÝ îíîèô ïççèò

Åïìà Êò п¨­±²ò Û²¼ó¬±ó»²¼ ®±«¬·²¹ ¾»¸¿ª·±® ·² ¬¸» ·²¬»®²»¬ò Í×Ùó

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Åïëà Üò ͱ²¹ ¿²¼ ßò л®®·¹ò ß¼ª¿²½»¼ ¿²¼ ¿«¬¸»²¬·½¿¬»¼ ³¿®µó

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ÚÑÝÑÓÓòô îððïò

Åïêà Öò ͬ»©¿®¬ò ÞÙÐìæײ¬»®óܱ³¿·² ᫬·²¹ ײ ¬¸» ײ¬»®²»¬ò

ß¼¼·­±²óÉ»­´»§ô ïçççò

Åïéà ßò Ç¿¿®ô ßò л®®·¹ô ¿²¼ Üò ͱ²¹ò Í·ººæ ß ­¬¿¬»´»­­ ·²¬»®²»¬

flow filter to mitigate DDoS flooding attacks. In Ю±½»»¼ó

·²¹­ ±º ̸» ×ÛÛÛ Í§³°±­·«³ ±² Í»½«®·¬§ ¿²¼ Ю·ª¿½§ô °¿¹»­

ïíð�ïìíô îððìò

Åïèà ßò Ç¿¿®ô ßò л®®·¹ô ¿²¼ Üò ͱ²¹ò Ú×Ìæ Ú¿­¬ ײ¬»®²»¬ ¬®¿½»ó

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Åïçà ßò Ç¿¿®ô ßò л®®·¹ô ¿²¼ Üò ͱ²¹ò ͬ¿½µ°·æ Ò»© °¿½µ»¬ ³¿®µó

ing and filtering mechanisms for DDoS and IP spoofing de-

º»²­»ò Í»´»½¬»¼ ß®»¿­ ·² ݱ³³«²·½¿¬·±²­ô ×ÛÛÛ Ö±«®²¿´ ±²ô

îìøïð÷æïèëí�ïèêíô îððêò

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