域间路由系统是互联网的核心基础设施,由BGP协议的信任缺陷带来的域间路由可信性问题为互联网的稳定运行和健康发展带来了诸多隐患,导致前缀劫持、路径篡改、路由泄露等安全事件频发。然而,在具有非对称的自治结构、错综复杂的商业关系、自由制定的路由策略的域间路由系统中建立信任与协同验证是一个极富挑战性的问题。现有基于公钥基础设施的可信域间路由解决方案普遍存在管理集中、信任垄断的潜在风险。运用区块链解决域间路由可信性问题具有去中心化、防篡改、可追溯的天然优势,但当前相关研究仍处于探索阶段,大都关注于域间资源管理,缺乏对协同激励、策略安全等方面的研究。因此,本文从信任维护、资源可信、行为可控、协约遵守等方面开展基于区块链的域间路由可信性关键技术研究,主要工作与贡献包括以下五个方面:1.提出建立基于区块链的自治域信任覆盖网络解决域间路由可信性问题的研究思路针对域间路由系统在控制平面的信任缺失问题,通过分析域间路由安全威胁,揭示了域间路由系统控制平面的信任缺失问题是其安全脆弱性的内在原因,进而从建立域间信任与协作的角度将可信域间路由的内涵明确为信任维护、资源可信、行为可控、协约遵守四个方面;在深入分析现有基于区块链的域间路由可信性研究的基础上,提出运用区块链解决域间路由可信性问题的研究思路:建立基于区块链的自治域信任覆盖网络,共同维护互联网数字号码、策略期望和路由状态的全局一致性视图,以跨域协同方式实现信誉评价、路由认证和行为监管。2.提出一种基于自治域协同的域间路由信誉模型针对现有信誉模型无法在本地域间路由信息不完整条件下从全局视角准确评价自治域信誉的问题,提出一种基于自治域协同的域间路由信誉模型。通过分析自治域路由行为统计特征,建立基于贝叶斯后验概率分析的自治域信誉量化指标,用于对目标自治域进行本地信誉评价;通过分析BGP现网数据,发现自治域连接度数与其本地路由信息完整程度呈正相关的规律,据此设计基于自治域协同的信誉加权聚合算法,以进行目标自治域的全局信誉评价计算;根据合法与恶意自治域在时间维度上的行为模式差异,设计信誉动态更新方法,可对连续恶意行为的自治域进行惩罚。基于2015年Airtel前缀劫持事件真实数据开展实验,以全局信誉值为基准,该模型的信誉聚合准确率为95.5%,较已有模型准确率可提高22.7%以上。实验结果表明,该模型能够捕捉自治域处于正常/异常不同时段行为的细微变化并在局部视角下实现接近全局的信誉评价,可用于可信域间路由方案有效性评估,并为区块链信任覆盖网络节点监管提供依据。3.提出一种基于联盟链的域间路由认证方案针对现有基于区块链的路由认证方案资源同步不及时、策略检查功能缺失等问题,提出一种基于联盟链的域间路由认证方案。通过将联盟链作为分布式、防篡改和可追溯的公共账本,构建了互联网数字号码资源分配及自治域拓扑关系的全局一致性视图,支持参与自治域节点基于链上智能合约交换和共享路由认证所需的资源与拓扑信息,并进行路由源认证、AS路径验证和无谷底符合性检查。通过模拟互联网资源分配/下发过程进行初始化性能测试,并基于2015 Airtel前缀劫持事件及2017谷歌路由泄露事件的真实数据开展验证实验,该方案平均每秒可处理6.62个ASN或IP前缀分配/下发交易,能够在500毫秒内完成6跳以内的BGP路由更新消息的验证,识别前缀劫持、路径伪造和违反无谷底原则的异常路由。实验结果表明,该方案可在不改变现有域间路由框架、满足域间路由性能需求的前提下,实现轻量高效的路由认证。4.提出一种基于链上信息隐私共享的域间路由策略符合性验证方法针对现有策略符合性验证方法无法满足自治域对本地路由策略自主配置与隐私保护双重需求的问题,提出一种基于链上信息隐私共享的域间路由策略符合性验证方法。通过将区块链作为信任背书,以安全和隐私的方式在链上发布与交互路由策略期望;通过生成路由更新对应的路由证明以保证路由传播的真实性,从而以多方协同的方式对路由传播过程中的路由策略符合性进行验证。基于2019年Cloudfare路由泄露事件的真实数据,并在不同部署比例下开展实验与分析,当以80%的比例在顶层AS中部署时,该方法对策略违规路由传播的抑制比例可达到87.9%以上,且检查时间在毫秒级。实验结果表明,该方法可在不泄露自治域策略隐私的情况下进行可追溯的路由传播出站策略符合性验证,在局部部署场景下也具有显著的策略违规路由抑制能力。5.提出一种基于路由状态因果链的域间路由不稳定溯源检测方法针对现有路由不稳定溯源检测方法中检测时间受限于路由更新时延、溯源信息可能被篡改的问题,提出一种基于路由状态因果链的域间路由不稳定溯源检测方法。通过分析路由状态间存在的因果关系,定义能够刻画路由状态及其转移过程的路由状态变更标识,将其随路由更新传播发布并存储于区块链,从而构建路由状态因果链;通过分析本地路由状态因果链判断路由不稳定类型,追溯失效链路或策略冲突AS序列,完成路由不稳定的溯源检测。本文从理论上证明了该方法能够追溯导致收敛延迟的失效链路和导致路由振荡的策略冲突AS序列,并基于Quagga软件路由器在经典拓扑中进行验证,理论分析和实验结果表明,该方法可在不改变BGP协议的前提下及时检测策略与拓扑动态变化导致的路由不稳定现象并确定其根源。