当前课程知识点：计算机网络技术 > 第三章 IP协议与下一代Internet研究 > 3.1 网络层与IP协议的演变与发展 > 3.1 网络层与IP协议的演变与发展
第3章
IP协议与下一代
互联网研究
本章
本章主要讨论互联网的核心技术
网络层、IP协议、新一代互联网技术
在比较IPv4与IPv6协议特点的基础上
系统地讨论IPv6协议的基本内容
路由技术、路由器硬件与软件技术
以及可编程与可重构路由器技术
软件定义网络SDN技术
先看第一节IP协议的演变与发展
网络层通过路由选择算法
为IP分组从源主机到目的主机
选择一条合适的传输路径
为传输层端—端数据传输提供服务
IP协议是支撑Internet运行的基础
也是Internet的核心协议之一
因此经常将Internet网络称为IP网络
IP协议的特点
IP协议是一种无连接、不可靠的分组传送服务的协议
也即是只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务
每一个分组 即IP数据报
独立发送
与其前后的分组无关
不进行编号
网络层不提供服务质量的承诺
即所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序
也就是不按序到达终点
当然也不保证分组传送的时限
如果主机即端系统中的
进程之间的通信需要是可靠的
那么就由网络的主机中的运输层负责可靠交付
包括差错处理、流量控制等
采用这种设计思路的好处是
网络的造价大大降低
运行方式灵活能够适应多种应用
互连网能够发展到今日的规模
充分证明了当初采用这种设计思路的正确性
IP协议的作用就是要保证分组
从一个路由器到另一个路由器
通过多跳路径从源主机到达目的主机
因此IP协议是针对源主机-路由器
路由器-路由器、路由器-目的主机之间的
数据传输的点-点线路的网络层通信协议
IP协议需要屏蔽互联的网络在数据链路层
物理层协议与实现技术上的差异
它将结构不同的数据帧
按统一的分组格式封装起来向传输层提供格式一致的IP分组
如何认识IP协议的发展与演变
最早描述IPv4协议的文档RFC791出现在1981年
那个时候互联网的规模很小
计算机网络主要用于连接科研部门的计算机
以及部分参与ARPANET研究的大学计算机系统
在这样的背景下产生的IPv4 协议不可能适应以后互联网大规模的扩张
修改和完善是必然的
伴随着互联网规模的扩大和应用的扩展
IPv4 协议也一直处于不断补充、完善之中
但是IPv4 协议的主要内容一直没有发生任何实质性的改变
实践证明IPv4协议是健壮的、易于实现的并且具有很好的可操作性
IPv4协议已经通过了因特网从一个小型的科研教育网络发展到
今天这样的全球性、大规模、网际网的考验
这些都说明了IPv4协议的设计是成功的
IPV4协议的局限性
主要体现在它的地址空间的限制
缺乏对服务质量QoS
移动性与安全性的支持
节点配置过程复杂
在IPV4协议的发展过程中
对于分组结构与分组头结构的规定一直保留下来没有改变
而改进的部分有IP地址的处理方法
分组交付的路由算法与路由协议
以及如何提高协议的可靠性
可管理性、服务质量与安全性等几个方面
此图描述了从IPv4协议向
IPv6协议发展与演变的过程
最初的IPv4协议只包括图中虚线所示的内容
随着IPv4协议的应用与因特网规模的扩大
研究人员针对暴露的问题不断“打补丁”完善IPv4协议
当因特网规模发展到一定程度时局部的修改已显得无济于事
人们不得不期待着研究一种新的网络层协议
去解决IPv4协议面临的所有困难
这个新的协议就是IPv6协议
同时基于IPv6的下一代路由器
下一代互联网的体系结构的研究也提上了日程
也预示着以IPv6为标志的下一代互联网时代的到来
IPv6协议特点有哪些特点呢
一个是采用了一种新的格式
可以最大程度地减少转发路由器
对IP报头的处理开销
这后面我们会做详细的介绍
再一个是巨大的地址空间
IPv6地址长度定为128位
可以提供多达超过3.4乘以10的38次方个IPv6地址
还有有效的分析寻址与路由结构
有状态和无状态的地址自动配置
内置的安全性IPSec协议在IPv4中是可选的而在IPv6中是必备的组成部分
还有可更好地支持QoS服务
等等这些特点
向IPv6过渡的难度
我们在看到IPv6技术的优点与发展趋势的同时
也必须正视从IPv4向IPv6过渡中存在的困难
这些困难既表现在技术方面又表现在经济方面
因为现在的IPv4网络运行稳定
从网络设备制造商、网络运营商
到操作系统、网络应用软件开发商的整个产业链
都正处于可以从IPv4网络中稳定获益的阶段
构建新的IPv6网络环境投资大、建设周期长、成本回收困难
由于IPv6网管与安全产品不足
IPv6网络安全性也期待加强
同时目前尚没有足够的业务需求促使网络运营商投入巨资
大规模建设IPv6网络
美国长期处于信息技术领先地位拥有大量的IPv4地址资源与网络设备
它并不急于向IPv6过渡
恰恰是中国 韩国等亚太地区国家
以及欧洲各国受到IP地址的限制
需要抓住IPv6发展的机遇
发展具有自主知识产权的信息技术与信息产业
尽管目前从IPv4向IPv6过渡显得非常艰难
但是有一点已经形成了共识
那就是无论有多少困难
从IPv4向IPv6过渡
已经是大势所趋
那下一代互联网特点有哪些
在IPv6协议的基础上
组建的下一代互联网的主要特点有
继续保持IP协议“开放”、“简单”、“共享”的特点
通过建立完备的安全体系
保证网络传输数据的真实性与可溯源
向用户提供可信，可控，可管的网络通信平台
实现任何人、任何物
任何时间、任何地点
任何应用与任何系统的人与人
人与物、物与物的通信
-1.1 计算机网络的发展历程
--计算机的发展
-1.2 从计算机网络到互联网
-1.3 从互联网到移动互联网
-1.4 从移动互联网到物联网
-1.5-1.7 深入认识计算机网络结构、网络安全、互联网的成功经验
--1.5-1.7 深入认识计算机网络结构、网络安全、互联网的成功经验
-第一章 作业
-2.1 传输网的基本概念
-2.2 广域网技术研究与发展
-2.3 城域网技术研究与发展
-2.4 局域网技术研究与发展
-2.5 个人区域网研究与发展
-2.6 个人区域网研究与发展
-2.7-2.8 3G/4G与M2M工作模式、传输网两个融合的发展趋势
--2.7-2.8 3G/4G与M2M工作模式、传输网两个融合的发展趋势
-第二章 作业
-3.1 网络层与IP协议的演变与发展
-3.2 IPv4与IPv6协议
-3.3 路由技术的研究与发展
-3.4 QoSR与RSVP、DiffServ与MPLS
-3.5 IPv4向IPv6过渡
-3.6 路由器技术的研究与发展
-3.7 下一代互联网体系结构的研究
-第三章 作业
-4.1 网络环境中分布式进程通信
-4.2 传输层的基本功能
-4.3 传输控制协议
-4.4 用户数据报协议
-4.5 实时传输协议RTP/RTCP
-4.6. 容迟网技术的研究
-第四章 作业
-5.1 Internet应用发展与应用层协议分类
-5.2 P2P网络的主要类型
-5.3 基于P2P的网络应用
-6.1 移动互联网的概念
--第6章-移动互联网与移动IP - 6.1-6.2-PPT
-6.2 移动IP
-6.3 移动IPv4的基本工作原理
--第6章-移动互联网与移动IP - 6.3-6.4-PPT
-6.4 移动IPv6协议
-第五-六章 作业
-7.1 网联网的概念
-7.2 物联网的体系结构
-7.3 物联网的ONS 服务
-7.4 车联网VANET的基本概念
-7.5 车联网VANET的协议标准
-第七章 作业
