3.7 下一代互联网体系结构的研究在线视频

第七节

下一代互联网体系结构研究

前面我们学习了当前互联网的体系结构

这一节简单介绍下一代互联网体系结构

基于前面的讨论可以总结出目前

互联网体系结构的主要特点

主要表现为以下几点

新一代互联网体系结构研究的技术路线基本上可以分为两种

改良式和革命式。

改良式又称为增量式和进化式的研究思路

其核心是针对现有的互联网体系结构存在的问题进行增量式修补

目前正在按这种思想开展的研究与应用主要有以下几个方面

如缓解路由表膨胀的位置 身份分离LISP技术

提高流媒体服务质量的内容分发CDN技术

扩展路由器功能的可编程

重构与软件定义网络SDN技术

在IPv6的基础上研发新一代互联网

支持移动计算的Mobile IP技术

提高网络层协议安全性的IPSec技术

另一个思路就是革命式

革命式的主导思想是突破已有的技术限制

放弃现有互联网的体系结构与协议体系

重新设计全新的一代互联网体系结构

从根本上解决当前存在的问题

最有代表性的研究主要是美国的新体系结构NewArch

全球网络创新环境GENI

未来互联网研究与试验FIRE

中国的下一代互联网CNGI

欧盟的G?ANT与TEIN2

以及美国的Internet2

主动网络技术研究

主动网络是一种允许用户对网络中间节点

包括路由器交换机进行编程的新型网络

主动网络由两种节点组成

传统网络节点和具有智能的主动节点

主动网络的设计思想是将程序嵌入到分组中随着分组在网络上传输

携带程序代码的分组称为主动分组或者是封装包

“封装”是将代码与数据分组捆绑在一起发送

主动节点组成一个可编程的虚拟网络 当网络中间节点出现故障时

它能主动的绕过故障节点 寻找最佳的路径

主动网络具有自我复制、自我再生、自我控制和自我保护的能力

与传统网络的最大区别是

传统网络的工作模式是直接对分组进行存储-转发

而主动网络的工作模式是存储-计算-转发

它将设计的重点放在如何使网络能够自动地增加新的服务功能

自适应的提高网络服务质量上

这方面的研究包括美国MIT提出的ANTS与ActiveWare主动网络体系结构

Pennsylvania大学提出的基于可编程SwitchWare交换机方案的主动网络原型系统

并设计了可编程主动网络语言PLAN

ALIEN也是Pennsylvania大学在1998年研发的广义计算模型的主动网络

以及编写的安全主动网络环境SANE

再看一下软件定义网络SDN技术

SDN技术是新一代互联网体系结构

核心技术是基于流的转发和中心路由控制

数据通过流转发每个数据分组都属于某个流

一个流类似于一条端-端的虚电路

路由器不负责管理流的状态

而是由一个集中的控制节点管理维护实现了数据平面和控制平面的分离

SDN将传统路由器控制与转发的机构划分为如图所示的应用

控制和转发的三层结构

支持AND的三大核心机制是

基于流的分组转发机制

基于中心控制的路由机制

面向应用的编程机制

Internet2

1996年10月美国政府宣布启动

“下一代互联网”(NGI)研究计划时明确指出其目的是

研究21世纪计算机网络的基本理论构建新一代的互联网体系结构

为美国教育与科研提供先进的信息基础设施

保证美国在科学与经济领域的竞争力

NGI研究计划的提出与Internet2的问世引起了世界各国的重视

基于IPv6的全球下一代Internet试验网发展迅速

随后加拿大，欧盟、日本等一些国家和组织也相继启动了

下一代互联网研究计划

1996年美国34所大学联合发起建设Internet2

并于1998年成立了100所大学组成的非营利UCAID组织

专门从事Internet2研究计划

核心任务是开发先进的网络技术

提供一个现有互联网无法提供的先进性高性能网络基础设施

测试与研究的实验平台

Internet2的主干网

采用IPv4与IPv6双栈结构

主干带宽已经达到100Gbps

未来的总带宽可扩展到8.8Tbps

Internet2主干网拓扑结构如图所示

再一个是泛欧洲学术主干网

是2000年开始建设的由欧盟和30个代表欧洲国家的

学术网共同合作的下一代互联网项目

其主干网的速率达到10Gbps

包括25个核心节点

44个路由节点

光纤总长度达到1.2万公里

TEIN2是欧洲与亚洲学术合作网项目

核心节点包括北京、香港、新加坡、东京

在北京和新加坡分别与欧洲的哥本哈根和法兰克福实现高速互联

总计带宽达3*622Mbps

东京与北美实现了10Gbps的互联

中国下一代互联网示范工程CNGI项目是我国国家级的战略项目

于2003年启动 主要目的是以IPv6为核心

搭建下一代互联网的试验平台

取得了四项技术突破

一是成为世界上第一个纯IPv6网

第二是开创性的提出IPv6源地址认证互连体系结构

第三是首次提出IPv4 over IPv6的过渡技术

第四是首次在主干网大规模应用国产IPv6路由器

下一代互联网体系结构

革命式的新一代互联网体系结构的研究

需要从创新性 灵活性与安全性的角度出发

在网络理论与平台上重新思考对互联网体系结构的设计

因此这是一个极富挑战性的研究课题

已经引起了世界各国网络科学家的高度重视

NewArch、GENI、FIND是美国较早启动的

针对未来网络体系结构的研究计划

这里不具体介绍

最后一个FIA是2010年

美国国家自然科学基金委员会NSF设立的未来互联网体系结构研究计划

FIA的研究技术路线是在FIND项目研究的基础上

采用革命性思路进一步深化互联网体系结构、原型开发与评测方法的研究

并将当前研究的成果融合在一个整体结构之中

FIA资助了右边这4个项目