新一代英特網(wǎng)相關(guān)技術(shù)

1、-. z新一代英特網(wǎng)協(xié)議與技術(shù)【光英特網(wǎng)】【量子英特網(wǎng)】【語(yǔ)義網(wǎng)】【全息網(wǎng)】因特網(wǎng)在美國(guó)的開(kāi)展速度最快,因此美國(guó)人最早感受到了第一代網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及技術(shù)的種種不方便之處，下一代因特網(wǎng)的設(shè)想于是出爐。1996年10月，美國(guó)總統(tǒng)克林頓宣布啟動(dòng)下一代因特網(wǎng)研究方案，目前，這一研發(fā)工作已經(jīng)取得明顯進(jìn)展。下一代因特網(wǎng)開(kāi)發(fā)包括三個(gè)主要方案，即美國(guó)政府的下一代因特網(wǎng)研究方案、美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的超高帶寬網(wǎng)絡(luò)效勞和美國(guó)170所大學(xué)聯(lián)合進(jìn)展的第二代因特網(wǎng)研究方案。美國(guó)政府的下一代因特網(wǎng)方案，在美國(guó)國(guó)家科學(xué)和技術(shù)委員會(huì)的框架進(jìn)展協(xié)調(diào)，高級(jí)戰(zhàn)略由方案、信息和通信委員會(huì)提出，大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)工作組提出實(shí)施戰(zhàn)略。根據(jù)這一方案，到2

2、002年，將由連接10個(gè)點(diǎn)的超高性能試驗(yàn)網(wǎng)進(jìn)展高級(jí)應(yīng)用試驗(yàn)。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的超高帶寬網(wǎng)絡(luò)效勞始于1995年4月，當(dāng)時(shí)連接了5個(gè)超級(jí)計(jì)算機(jī)中心。到1997年，該基金會(huì)已經(jīng)擁有14000英里的OC12鏈路，1999年底建立了100多個(gè)國(guó)連接點(diǎn)和20個(gè)國(guó)際連接點(diǎn)，今年，該網(wǎng)絡(luò)的主干速率將升級(jí)到OC48。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的網(wǎng)絡(luò)效勞開(kāi)場(chǎng)后，美國(guó)170所大學(xué)一致同意在新一代網(wǎng)上共享網(wǎng)絡(luò)資源，于是制定出第二代因特網(wǎng)研究方案。這個(gè)方案將采用新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，但是，它并不是要取代現(xiàn)有的因特網(wǎng)，也不是為普通用戶建立一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)。參與研究的大學(xué)需預(yù)先支付50萬(wàn)美元將其WAN升級(jí)，每年向中央小組支付25000美元

3、的協(xié)調(diào)費(fèi)。目前，美國(guó)政府的下一代因特網(wǎng)方案、美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的網(wǎng)絡(luò)效勞、美國(guó)170所大學(xué)的第二代因特網(wǎng)方案三者之間相互聯(lián)系，國(guó)家科學(xué)基金會(huì)為第二代因特網(wǎng)方案提供主干網(wǎng)效勞，兩者又參與美國(guó)政府的下一代因特網(wǎng)方案中關(guān)于教育領(lǐng)域的*些工程。實(shí)際上，第二代因特網(wǎng)被認(rèn)為是完成下一代因特網(wǎng)方案的第一個(gè)目標(biāo)，即連接100所一流大學(xué)，并開(kāi)發(fā)下一代網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。美國(guó)1996年啟動(dòng)下一代因特網(wǎng)：1998年4月中國(guó)建立國(guó)第一個(gè)IPv6試驗(yàn)網(wǎng)；2000年9月在清華大學(xué)建成中國(guó)第一個(gè)下一代因特網(wǎng)交換中心DRAGONTAP；2001年3月，首次實(shí)現(xiàn)了與國(guó)際下一代因特網(wǎng)INTERNET2的互連； 2004年第一個(gè)IPv6全國(guó)

4、主干網(wǎng)CERNET2試驗(yàn)網(wǎng)開(kāi)通。從協(xié)議角度看，下一代因特網(wǎng)是基于IPv6的因特網(wǎng)；從應(yīng)用的角度看下一代因特網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)；從資源角度看，下一代因特網(wǎng)是網(wǎng)格；沉著角度看，下一代萬(wàn)維網(wǎng)是語(yǔ)義萬(wàn)維網(wǎng)或語(yǔ)義網(wǎng)；從帶寬角度看，下一代因特網(wǎng)是寬帶因特網(wǎng)或高速因特網(wǎng)；從移動(dòng)角度看，下一代因特網(wǎng)是寬帶移動(dòng)因特網(wǎng)。下一代因特網(wǎng)將不僅僅是一個(gè)的集合，而是一個(gè)應(yīng)用和信息發(fā)布的全球性計(jì)算平臺(tái)，家庭中的每一個(gè)物件都將可能分配一個(gè)IP地址，一切都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)調(diào)控，下一代因特網(wǎng)還是一類社會(huì)概念的因特網(wǎng)，互聯(lián)的不僅是終端PC、手機(jī)等，而且是真實(shí)的社會(huì)需要。從另一個(gè)角度來(lái)說(shuō)，下一代因特網(wǎng)是一個(gè)無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)。 圖： 新一代網(wǎng)絡(luò)示

5、意圖下一代因特網(wǎng)主要有以下特征： 更大。采用IPv6協(xié)議，非常大的地址空間。網(wǎng)絡(luò)規(guī)模將更大，接入網(wǎng)絡(luò)的終端種類和數(shù)量更多，實(shí)現(xiàn)人與物、物與物的對(duì)話，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用更廣泛。 更快。一是速度更快，；二是采用端到端的無(wú)障礙傳輸，節(jié)點(diǎn)更少，效率更高。 更平安?？蛇M(jìn)展網(wǎng)絡(luò)對(duì)象識(shí)別、身份認(rèn)證和授權(quán)，具有數(shù)據(jù)加密和完整性，保證對(duì)黑客、病毒攻擊更有據(jù)可查。 更及時(shí)。 更方便。人們可以隨時(shí)、隨地、用任何一種方式高速上網(wǎng)，任何可能的東西都會(huì)成為網(wǎng)絡(luò)化生活的一局部。 更容易管理。 更有效下一代因特網(wǎng)有以下典型應(yīng)用。 計(jì)算網(wǎng)格、數(shù)據(jù)網(wǎng)格：大規(guī)?？茖W(xué)計(jì)算。 大規(guī)模點(diǎn)到點(diǎn)的視頻通信。 無(wú)線/移動(dòng)應(yīng)用：智能交通。 大規(guī)模視頻會(huì)議

6、、高清晰度電視。 環(huán)境監(jiān)測(cè)、地震監(jiān)測(cè)。 遠(yuǎn)程儀器控制、虛擬實(shí)驗(yàn)室。 遠(yuǎn)程教育、數(shù)字圖書(shū)館。 遠(yuǎn)程醫(yī)療。當(dāng)今的新一代網(wǎng)絡(luò)，主要依靠以下幾個(gè)方面，也就是主要的當(dāng)今幾個(gè)開(kāi)展發(fā)面：光英特網(wǎng)量子英特網(wǎng)語(yǔ)義網(wǎng)全息網(wǎng)光英特網(wǎng)光因特網(wǎng)也稱光IP網(wǎng)或IP over DWDM。簡(jiǎn)而言之，直接在光上運(yùn)行的因特網(wǎng)就是光因特網(wǎng)。 其根本原理和工作方式是：在發(fā)送端，將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)組合復(fù)用送入一根光纖中傳輸；在接收端，又將組合波長(zhǎng)的光信號(hào)分開(kāi)解復(fù)用，并做進(jìn)一步的處理，恢復(fù)出原信號(hào)后送入不同的終端。光英特網(wǎng)具有以下優(yōu)點(diǎn)： 可以適應(yīng)IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不對(duì)稱性，不同波長(zhǎng)上的數(shù)據(jù)速率可以不同。 充分利用光纖的帶寬資源。 對(duì)傳輸碼率

7、、數(shù)據(jù)格式及調(diào)制方式透明。 與現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)兼容，還可以支持未來(lái)的寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)升級(jí)。 光纖環(huán)的兩側(cè)都能使用，使路由可獲得全部帶寬，也不會(huì)有分組喪失。 不會(huì)引起抖動(dòng)、時(shí)延或分組喪失。而其所具有的缺點(diǎn)就是： 目前，還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)化。一般取193.1THz為參考頻率，間隔取100GHz。 WDM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理應(yīng)與其傳輸信號(hào)的網(wǎng)管別離。導(dǎo)致WDM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理還不成熟。 光英特網(wǎng)所具有的這種構(gòu)造具有： 靠WDM波長(zhǎng)配置，光因特網(wǎng)業(yè)務(wù)量工程設(shè)計(jì)可以與非對(duì)稱的因特網(wǎng)業(yè)務(wù)量相匹配。 可利用光纖環(huán)保護(hù)光纖上的空閑帶寬來(lái)吸收突發(fā)業(yè)務(wù)量。 光因特網(wǎng)可以在IP層上實(shí)現(xiàn)不同的恢復(fù)。 利用工作光纖和保護(hù)光纖可以配

8、置直通波長(zhǎng)或旁路波長(zhǎng)。量子英特網(wǎng)在傳統(tǒng)因特網(wǎng)的根底上，科學(xué)家們提出建立了一種新奇的網(wǎng)絡(luò)，它能夠傳輸宇宙間最奇特的物質(zhì)，其傳送速度無(wú)與倫比，其計(jì)算速度是超乎尋常的，這種網(wǎng)絡(luò)叫量子因特網(wǎng)，這種奇特的物質(zhì)稱為纏結(jié)信息。量子英特網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)在于， 1存儲(chǔ)量大及并行計(jì)算3個(gè)量子比特可以存儲(chǔ)8個(gè)狀態(tài)。 300個(gè)量子比特可存儲(chǔ)的狀態(tài)是2的300次方，相當(dāng)于整個(gè)宇宙中的原子數(shù)。2性強(qiáng)，已經(jīng)觀察到了光子的隱形傳輸。它可以用來(lái)開(kāi)發(fā)通信。解決量子信息奇特的脆弱性的測(cè)量問(wèn)題。 解決量子的消相干問(wèn)題是取得突破的關(guān)鍵。經(jīng)典信息論是0和1組成的序列，通過(guò)改變導(dǎo)線上的電壓可以實(shí)現(xiàn)這種序列編碼。量子粒子如光子在同一時(shí)間有兩種或多種

9、存在狀態(tài)。 纏結(jié)將會(huì)給未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)通信帶來(lái)巨大的變化。量子隱形傳送，目前發(fā)現(xiàn)量子因特網(wǎng)至少可將信道容量提高一倍。研究人員開(kāi)場(chǎng)研究粒子3重纏結(jié)和4重纏， 最近，研究人員對(duì)量子纏結(jié)狀態(tài)的脆弱性問(wèn)題提出了完善的解決方案，其解決方案是利用執(zhí)行量子計(jì)算的軟件保護(hù)量子信息，使量子信息不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。1997年奧地利的因斯布魯克大學(xué)的研究人員提出了第一個(gè)量子因特網(wǎng)方案，2000年3月美國(guó)麻省理工學(xué)院和馬薩諸塞州林肯空軍研究室的研究人員提出了更加接近實(shí)現(xiàn)量子因特網(wǎng)的設(shè)想。麻省理工學(xué)院發(fā)布了建立量子因特網(wǎng)的詳細(xì)方案，提出了許多基于有序量子點(diǎn)，納米構(gòu)造或量子原胞機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)量子網(wǎng)絡(luò)或量子邏輯門(mén)的方案。語(yǔ)義網(wǎng)語(yǔ)義原意是指詞

10、語(yǔ)的意義，所謂語(yǔ)義網(wǎng)，通俗地說(shuō)，是按照能表達(dá)網(wǎng)頁(yè)容的詞語(yǔ)起來(lái)的全球信息網(wǎng)，或者說(shuō)是用機(jī)器很容易理解和處理的方式起來(lái)的全球數(shù)據(jù)庫(kù)。TimBerners-Lee認(rèn)為，語(yǔ)義網(wǎng)并非一個(gè)完全不同的萬(wàn)維網(wǎng)，而是現(xiàn)在萬(wàn)維網(wǎng)的一個(gè)延伸，是將現(xiàn)行萬(wàn)維網(wǎng)上的信息加以明確的語(yǔ)義定義，更利于人機(jī)之間的合作。 簡(jiǎn)單地說(shuō)，語(yǔ)義網(wǎng)是第三代Web，是一種能理解人類語(yǔ)言，根據(jù)語(yǔ)義進(jìn)展判斷的智能網(wǎng)絡(luò)，它提供諸如信息代理、搜索代理、信息過(guò)濾、信息共享、再利用等智能效勞。在語(yǔ)義網(wǎng)上連接的每一部計(jì)算機(jī)不但能夠理解詞語(yǔ)和概念，而且還能夠理解它們之間的邏輯關(guān)系，可以做人所從事的工作，總之，語(yǔ)義網(wǎng)是一種更豐富多彩、更個(gè)性化的網(wǎng)絡(luò)。 它可以幫

11、助你濾掉你不喜歡的容，使Web頁(yè)面文件本身更加數(shù)據(jù)化，使搜索軟件與Web頁(yè)面之間的溝通更有效，從而使網(wǎng)絡(luò)更像是你自己的網(wǎng)絡(luò)。萬(wàn)維網(wǎng)聯(lián)盟W3C，World Wide Web Consortium是語(yǔ)義網(wǎng)主要的推動(dòng)者和標(biāo)準(zhǔn)制定者，HP、IBM等開(kāi)發(fā)出了Jena、KAON、Racer、Pellet、Protg等一系列語(yǔ)義網(wǎng)技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用平臺(tái)、基于語(yǔ)義網(wǎng)技術(shù)的信息集成以及查詢、推理和本體編輯系統(tǒng)。 在2002年，語(yǔ)義網(wǎng)技術(shù)就被國(guó)家863方案列為重點(diǎn)支持工程，清華大學(xué)的語(yǔ)義網(wǎng)輔助本體挖掘系統(tǒng)SWARMS、交通大學(xué)的本體工程開(kāi)發(fā)平臺(tái)ORIENT都代表了國(guó)語(yǔ)義網(wǎng)的研發(fā)水平。語(yǔ)義網(wǎng)的研究容越來(lái)越廣泛而深入，大致

12、可分為以下3個(gè)層次。第二層次是關(guān)于語(yǔ)義網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)對(duì)相關(guān)學(xué)科或研究領(lǐng)域的影響與啟示。第三個(gè)層次則是針對(duì)語(yǔ)義網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)所做的具體試驗(yàn)與應(yīng)用。語(yǔ)義網(wǎng)的體系構(gòu)造共分七層，第一層，編碼定位層。 數(shù)據(jù)格式采用Unicode，為語(yǔ)義網(wǎng)提供了統(tǒng)一的字符編碼格式，統(tǒng)一資源定位符URI，Uniform Resource Identifier用于標(biāo)識(shí)、定位網(wǎng)絡(luò)上的資源。第二層，*ML構(gòu)造層。 用戶可以在 *ML中創(chuàng)立自己的標(biāo)簽、對(duì)網(wǎng)頁(yè)進(jìn)展注釋，腳本或程序可以利用這些標(biāo)簽來(lái)獲得信息。第三層，資源描述層。資源描述框架RDF，Resource Description Framework是一種描述萬(wàn)維網(wǎng)上的信息資源

13、的一種語(yǔ)言。 RDF解決的是如何采用*ML標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)法無(wú)二義性地描述資源對(duì)象的問(wèn)題，使得所描述的資源的元數(shù)據(jù)信息成為機(jī)器可理解的信息。第四層，本體層。該層是在RDFS根底上定義的概念及其關(guān)系的抽象描述。第五至七層，邏輯層、證明層和信任層。邏輯層負(fù)責(zé)提供公理和推理規(guī)則，通過(guò)證明層交換以及數(shù)字簽名，建立一定的信任關(guān)系，從而證明語(yǔ)義網(wǎng)輸出的可靠性及其是否符合用戶的要求。語(yǔ)義網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)需要三大關(guān)鍵技術(shù)的支持：*ML、資源描述框架RDF和Ontology。*ML 是一種類似于HTML的語(yǔ)言。它用來(lái)描述和顯示數(shù)據(jù)的標(biāo)記，能使數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)無(wú)障礙地進(jìn)展傳輸，并顯示在用戶的瀏覽器上。*ML也是自解釋self desc

14、ribing的語(yǔ)言，用來(lái)將數(shù)據(jù)保存到文件或數(shù)據(jù)庫(kù)中。它又是元標(biāo)記語(yǔ)言，即定義了用于定義其他與特定領(lǐng)域有關(guān)的、語(yǔ)義的、構(gòu)造化，*ML定義了一套元句法，如果一個(gè)應(yīng)用程序可以理解這一元句法，則它也就自動(dòng)地能夠理解所有的由此元語(yǔ)言建立起來(lái)的語(yǔ)言有了*ML用戶可以創(chuàng)立自己需要的標(biāo)記*ML可以讓信息提供者根據(jù)需要，自行定義標(biāo)記及屬性名，對(duì)網(wǎng)頁(yè)或頁(yè)面的局部文字進(jìn)展注釋，使*ML文件的構(gòu)造可以復(fù)雜到任意程度。全息網(wǎng)全息是因特網(wǎng)的終極社會(huì)目標(biāo)。全息意味著信息節(jié)點(diǎn)之間最高效率、最廣圍、最深水平的聯(lián)系。全息社會(huì)是以超鏈組織個(gè)人、生產(chǎn)、信息和知識(shí)、價(jià)值的開(kāi)展中的社會(huì)形態(tài)。信息節(jié)點(diǎn)以超鏈進(jìn)展自組織。節(jié)點(diǎn)通過(guò)超鏈實(shí)現(xiàn)的自

15、組織到達(dá)3個(gè)目的：信息運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)；人類社會(huì)運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)；人類與信息的相互作用加強(qiáng)。全息搜索面向人與人之間、容與容之間和人與容之間的關(guān)系進(jìn)展搜索和分析。其中對(duì)于人的搜索不僅僅包括人的個(gè)人信息，還包括一個(gè)人的文化、學(xué)識(shí)、修養(yǎng)、個(gè)性、行為、活動(dòng)方案、開(kāi)展方向、希望和夢(mèng)想等很多方面。全息網(wǎng)是指以全息搜索為根底的因特網(wǎng)，其構(gòu)成由人、容、全息關(guān)系、行為和目的、任務(wù)、狀態(tài)五大局部組成，以全息思維設(shè)計(jì)、完善和改造因特網(wǎng)，具體任務(wù)包括分布式的分散平安構(gòu)造、個(gè)人功能的強(qiáng)化、變體運(yùn)用邏輯之間的全息融合、信息知識(shí)資源和人的價(jià)值之間的自由轉(zhuǎn)換、觀念意識(shí)與物質(zhì)成就之間的互補(bǔ)融合、產(chǎn)供銷的電子一體化、現(xiàn)代組織的全息化嬗變、電子化

16、社會(huì)教育革命、社會(huì)性協(xié)調(diào)控制機(jī)制等。兩者都試圖對(duì)現(xiàn)有因特網(wǎng)進(jìn)展提升， 兩者都試圖建立起一種全新的基于新一代因特網(wǎng)的。 兩者都致力于網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)實(shí)更嚴(yán)密的結(jié)合。 兩者都不回避計(jì)算機(jī)智能和因特網(wǎng)智能的必然出現(xiàn)。 兩者都試圖以全網(wǎng)的公共法搜索功能來(lái)與統(tǒng)一而集中的商業(yè)搜索抗衡。 兩者都是對(duì)于人類現(xiàn)有知識(shí)的空前的歷史性重構(gòu)和挖掘 兩者都具有面向邏輯關(guān)系研究的理論根底和開(kāi)發(fā)傳統(tǒng) 兩者都具有人類協(xié)同的社會(huì)屬性。 更多個(gè)人化的對(duì)象體系。 語(yǔ)義網(wǎng)專注于宏觀的因特網(wǎng)環(huán)境的改造和技術(shù)端的改造，無(wú)視了對(duì)于個(gè)人與社會(huì)、人性與技術(shù)的聯(lián)系以及個(gè)人端的改造。 全息網(wǎng)專注于整體的全息因特網(wǎng)環(huán)境的建立 多方向全方位的組織實(shí)施方式。 網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)實(shí)兼顧的目標(biāo) 知識(shí)解決機(jī)制的前景 社會(huì)價(jià)值，全息網(wǎng)思維起點(diǎn)從一開(kāi)場(chǎng)就是社會(huì)性和人類性的。全息網(wǎng)的主要表現(xiàn)形式，首先，全息是具有人性、智商、對(duì)話的窗口、路徑和環(huán)境，形成的虛擬人格，其次，全息入口由兩局部構(gòu)成，一是登錄；二是非個(gè)性化的普遍信息，第三，全息的簡(jiǎn)單界面是以背后的強(qiáng)大后臺(tái)為后盾的。第四，全息將的決定權(quán)和選擇權(quán)歸還用戶。第五，全息必須充當(dāng)用戶的咨詢師、參謀、朋友、引路人、心靈伙伴等角色，第六，全息可以根據(jù)用戶個(gè)性設(shè)計(jì)出整合的備選方案， 第七，全息背后的全息既包括容、信息、關(guān)系等，還包括派生的虛擬真實(shí)、虛擬交易、虛擬活動(dòng)等