未來(lái)網(wǎng)絡(luò)研究的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

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未來(lái)網(wǎng)絡(luò)研究的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

鄔賀銓

中國(guó)工程院

2011.11.11未來(lái)網(wǎng)絡(luò)研究的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的背景與目標(biāo)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的研究與試驗(yàn)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)與挑戰(zhàn)2未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的背景與目標(biāo)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的背景與目標(biāo)3Internet的發(fā)展

－－從電信服務(wù)到泛在服務(wù)90’年代

公眾互聯(lián)網(wǎng)

WEBIPv4WWW瀏覽平臺(tái)

撥號(hào)接入商業(yè)網(wǎng)有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)

數(shù)據(jù)、話(huà)音

電信業(yè)務(wù)70’年代ARPARNET

TCP/IP

NCP

聯(lián)系平臺(tái)

撥號(hào)接入研究網(wǎng)有線(xiàn)數(shù)據(jù)（Email,FTP）

網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)00’年代

全球互聯(lián)網(wǎng)

P2P/Web2.0

IPv6寬帶WWW交互平臺(tái)數(shù)據(jù)、話(huà)音、視頻

媒體業(yè)務(wù)商業(yè)網(wǎng)

永遠(yuǎn)在線(xiàn)10’年代

下一代互聯(lián)網(wǎng)泛在網(wǎng)

IPv6Cyber-PhysicalSystem

永遠(yuǎn)在線(xiàn)

物聯(lián)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、話(huà)音、

視頻、M2M移動(dòng)、寬帶WWW工作平臺(tái)連接終端連接人連接服務(wù)連接物件45互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)之初的假定以人作為使用者的假定----不適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展以主機(jī)為中心的假定----智能終端(不適應(yīng)RFID和傳感器連網(wǎng))主機(jī)固定使用的假定----認(rèn)為使用者、主機(jī)、物理位置和IP地址 是等效的，不考慮移動(dòng)與共享網(wǎng)絡(luò)是黑匣子的假定----傻瓜網(wǎng)絡(luò)(網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)類(lèi)型無(wú)關(guān))盡力而為服務(wù)的假定----不認(rèn)為需要考慮QOS問(wèn)題業(yè)務(wù)流可信任的假定----無(wú)須顧及安全問(wèn)題與商業(yè)應(yīng)用無(wú)關(guān)的假定----未設(shè)計(jì)可持續(xù)發(fā)展的贏利模式互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用已超越初衷!互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展面對(duì)的挑戰(zhàn)可擴(kuò)展性：傳輸帶寬、交換能力、路由表、IP地址、頻譜資源可管理性：資源優(yōu)化、QOS、內(nèi)容管理、商業(yè)模式移動(dòng)性：終端移動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)、服務(wù)移動(dòng)泛在性：普適應(yīng)用、跨越物理與Cyber空間安全性：網(wǎng)絡(luò)安全、信息安全綠色化：能效優(yōu)先異構(gòu)性：與現(xiàn)有多種類(lèi)型的網(wǎng)互通與兼容6網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的目標(biāo)日本MIC發(fā)表的報(bào)告認(rèn)為，下一代互聯(lián)網(wǎng)（NxGN)有以下四個(gè)目標(biāo)：用基于IP的網(wǎng)絡(luò)替換傳統(tǒng)電話(huà)網(wǎng)；綜合IP網(wǎng)上的話(huà)音、數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務(wù)以及包括移動(dòng)業(yè)務(wù)在內(nèi)的四重業(yè)務(wù)；解決互聯(lián)網(wǎng)面對(duì)的問(wèn)題：面向應(yīng)用的QOS控制、支持FMC的移動(dòng)性和安全脆弱性等；保持電信級(jí)的安全與可靠性，滿(mǎn)足社會(huì)設(shè)施的需要。美國(guó)的GENI計(jì)劃提出的目標(biāo)是：信息接入的高可用性與可信性；無(wú)論何時(shí)何地的無(wú)縫接入；實(shí)時(shí)接入物理世界的信息；動(dòng)態(tài)和挑戰(zhàn)環(huán)境的信息接入。7網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)有不同的名稱(chēng)國(guó)際上關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)有不同的名稱(chēng)：下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN)或NxGN下一代互聯(lián)網(wǎng)(NextGenerationInternet----NGI）新一代網(wǎng)（NewGenerationNetwork----NWGN）未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)（FutureInternet）未來(lái)網(wǎng)絡(luò)（FutureNetwork)Internet3.0后IP網(wǎng)絡(luò)(Post-IPNetwork)8FutureInternet9SocietyFutureInternetIoTIoMIoSIoE物聯(lián)網(wǎng)（IoT–InternetofThings）媒體網(wǎng)絡(luò)（IoM–InternetofMedia）服務(wù)網(wǎng)絡(luò)（IoS–InternetofServices）企業(yè)網(wǎng)（IoE–InternetofEnterprises）10或15年后的互聯(lián)網(wǎng)（Internetof10or15yearslater）物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)(InternetofService)安全網(wǎng)絡(luò)(InternetofSecurity)三維媒體網(wǎng)絡(luò)(Internetof3DMedia)下一代互聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)

－－可信、移動(dòng)、物聯(lián)、泛在安全與

魯棒性Capability:信息接入的

高可用性

與可信性具有移動(dòng)性

的普適計(jì)算Capability:無(wú)論何時(shí)

何地的無(wú)縫

接入跨越物理與

Cyber空間Capability:實(shí)時(shí)接入

物理世界

的信息自治連網(wǎng)Capability:動(dòng)態(tài)和挑戰(zhàn)

環(huán)境的

信息接入

美國(guó)GENI(全球網(wǎng)絡(luò)環(huán)境創(chuàng)新)項(xiàng)目在現(xiàn)有數(shù)據(jù)報(bào)、分組和電路交換范例之外，設(shè)計(jì)新的命名、尋址和識(shí)別體系以及新的網(wǎng)絡(luò)管理范例可分片、可編程、虛擬化聯(lián)邦化、可觀察、安全性可信互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)泛在網(wǎng)10未來(lái)網(wǎng)絡(luò)（FutureNetwork）定義

－－ITU-T建議Y.3001，2011年未來(lái)網(wǎng)絡(luò)是能夠提供用現(xiàn)有網(wǎng)技術(shù)難以做到的服務(wù)、能力和設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)，它可以是:一個(gè)新成分的網(wǎng)絡(luò)或者是現(xiàn)有網(wǎng)的增強(qiáng)版本；一些新成分網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)集合或者是新的和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)集合。國(guó)際上看未來(lái)網(wǎng)絡(luò)與未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)等有不同的名稱(chēng)ITU-T關(guān)于未來(lái)網(wǎng)絡(luò)任務(wù)組指出（見(jiàn)TSBCircular37）:

“通過(guò)諸如IRTF（International),GENI/FIND（US),FP7/FIRE（EU),CNGI（China),AKARI/NwGN（Japan),FIF（Korea)以及在ISO/IECJTC1/SC6的標(biāo)準(zhǔn)化工作，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為全球議程的一部分?！睔W洲關(guān)于未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的觀點(diǎn)是（見(jiàn)SatComperspective,Feb.1,2009）：

“現(xiàn)在是定義未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)是如何的時(shí)候了，國(guó)際上，諸如在美國(guó)的FIND和GENI、在日本的PIF和AKARI、以及在中國(guó)的CNGI，已經(jīng)驅(qū)動(dòng)最近的發(fā)展?！?1未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)目標(biāo)(2015~2020)12未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的研究與試驗(yàn)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的研究與試驗(yàn)1314100x100CleanSlateProject(NSF)SIGCOMMFDNAEuro-NGI/eMobility(EU)2000200120022003200420052006NewArch(DARPA)2007FIND

(NSF)AutonomicCommunication(EU)GENI

（NSF)UNSStrategicPrograms(JP)

CyberKansaiproject

JapanGigabitNetwork

NeWGenerationNetwork

2008CNGI新一代高可信網(wǎng)絡(luò)

（863、支撐計(jì)劃、973）FIRE(FP7)"Developandevaluate…

astrengthenedInternetarchitectureforthe10-20yeartimeframe“99989796NGIInternet2GéANT2(EU)

CA*NET(Canada)

APAN(Asia)GTRNAmbient2009Korea:FutureInternetForum

有關(guān)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的研究項(xiàng)目美國(guó)NSF支持的未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)研究項(xiàng)目FIND（FutureInternetDesign)

～2006，$40MCABODAMSMaestroRNASISS------15FIA（FutureInternetArchitecture)

~2010,NDN（NamedDataNetworking)MobilityfirstNEBULAXIA(eXpressiveInternetArchitecure)GENI（GlobalEnvironmentforNetworkInnovation)

～2008－2009，$365MSpiral1~34projectsas2008DETERPlanetLab(~2002)ProtoGENIORCAORBITSpiral2~over60projectsas2009Spiral3~about100projectsas2011基礎(chǔ)研究項(xiàng)目試驗(yàn)床項(xiàng)目GENI16MobilityFirst背景:移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的終端數(shù)將超過(guò)固定互聯(lián)網(wǎng)，這使移動(dòng)性成為常態(tài)要求；無(wú)線(xiàn)傳輸特別是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（蜂窩網(wǎng)、LAN和自組織網(wǎng)、WSN等）可能出現(xiàn)斷連，P2P和時(shí)延容限網(wǎng)絡(luò)（DTN)的應(yīng)用服務(wù)模式將成為主流；諸如V2V和V2I等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對(duì)可信傳送、組播和位置服務(wù)及上下文感知有較高要求。挑戰(zhàn)：移動(dòng)性和可擴(kuò)展性的折衷；內(nèi)容高速緩存和機(jī)會(huì)數(shù)據(jù)傳遞；高安全性與隱私性要求；魯棒性與故障容限。17MobilityFirst網(wǎng)絡(luò)體系與協(xié)議18協(xié)議的特點(diǎn)：命名與尋址分離，具有內(nèi)在可信性的全球唯一的自認(rèn)證的公鑰識(shí)別符(GUID)和扁平的網(wǎng)絡(luò)地址(NA)存儲(chǔ)感知(類(lèi)DTN)的選路協(xié)議（路由器基于短期或長(zhǎng)期的鏈路質(zhì)量狀況、可用的儲(chǔ)存通道、到目的地的連接性來(lái)判斷存儲(chǔ)或轉(zhuǎn)發(fā)）逐跳分段傳送

（大塊在鏈路層

可靠傳送，整塊

在路由器能高速

緩存）管理與計(jì)算分

離的服務(wù)與管理

應(yīng)用編程接口（API)靈活的域間邊界和集合組播、多通道等服務(wù)

歐洲關(guān)于未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的研究路標(biāo)

選區(qū)的建設(shè)(Constituencybuilding)

未來(lái)研究趨勢(shì)(Futureresearchtrends

FIA選區(qū)的影響(FIAconstituencyimpact)FIA會(huì)議與工作組(FIAconference&workshops)FIA科普?qǐng)D書(shū)(FIAscientificbook)起始于2008年(Started2008)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)組件(FIA)歐洲(European)國(guó)家(National)研究(Research)指導(dǎo)(Pilots)政策(Policy)100個(gè)項(xiàng)目，覆蓋對(duì)通信、網(wǎng)絡(luò)、媒體技術(shù)、軟件和服務(wù)、信任和安全性、物聯(lián)網(wǎng)的研究。起始時(shí)間為2006年(100projectscoveringresearchincommunications,networks,mediatechnologies,softwareandservices,trustandsecurityandtheInternetofthings.)Started:2006第七架構(gòu)計(jì)劃的挑戰(zhàn)1(FP7Challenge1)方案(Innovation)歐盟成員國(guó)的代表和與成員國(guó)有關(guān)的FP7起始時(shí)間為2009年。(RepresentativesofEUMemberstatesandFP7associatedcountries.)Started2009未來(lái)網(wǎng)絡(luò)論壇(FIForum)歐盟成員國(guó)的代表和與成員國(guó)有關(guān)的FP7起始時(shí)間為2009年。(RepresentativesofEUMemberstatesandFP7associatedcountries.)Started2009第八架構(gòu)計(jì)劃與郵遞公私合作伙伴(FP8andpostPPP)面向未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)(起始時(shí)間為2011年)(InnovationorientedFIresearchpartnership)Started:2011未來(lái)因特網(wǎng)公私合作伙伴(FI-PPP)超過(guò)15個(gè)歐洲國(guó)家有主要研究RTD與Innov的國(guó)際未來(lái)網(wǎng)絡(luò)，并且行動(dòng)正在進(jìn)行。(Morethan15EuropeancountrieshavenationalFIfocussedRTD&Innov.actionsongoing.)國(guó)家未來(lái)網(wǎng)絡(luò)方案(NationalFIInitiatives)歐洲理事會(huì)

(EuropeanCouncil)

歐洲議會(huì)(EuropeanParliament)區(qū)域委員會(huì)(CommitteeofRegions)

經(jīng)濟(jì)與社會(huì)委員會(huì)(Economic&SocialCommittee)歐洲委員會(huì)(EuropeanInstitutions)CELTIC(通信，communications)CATRENE(納米電子學(xué)，nano-electronics)EURIPIDES(微系統(tǒng)，microsystems)ITEA2(軟件，software)(EUREKA)

日本(Japan)

美國(guó)(UnitedStates)

加拿大(Canada)中國(guó)

(China)國(guó)際范圍內(nèi)的未來(lái)網(wǎng)絡(luò)(FIininternationalcontext)19市場(chǎng)化所需的時(shí)間(timetomarket)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)（technologyrisk）指導(dǎo)部署(Pilotingdeployment)2-3年(2-3years)5-10年(5-10years)CIPFIPPPFIREFP7使用現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模試驗(yàn)(largescaletrials(usingexistingtechnology))服務(wù)創(chuàng)新(serviceinnovation)面向市場(chǎng)的研究與設(shè)計(jì)，供應(yīng)或需求(marketorientedR&D,supply/demand)成本效率與一般的有利因素(cost-efficiency,commonenablers)大規(guī)模試驗(yàn)(large-scaleexperimentation)協(xié)作或探索環(huán)境(collaborative/exploratoryenviron)(longer-termR&D)長(zhǎng)期研究與設(shè)計(jì)

(integrationofnewparadigms)新范例的整合(openplatformsandinteroperability)開(kāi)放平臺(tái)和互操作性20歐盟關(guān)于未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的研究路標(biāo)歐盟在FP框架下支持的未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目未來(lái)體系與技術(shù)－－4AWARD,TRILOGY,EIFFEL,SPARC,SENSEI,Socrates,CHANGE,PSIRP等；業(yè)務(wù)、軟件與虛擬化－－ALERT,FAST,PLAY,S-Cube,SLA@SOI,VISIONCloud等網(wǎng)絡(luò)媒體－－3DLife,COAST,COMET,FutureNEM,nextMEDIA,P2P-Next等物聯(lián)網(wǎng)－－ASPIRE,COIN,CuteLoop,SYNERGY等可信性－－ABC4Trust,AVANTSSAR,ECRYPTII,MASTER,uTRUSTit等試驗(yàn)床－－FIRE,N4C,OPNEX,OneLAB2,WISEBED,G-Lab等其它－－HYDRA,INSPIRE,SOCIALNETS等21FP7–WP2009/10:BuildingthefacilityandstimulatingitsusebuildingtheprototypeFIREFacilitybasedonopencoordinatedfederationoftestbedssupportingFIResearchatdifferentstagesofR&Dcycleexpandingscopetowardsservicearchitecturesoperati0nalprototypeofFIREComponentstobegraduallyexpandedStimulatinginnovativeuseoftheFIREFacilityFP6:Early

design&

prototypingFP7–WP2007/08:

Prototypingthe

federationconceptopenanddynamicfocusonnetworkconnectivitylayerssupportingacademiaandindustryproof-of-concept→pre-commercialtbsunderstandingthesocio-economicdim.availabilityandgradualexpansionof

prototypeservicesstartingin2008TestbedTestbedTestbedTestbedTestbedTestbedFIRE(未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的研究與試驗(yàn)）2223PresentNetwork

Revised

NXGNNewGenerationNetwork(NWGN)200520102015PastNetworkNextGeneration

Network(NXGN)2)modification1)clean-slateExamples:

CellPhones>2G>3G>4G?

Internet>IPv4>IPv6>IPv?NextGenerationsNewGenerationsAKARI

…

asmalllightinthedarkpointingtothefuture

日本的新一代網(wǎng)（NwGN)的演進(jìn)路標(biāo)24ProofofConceptConcept&PrinciplesDesign(Now)NWGNBlueprintTestbedConstructionFieldTrialInnovationJGN2plusOverlayNetworkJGNXPrototyping200620112016～TestbedDesignService&Operations10+Researchers(NAG)“AKARIArchitectureConceptualDesign”releasedinApril2007.

AKARICamp(InviteOnly)NWGNWorkshop(Open)-Grand-DesigningaNewGenerationNetworkbeyond2015-

http://akari-project.nict.go.jpStandardizationAKARI項(xiàng)目的計(jì)劃

OverlayNetwork/

NetworkVirtualizationPhysicalNetworksAKARIArchitectureComponents(II)-Newconcepts-

Self-organizingControlManageable

FastRecoverySimultaneous

failuresChain

reactionSoftware

bugBad

provisioningOptimumAdaptedRobustEfficient日本的新一代互聯(lián)網(wǎng)25日本的新一代互聯(lián)網(wǎng)日本提出泛在社會(huì)（UNS)由通用通信、新一代網(wǎng)絡(luò)（NWGN)和安全三部分組成。NWGN的目標(biāo)是處理2020年社會(huì)對(duì)通信速度、容量和安全性要求NWGN應(yīng)對(duì)五方面的挑戰(zhàn):價(jià)值創(chuàng)造、異構(gòu)、節(jié)能、自治和復(fù)雜性。NWGN將基于cleanslate網(wǎng)絡(luò)體系，引入后IP協(xié)議或?qū)ΜF(xiàn)有IP協(xié)議戲劇性的變化。NWGN研究重點(diǎn)是應(yīng)用層、重疊網(wǎng)、(IP+αorpost-IP)網(wǎng)和承載網(wǎng)（包括光網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)和傳感器網(wǎng)）。NWGN的研究方向是從目前的無(wú)連接數(shù)據(jù)報(bào)體系演進(jìn)到分組與通道交換混合的體系。NWGN的核心研究項(xiàng)目包括AKARI項(xiàng)目與JGN2plus試驗(yàn)網(wǎng)。26日本的新一代互聯(lián)網(wǎng)后IP可能指IP基礎(chǔ)上的改進(jìn)或不同于IP的體系NWGN的研究方向是從目前的無(wú)連接數(shù)據(jù)報(bào)體系演進(jìn)到分組與通道交換混合的體系。27SmartWorkSmartTVSMARTNETWORKCloudFederationIoTGigaInternetBcNFutureInternetArchitectureContentCentricCloudMobilityTrustworthySpontaneousServicesVirtual-realspaceInteractionRealtimeIPNon-IP韓國(guó)未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的研究項(xiàng)目

DevelopmentofFutureInternetcommonconceptualarchitectureandinter-operationtechniquesfortrustworthycommunicationStudyonArchitectureofFutureInternettoSupportMobileEnvironmentsandNetworkDiversityFundamentalResearchonIn-networkCachingandRoutingforNamed-dataNetworkingHighlyManageableNetworkandServiceArchitectureforNewGenerationNetworkDevelopmentoftheCoreTechnologyandVirtualizedProgrammablePlatformforFutureInternetFutureInternetTestbedConstructionforInternationalFederationandCollaborationDelay-TolerantNetwork(DTN)technologyforwirelesscellularandsensornetworksSmartIoT-basedSpontaneousServiceCompositionDevelopmentofImmersiveSmartWorkTech.forCollaborationR&DonSmartNodeTechnologyforCloudNetworkingandContentsCentricNetworking28Guide-linesInterfaceAutono-mousLogicalNetworksHeteroge-neousPhysicalNetworkInter-operationOpenApplicationProgrammingInterfaceSelf-CertifyingAuthenticationUserProfileSeamlessX-CentricNetworksServiceCentricNetworkContentCentricNetworkUserCentricNetworkSpontaneousNetworkWiredAccessOLTFTTHWirelessAccessNano-Net.(WBAN/WPAN)HCSZigBeeUWBBluetooth3.0M2MM2M,IOTAdhocBroadcastPhysical-LogicalMapping,Virtualization,Federation,…HeterogeneousIDbasedVirtualizationFedera-tion...29韓國(guó)的未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)體系30中國(guó)下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程(CNGI)CERNETChinaMobileChinaUnicomCERNETChinaTelecomChinaNetcom/CASChinaRailcomXinJiangXiZangLZNeiMengGuNingXiaXAShanXiHeBeiZZWHNJSHYunNanGuiZhouCSJiangXiXMGuangXiHaiNanCCJiLinTaiWanSZQingHaiJNCQHZSYTJHKHeiLongJiangLiaoNingBJShanDongJiangSuZheJiangFuJianGuangDongHuNanHuBeiHeNanAnHuiShaanXiGanSuSiChuanKMGZCDHF源地址認(rèn)證(SAVA)IPv6overIPv4用二層交換代替三層選路試驗(yàn)通用業(yè)務(wù)平臺(tái)基于分組的未來(lái)電信承載網(wǎng)（FPBN）利用信令為同一用戶(hù)信息流建立固定路由在CNGI上開(kāi)展的

與體系有關(guān)的試驗(yàn)源地址認(rèn)證體系IETFSAVIWGRFC521031中國(guó)科技支撐項(xiàng)目－－可信新一代互聯(lián)網(wǎng)可信的IPv6網(wǎng)設(shè)施

(SAVA,4/6,routing)

可信網(wǎng)服務(wù)

(ForTrustworthyID:ID/Locmapping,AAA,keymanagement,etc)

可信網(wǎng)應(yīng)用

(Email,BBS,VoIP,IPTV/iTV,MobileApp,E-Governence)、

監(jiān)視與控制

體系與標(biāo)準(zhǔn)

32863高技術(shù)研究計(jì)劃關(guān)于未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的項(xiàng)目基于未來(lái)網(wǎng)的IP技術(shù)新網(wǎng)絡(luò)體系FPBN(ITU-TY.2601Y.2611)下一代廣播網(wǎng)（NextGenerationBroadcasting)新網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的研發(fā)新一代網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的國(guó)家測(cè)試床新的路由/交換技術(shù)與可重構(gòu)的路由/交換設(shè)備可編程路由器可編程路由器平臺(tái)開(kāi)發(fā)環(huán)境新的光傳輸網(wǎng)低成本混合接入設(shè)備33接入標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)交換路由標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)接入標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)映射映射973基礎(chǔ)研究項(xiàng)目－－標(biāo)識(shí)映射方案34未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)與挑戰(zhàn)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)與挑戰(zhàn)35未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)網(wǎng)絡(luò)虛擬化－－可共享物理網(wǎng)設(shè)施但邏輯上隔離，使多個(gè)異構(gòu)的虛擬網(wǎng)能同時(shí)共存在基礎(chǔ)設(shè)施上。面向數(shù)據(jù)/內(nèi)容的網(wǎng)絡(luò)－－在尋址、選路、安全機(jī)理等方面與現(xiàn)有網(wǎng)不同的數(shù)據(jù)內(nèi)容傳送方法，例如新的選路方式基于數(shù)據(jù)/內(nèi)容的名稱(chēng)而不是位置（IP地址或主機(jī)名稱(chēng)），并且數(shù)據(jù)內(nèi)容可分散存在多個(gè)物理位置，所有的數(shù)據(jù)/內(nèi)容都有公鑰簽名和認(rèn)證，在出版/預(yù)訂的網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)發(fā)送者發(fā)表它們希望發(fā)出的數(shù)據(jù)，接收者預(yù)訂它們希望收到的出版物。能效網(wǎng)絡(luò)－－使用低功耗設(shè)備、光交換、輕量級(jí)協(xié)議以小的功耗傳送同樣的速率，網(wǎng)絡(luò)基于流量控制休眠模式，通過(guò)使用組播、過(guò)濾、高速緩存、再定向等減少無(wú)效的流量。系統(tǒng)內(nèi)的網(wǎng)管－－使用分散、自組織和自治方式網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化－－在設(shè)備級(jí)/系統(tǒng)級(jí)/網(wǎng)絡(luò)級(jí)（Path/Networktopology/Accommodationpoint/Cacheandstorage/Computing)優(yōu)化。在低層集中加密（例如物理層OCDM技術(shù)）得到低延時(shí)和省功耗?？紤]業(yè)務(wù)特征和傳輸通道的流量條件來(lái)優(yōu)化通道的選擇。分布無(wú)線(xiàn)網(wǎng)－－將移動(dòng)性和數(shù)據(jù)管理盡可能靠近終端以獲得可擴(kuò)展性和性能，并且避免單點(diǎn)故障。36分片、虛擬化和可編程美國(guó)的GENI和FIND項(xiàng)目提出了切片化、虛擬化和可編程設(shè)計(jì)思想，通過(guò)邏輯上分離的方式支持不同的業(yè)務(wù)共享物理實(shí)體，希望將傳送資源與業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量對(duì)應(yīng)。

Slicing（切片）

嵌入到網(wǎng)絡(luò)資源底層內(nèi)Virtualization（虛擬）

在共享設(shè)施上復(fù)用體系Programmability（可編程）對(duì)新設(shè)計(jì)不加限制CMNodesubstrateCMNodesubstrateComponentsCMNodesubstrateResourceControllerAuditingArchiveSliceManagerRDSCSPSLSMSInfrastructureservicesCorenodecontrolsensordata3738NetANetBDeviceenablingvirtualization網(wǎng)絡(luò)虛擬化3839Sie?ASie?BW?ze?zmo?liwo?ci?wirtualizacjiNetANetBDeviceenablingvirtualization網(wǎng)絡(luò)虛擬化--A&B網(wǎng)3940ServerenablingvirtualizationDomain1Domain2NetANetBDeviceenablingvirtualization網(wǎng)絡(luò)虛擬化—域1與域24041NetA1Resouces

ALevel3ParallelInternetslevel2VirtualizationLevel1PhysicalinfrastructureResources

ALevel4VirtualnetworksNetB1Resources

BNetA2NetC1NetB2NetC2Resouces

CResources

BResouces

CCreationofvirtualresourcesforA,BandCPhysicalinfrastructureenablingforcreatingvirtualnodes,links,serversUsersApplications/Servces資源虛擬化與網(wǎng)絡(luò)虛擬化SpecializedPacketForwardingHardwareAppAppAppSpecializedPacketForwardingHardwareAppAppAppSpecializedPacketForwardingHardwareAppAppAppSpecializedPacketForwardingHardwareAppAppAppSpecializedPacketForwardingHardwareOperatingSystemOperatingSystemOperatingSystemOperatingSystemOperatingSystemAppAppApp42Closed從目前的互聯(lián)網(wǎng)到可編程網(wǎng)絡(luò)42SpecializedPacketForwardingHardwareAppAppAppSpecializedPacketForwardingHardwareAppAppAppSpecializedPacketForwardingHardwareAppAppAppSpecializedPacketForwardingHardwareAppAppAppSpecializedPacketForwardingHardwareOperatingSystemOperatingSystemOperatingSystemOperatingSystemOperatingSystemAppAppAppNetworkOperatingSystemAppAppApp軟件定義網(wǎng)（SoftwareDefinedNetworking）43AppSimplePacketForwardingHardwareSimplePacketForwardingHardwareSimplePacketForwardingHardwareAppAppSimplePacketForwardingHardwareSimplePacketForwardingHardwareNetworkOperatingSystem1.Openinterfacetohardware3.Well-definedopenAPI2.AtleastonegoodoperatingsystemExtensible,possiblyopen-source軟件定義網(wǎng)44SimplePacket

ForwardingHardwareNetworkOperatingSystem1硬件開(kāi)放接口(Openinterfacetohardware)虛擬化或切片層(Virtualizationor“Slicing”Layer)NetworkOperatingSystem2NetworkOperatingSystem3NetworkOperatingSystem4App(應(yīng)用)AppAppAppAppAppAppApp許多操作系統(tǒng)或許多版本(Manyoperatingsystems,orManyversions)硬件開(kāi)放接口(Openinterfacetohardware)獨(dú)立切片(Isolated“slices”)SimplePacket

ForwardingHardwareSimplePacket

ForwardingHardwareSimplePacket

ForwardingHardware簡(jiǎn)單的包轉(zhuǎn)發(fā)硬件(SimplePacket

ForwardingHardware)用軟件定義網(wǎng)支持分片化45從ID/Locator合一到ID與Locator分離Host

-ID網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湔{(diào)整主機(jī)位置移動(dòng)業(yè)務(wù)連續(xù)性跟蹤與識(shí)別LocatorIP地址移動(dòng)性能力差、選路系統(tǒng)負(fù)載重、

位置隱私問(wèn)題、安全性問(wèn)題用戶(hù)身份變化不希望變化支持移動(dòng)性、卸載選路系統(tǒng)

和改進(jìn)安全性分離身份與位置位置在網(wǎng)絡(luò)層身份ID在傳送層主機(jī)位置Internet/24/2400IPTCP/UDPApplicationIPTCP/UDPApplicationIPTCP/UDPApplicationInternet為了正確選路分組，

必須改變IP地址為了保持業(yè)務(wù)連續(xù)性，

IP地址必須保持不變46命名與地址分離47在路由器間基于直接Hash技術(shù)快速實(shí)現(xiàn)GNRS(全球命名解釋服務(wù)）接入與核心網(wǎng)地址分離的方案

End-to-EndPacketDeliverywithAddressSeparation48命名與地址分離方式的分組傳遞ANspecificdeliveryLOCbasedroutingANspecificdelivery49從節(jié)點(diǎn)為中心到內(nèi)容為中心BServerX可信服務(wù)器安全的連接連接到服務(wù)器X

并獲得內(nèi)容

BIP+CDN&DNS，基于IP地址選路，內(nèi)容從中央分配到邊緣以節(jié)點(diǎn)為中心的網(wǎng)絡(luò)BADEADBABEACACDEB不可信的連接獲得內(nèi)容B不可信的服務(wù)器內(nèi)容B的可信拷貝用戶(hù)感興趣的是內(nèi)容，而不是內(nèi)容在何處由內(nèi)容來(lái)選路而不是以IP地址選路,內(nèi)容可從任何地方傳到任何地方內(nèi)容中心網(wǎng)(CCN)50內(nèi)容中心網(wǎng)（CCN－－ContentCentricNetworks）

InterestDataCheckContentStoreCheckPendingInterestsTableCheckForwardingInformationBaseCheckPendingInterestsTable內(nèi)容中心網(wǎng)的協(xié)議棧重命名主機(jī)到命名內(nèi)容來(lái)變化網(wǎng)絡(luò)的抽象安全嵌入:安全內(nèi)容而不是安全主機(jī)通過(guò)設(shè)計(jì)保證移動(dòng)性能夠處理靜態(tài)和動(dòng)態(tài)內(nèi)容使用兩種消息:Interest&DataObject(1)(1)VanJacobson,etal,NetworkingNamedContent,CoNEXT2009內(nèi)容中心網(wǎng)的體系和消息每個(gè)內(nèi)容中心網(wǎng)實(shí)體有三種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)ContentStore,PendingInterestTable,ForwardingInformationBase使用組播/廣播對(duì)內(nèi)容名稱(chēng)使用“最長(zhǎng)前綴匹配”查表消息的用途

InterestsrequestforcontentDataservestheserequests沒(méi)有固定長(zhǎng)度的字段，使用XML編碼格式DONA（面向數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)體系）DONA提議顯函表示數(shù)據(jù)或業(yè)務(wù)的名稱(chēng)的新機(jī)理，并基于數(shù)據(jù)或業(yè)務(wù)接入的名稱(chēng)來(lái)選路。DONA提議用扁平、自認(rèn)證名稱(chēng)來(lái)替換DNS名稱(chēng)，并用在IP層之上的基于名稱(chēng)的anycast原語(yǔ)來(lái)替換DNS的域名解釋。GoalCurrentInternetDONADesignProvidedbyPersistenceDNS,HTTPredirectNamesFlatnames,remaininvariantAuthenticityIPsec,PKI,TLSNamesSelf-certifyingnames,enableeasyauthenticationAvailabilityCDNs,P2PNameresolutionRoute-by-nameparadigmT.Koponen,M.Chawla,B.chun,etal.,“Adataoriented(andbeyond)networkarchitecture,”ACMSIGCOMMComputerCommunicationReview,Volume37,Issue4,pp181-192,October2007.55sublayer4sunlayer3sublayer2EdgenodeEdgenode(BASEDONPNE?)sublayer1RN4RN1RN3RN5RN2RN1RN5RN4RN1RN5RN4RN1RN5RN4Differentapplicationpackets

CorenetworkDifferentapplicationpackets

DomainXDomainZGroup/classofapplications“Y”“P”“G”“B”(voice)(video)(interactivegaming)(data)在路由器節(jié)點(diǎn)間分配不同的第二層。不同的路由到各第三子層

ll1l2l3l4RN=routernode“Slicing”SHAREDIPlayerinhorizontallevel按應(yīng)用分類(lèi)的多層核心網(wǎng)FlowRouter56P2PVoice/VideoWebConventionalRouterRoutingEngineQueueManagerInputOutputInputOutputFlowEngineRoutingEngineFlowManagerHashTableHashPacketDiscarded

PacketDiscarded

Packet未來(lái)網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)體系可以革命，但實(shí)現(xiàn)需要演進(jìn)，當(dāng)采用革命路線(xiàn)時(shí)，如何使新的網(wǎng)絡(luò)/業(yè)務(wù)與原有網(wǎng)絡(luò)/業(yè)務(wù)互通及兼容？目前各國(guó)開(kāi)展的未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的研究與試驗(yàn)分別針對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)的一個(gè)或幾個(gè)問(wèn)題，在目標(biāo)設(shè)定上還不全面，有可能得不到全面解決方案；安全性與終端有關(guān)，不是在網(wǎng)絡(luò)上容易解決的；目前各國(guó)開(kāi)展的未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的研究與試驗(yàn)所取得的成果之間不保證互相兼容，因此未必能夠集成；目前考慮的試驗(yàn)床還不能代替大網(wǎng)試驗(yàn)，而帶真正業(yè)務(wù)的大網(wǎng)試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)很大；在研究過(guò)程中需要系統(tǒng)性利潤(rùn)支撐而不能僅靠實(shí)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)；社會(huì)和經(jīng)濟(jì)是發(fā)展未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的重要因素，但現(xiàn)有的項(xiàng)目對(duì)此關(guān)注不夠。5758未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的演進(jìn)路線(xiàn)PewInternet&AmericanLifeProjectandElonUniversity進(jìn)行關(guān)于InternetIII（未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)第三版，2008）的調(diào)查：80％的被調(diào)查者及其中78％的專(zhuān)家認(rèn)為下一代互聯(lián)網(wǎng)的研究將用于改進(jìn)現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)而不是替換它，在2020年原有的Internet體系處于繼續(xù)完善的過(guò)程中，看不到會(huì)有完整的新系統(tǒng)來(lái)替代現(xiàn)有體系。技術(shù)的進(jìn)展已經(jīng)取得了很多改進(jìn)，轉(zhuǎn)型將會(huì)逐漸發(fā)生，IPv6和語(yǔ)義Web將成為系統(tǒng)持續(xù)演進(jìn)的一部分。互聯(lián)網(wǎng)上的搜索、安全性和可靠性會(huì)容易和更完善