【正文】 這一次寫作使我們在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)方面增長了見識，同時(shí)也提高了我們的技術(shù)素養(yǎng)。同時(shí)針對當(dāng)前已有的研究成果，提出了一些自己對未來互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)發(fā)展方向的思考，但因?yàn)闀r(shí)間有限，并未對現(xiàn)有主流的研究框架做一一列舉，只是選擇了其中一些具有代表性的項(xiàng)目進(jìn)行學(xué)習(xí)。目前，市面上的移動(dòng)終端已經(jīng)顯現(xiàn)出初步的智能特征，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展是一個(gè)必然的趨勢，而且也正在逐步改善人們的日常生活習(xí)慣。無論是搜索引擎、內(nèi)容分發(fā)還是互聯(lián)網(wǎng)上的內(nèi)容提供，都可稱之為“服務(wù)”。 未來互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)內(nèi)嵌安全等安全需求 當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展，無論是改革派還是改良派，其所提出的框架和體系結(jié)構(gòu)都是針對各類需求或偏重一些問題的研究。 未來互聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)遵循簡單開放原則 互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)原則使用的是端到端的通信模式。但是從經(jīng)濟(jì)學(xué)和社會(huì)學(xué)的角度考慮，保持穩(wěn)定、持續(xù)演進(jìn)的對互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行發(fā)展非常重要，脫離當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全新設(shè)計(jì)并不現(xiàn)實(shí)。此外，還需要考慮經(jīng)濟(jì)、運(yùn)營商、設(shè)備商等問題。因此，研究未來互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)具有非常重要的意義。(3) 穩(wěn)定性和安全性，網(wǎng)絡(luò)行為不再自發(fā)不可控，網(wǎng)絡(luò)行為完全透明，用戶可以直接部署安全策略和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)行為，網(wǎng)絡(luò)安全性得以大幅提高。后續(xù)協(xié)議相繼添加了流水線和組表的架構(gòu)，并對MPLS、VLAN標(biāo)簽、SCTP 協(xié)議和ECN（explicit congestion notification）等功能進(jìn)行了支持。，流表是交換機(jī)/路由器中進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)策略控制的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個(gè)流表項(xiàng)包含三個(gè)域，分別為匹配域、計(jì)數(shù)域和指令域。中間的控制層集中的維護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，并通過南向接口(控制和數(shù)據(jù)平面接口)獲取底層基礎(chǔ)設(shè)施信息，同時(shí)為應(yīng)用層提供可擴(kuò)展的北向接口。它借鑒了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的抽象結(jié)構(gòu)，通過剝離了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制功能，從而將底層網(wǎng)絡(luò)的各網(wǎng)絡(luò)設(shè)施及其分布狀態(tài)以虛擬資源的形式抽象成全網(wǎng)視圖，以便眾多應(yīng)用通過控制面對全網(wǎng)通信進(jìn)行統(tǒng)一配置，并通過配置的抽象化進(jìn)一步簡化了網(wǎng)絡(luò)模型，使得通過應(yīng)用程序自動(dòng)部署網(wǎng)絡(luò)成為可能。ONF的主要工作成果包括OpenFlow和OFConfig協(xié)議的開發(fā)制訂，并在全球范圍的推動(dòng)SDN研討和廠商的交通互聯(lián)測試。理論上，越是復(fù)雜的需要協(xié)調(diào)大量資源，對自動(dòng)化部署要求高的網(wǎng)絡(luò)，對使用SDN變革網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的需求就越強(qiáng)烈。 SDN軟件定義網(wǎng)絡(luò) SDN軟件定義網(wǎng)絡(luò)誕生背景 SDN（Software Define Network）是近年來在網(wǎng)絡(luò)通信行業(yè)上興起的一種新型網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新架構(gòu)，中文稱為“軟件定義網(wǎng)絡(luò)”。(3) NDN將傳輸層的功能放置到應(yīng)用層，多路復(fù)用直接通過名字實(shí)現(xiàn)。因?yàn)镹DN的數(shù)據(jù)包是跟它從哪兒來，到哪兒去是分離開的，路由器可以把它存到存儲器中滿足未來的需求。PIT (待定興趣表格)用于存放所有等待返回?cái)?shù)據(jù)包的路由表。一個(gè)路由器記住這個(gè)需求是從哪個(gè)接口提出的,然后轉(zhuǎn)發(fā)興趣包，在HB中尋找相同的名字，其中FIB轉(zhuǎn)發(fā)信息庫是根據(jù)以命名方式為基礎(chǔ)的路由協(xié)議而填充的庫。需要強(qiáng)調(diào)的是，在內(nèi)容包和興趣包中，我們沒有看到任何有關(guān)于源，轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)，接口等地址信息。 NDN包類型 NDN有兩種包類型：Interest興趣報(bào)和Data數(shù)據(jù)包。主要用于存儲發(fā)送出去的內(nèi)容請求以及對應(yīng)發(fā)送該請求的接口，其存儲模式是名字+接口列表。類似于IP路由器中的緩存。在NDN設(shè)計(jì)之初，為了滿足于當(dāng)前IP網(wǎng)絡(luò)的共存，考慮了網(wǎng)絡(luò)的兼容性問題。根據(jù)最初NDN的提案中描述，該策略層會(huì)決定數(shù)據(jù)請求interest包想那些路徑實(shí)現(xiàn)可能鏈接到資源的路徑進(jìn)行廣播，并且需要按照請求發(fā)送的路徑原路返回到請求數(shù)據(jù)客戶端。NDN的核心內(nèi)容，以及上層對應(yīng)的安全層和底部的分別對應(yīng)緩存路由，緩存存儲，緩存轉(zhuǎn)發(fā)的策略層。而在NDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，應(yīng)用what模型就可以直接達(dá)成數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康?，去除了所有的中間部分和相關(guān)的確認(rèn)和交流冗余。雖然應(yīng)用發(fā)生了如此巨大的變化，但互聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)仍然是HosttoHost的通信模式；其次，TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中傳統(tǒng)的通信模式暴露了其不安全、可靠性差、移動(dòng)性差以及靈活性差等問題，成為公有云等新興網(wǎng)絡(luò)技術(shù)向前發(fā)展的一大障礙。因此，為了使互聯(lián)網(wǎng)向一個(gè)安全、可靠、高校的基礎(chǔ)設(shè)施持續(xù)發(fā)展，革命式的設(shè)計(jì)非常重要且也是必須的。(5）適應(yīng)于虛擬化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，對虛擬化應(yīng)用的普及有支持作用5 改革式的未來網(wǎng)絡(luò)研究 改革式，又稱為“Clean Slate”或“改革型”路線，其出發(fā)點(diǎn)是突破一切限制，放棄現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，重新設(shè)計(jì)新一代互聯(lián)網(wǎng)，從根本上解決現(xiàn)有體系結(jié)構(gòu)存在的問題。 LISP的移動(dòng)性擴(kuò)展 (1) LISP最大化地減小了BGP 路由表的規(guī)模，改善了路由的可擴(kuò)展性。同時(shí)，LISP允許使用IP地址以外的一些元素作為轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)識，如GPS定位或者M(jìn)AC地址等。LISP在骨干網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通訊機(jī)制依賴于邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP）。它根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的分級結(jié)構(gòu)，提出將IP地址進(jìn)行分區(qū)的思想，將路由定位部分（RLOCS/ Routing Locators）和主機(jī)標(biāo)識部分（EIDS/ Endpoint Identifiers）分離加以區(qū)分，從而創(chuàng)建出一個(gè)新的可以讓互聯(lián)網(wǎng)邊緣路由和核心路由器使用的隧道機(jī)制?；谝陨蠁栴}，工業(yè)界和學(xué)術(shù)界都反映出極大的興趣。(7) 更好的頭部格式 IPV6使用新的頭部格式，其選項(xiàng)與基本頭部分開，如果需要，可將選項(xiàng)插入到基本頭部與上層數(shù)據(jù)之間。(4) 自動(dòng)配置（Auto Configuration）的支持改進(jìn)和擴(kuò)展了DHCP協(xié)議，使得網(wǎng)絡(luò)（尤其是局域網(wǎng)）的管理更加方便和快捷。IPv4采用32位地址長度，約有43億地址，而IPv6采用128位地址長度，完全可以不擔(dān)心地址資源耗盡的問題。由于設(shè)備包含雙協(xié)議棧支持，應(yīng)用程序依靠DNS地址解析返回的地址類型，來決定使用何種協(xié)議棧。IPv6提供很多過渡技術(shù)來實(shí)現(xiàn)這個(gè)漸進(jìn)過程，這些過渡技術(shù)主要圍繞著解決兩類問題：IPv6孤島互通技術(shù)——實(shí)現(xiàn)IPv6網(wǎng)絡(luò)和IPv6網(wǎng)絡(luò)的互通；IPv6和IPv4互通技術(shù)——實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)之間互相訪問資源。隨著IPv6規(guī)模的應(yīng)用，原來的孤島逐漸聚合成為了骨干的IPv6 Internet網(wǎng)絡(luò)，形成于IPv4骨干網(wǎng)并存的局面。這種移植基本分為兩類：一部分應(yīng)用層協(xié)議可以直接將IPv4 Socket接口改為IPv6 Socket，而協(xié)議本身機(jī)制可以基本不做改動(dòng)，如 Telnet等；另一部分應(yīng)用層協(xié)議中包含IP地址信息，除了改用IPv6 Socket，還需要對協(xié)議本身做適度擴(kuò)展，如FTP for IPv6等。如以太網(wǎng)支持IPv6，幀格式不變，只是通過新的協(xié)議域值為0x86DD來標(biāo)識上層承載IPv6報(bào)文。雖然IPv6是新的標(biāo)準(zhǔn)體系，但是它的架構(gòu)仍然沿襲了TCP/IP體系，很多IPv4的相關(guān)技術(shù)應(yīng)用業(yè)務(wù)，可以方便地引入到IPv6網(wǎng)絡(luò)中。(4) 在基本首部的后面允許有零個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展首部。(3) IPV6簡化了報(bào)文頭部格式，字段只有8個(gè)，加快報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)，提高了吞吐量；(4) 提高安全性。IPv6將無時(shí)不在，無處不在的深入社會(huì)每個(gè)角落的真正的寬帶網(wǎng)，帶來非常巨大的經(jīng)濟(jì)效益。IPv6在這樣的環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生。 下一代IP協(xié)議IPv6 IPv6產(chǎn)生背景第二代互聯(lián)網(wǎng)IPv4技術(shù)的最大問題是網(wǎng)絡(luò)地址資源有限。到目前為止，未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展總體還處于探索階段，當(dāng)前均有一些未來互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的研究思路和方向提出，但實(shí)際應(yīng)用中尚未有成熟的方案及部署實(shí)現(xiàn)。 在這些項(xiàng)目的資助下，我國也提出了一些新型的互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)方案。該項(xiàng)目主要目的是搭建以 IPv6 為核心的下一代互聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺。FIRE是一項(xiàng)長期的試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)的原創(chuàng)性研究，涉及未來互聯(lián)網(wǎng)的概念、協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)、相關(guān)的科技、工業(yè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)等方面。FIND鼓勵(lì)研究人員采用革命性(CleanSlate)設(shè)計(jì)方法重新設(shè)計(jì)一個(gè)嶄新的未來互聯(lián)網(wǎng)體系。3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 面對互聯(lián)網(wǎng)在飛速發(fā)展中暴露出的越來越多的問題，許多發(fā)達(dá)國家均先后啟動(dòng)了下一代互聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)和建設(shè)，這些具備先進(jìn)性和試驗(yàn)性的網(wǎng)絡(luò)科研成果為下一代互聯(lián)網(wǎng)及未來互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)研究提供了優(yōu)良的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并且在其自身的不斷發(fā)展和演進(jìn)中，也在探索和驗(yàn)證未來互聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)。(5) 移動(dòng)性 隨著便攜式移動(dòng)終端日益普及，移動(dòng)終端上的業(yè)務(wù)流量占網(wǎng)絡(luò)流量的比重日益增加。(3) 網(wǎng)絡(luò)性能和服務(wù)質(zhì)量 當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層結(jié)構(gòu)遵循盡力而為的思想，網(wǎng)絡(luò)的行為是自發(fā)不可控的，這使在互聯(lián)