CTI论坛: 下一代网络将为“两层”架构

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下一代网络将为“两层”架构

朱杰刘喜喜 2008/03/17

　　网络已成为支撑现代社会经济发展、社会进步和科技创新的重要信息基础设施。目前，世界各国先后展开了下一代网络研究，那么，下一代网络究竟会是什么样的？进展情况又如何呢？

　　随着超高速光通信、无线移动通信、高性能低成本计算和软件等技术的迅速发展，以及互联网创新应用的不断涌现，人们对网络的规模、功能和性能等方面的要求越来越高。在不久前结束的YOCSEF（青年计算机科技论坛）上，中国工程院院士刘韵洁、清华大学教授吴建平、北京交通大学电子信息工程学院院长张宏科对下一代网络的现状和发展进行了深入探讨。张宏科还展示了下一代网络的研究成果，他认为，未来网络的体系架构将由现在的七层演进为两层。

研究的三个阶段

　　业内一直在关注网络的未来发展和演进。目前为止，对于下一代网络的研究，主要可以分为以下几个阶段。

　　第一阶段的网络研究大约发生在8年到10年前。当时全世界都在关注IPv6网络的研究。到目前为止，IPv6网络已经进入到产业推进、商用化全面展开的阶段。

　　第二阶段是2001~2002年左右，主要是移动互联网研究阶段。现在，这个阶段从研发角度来讲，也已经开始全面推进，逐步进入商用。

　　第三阶段是在2003年左右，新一代传感器网络开始受到关注，前两个阶段是完成人与人之间的通信，这个阶段要求新一代网络完成的是人与物之间、物与物之间的传感器网络连接。

　　以上三个阶段可以说是现在网络研究工作的基础和支撑。目前，全世界展开新一代网络研究，实际上是想研究出一个全新的网络模型，消除传统网络的不足。

　　回顾原始网络的设计思想，基本上是一种网络服务于一种服务模式。比如说电信网最初就是为打电话而设计的，严格说这种网络主要是为了解决高速度数据传输问题，对图像传输不是很适合。互联网最初是为数据业务设计的网络，它实际上不适合语音、图像等传输，虽然通过目前的互联网也可以进行一些语音和图像传输，但不高效，而且存在可控、可管、安全性方面的缺陷。如果要用一个网络实现电信网和互联网的功能，就必须对目前的网络模型进行改变，做到真正的网络融合。

面临的三个问题

　　张宏科认为，新一代信息网络目前在研发过程中主要解决以下主要问题。

　　第一，信息网络的体系结构问题。比如现在的七层网络、四层网络、三层网络，每一种网络针对某一种主要业务，这并不很科学。而且每一种网络工作原理和机制很多东西很类似，但是搭建网络的效果却不一样。新一代网络要替代现有网络当然很难，只能多年磨剑，长期钻研，对过去的网络研究透才能解决这些问题。

　　第二，解决现有网络的异质异构问题。我们现有的网络很多，一种网络对应一种体系结构；新一代信息网络需要一体化，而且从机理上可以做到一体化。其实，所有的网络不是路由器就是交换机，只是公共数据转换机制不一样，完全可以在机理上设计一种网络来实现一体化。

　　第三，新一代网络应该负载多种业务。现在的网络也在一定程度上可以支持多种业务，但是人们不满意，有很多弊端，需要在新的网络下提供普适服务，也就是多种优良服务。新一代网络需要可移动性、可信性非常值得信赖。

可信网络与普适服务

　　在上面的背景下，张宏科教授提出了一个全新的网络体系模型。上层是普适服务层，下层是交换路由层，就通过两层网络模型，来构建下一代信息网络。这种网络体系结构实际上是一个全新的“标识分组网络”，通过标识进行管理，通过分组进行数据传输。

　　交换路由层的研究目标是在一个可信（安全、可靠、可控、可管）的网络平台上提供多元化的网络和终端接入，保证信息交互的可信性和移动性，并有支持普适服务的能力。传统IP地址具有语义重载性（IP地址同时表示主机的身份信息和位置信息），导致了一系列难以解决的问题，如IP地址欺骗、传输层无法支持移动性、网络缺乏可控可管能力等。交换路由层采用的接入标识与交换路由标识分离映射方法解决了这一问题。

　　接入标识与交换路由标识分离方法将网络划分为接入层和核心层。网络中有接入标识和交换路由标识两种标识，接入标识代表了终端的身份信息，只能在接入层使用；而交换路由标识代表了终端的位置信息，只能在核心层使用。交换路由层采用间接通信模式：在接入层采用接入标识转发数据，而在核心层采用内部的交换路由标识替代接入标识转发；接入层负责各种通信终端的接入，核心层进行控制管理和交换路由，用户的隐私性、网络的安全性、可控可管性和移动性在核心层和接入层中以一种统一的基于标识的方式分别实现。

　　普适服务层负责各种业务的会话、控制和管理，这些业务包括由运营商或第三方增值服务商提供的各种网络业务，主要是语音、数据、流媒体等，不同的业务用相同的普适服务层承载。普适服务层主要解决两个问题：

１．网络服务与资源统一处理

　　资源的获取和服务的接入是当前网络最主要的两种应用，但是在当前的互联网架构之下，资源和服务并没有统一的描述和处理机制。鉴于此，普适服务层通过引入“服务标识”和“服务描述”的概念与设计，提出了一种基于本体的资源和服务的统一描述机制。具体实现采用了语义网和本体设计的技术，建立了统一的本体描述，其中包括资源的分类和服务的分类，以及对服务和资源的关系进行描述的参数。

２．支持多连接多路径的高效传输协议设计

　　服务连接的建立是各种网络服务完成必需的过程，高效的连接建立过程是网络设计的重要内容。普适服务层引入“连接标识”的设计，通过将“服务标识”映射到“连接标识”实现服务连接的建立。这种映射的可能形式包括一对一简单映射、一对多多连接映射、多对一多流映射和多对多复杂映射。

　　从总体趋势上看，下一代网络整个网的核心层功能结构将趋向扁平化的两层结构：核心网的发展趋势将更加倾向于传送层和业务层而独立发展，并分别优化；而在网络边缘则倾向于多业务、多体系的融合，允许多协议业务接入，能以最经济的成本和灵活、可靠且持续支持一切已有和将有的业务。

　　融合网络的问题如何解决，如何在一个物理网络的平台来提供多种业务？上世纪８０年代通过ＡＴＭ的方式没能解决网络融合的问题，上世纪90年代互联网也没能解决这个问题。实践证明，有一个解决思路可行——就是通过设计独立的虚拟载入网，使每一种业务都有一个具体的网络，而且这些逻辑的网络相互独立、隔离。这样，语音业务和ＡＴＭ、帧中继网上的业务、视频业务、互联网业务、移动数据业务在一个物理平台上实现，并且符合电信标准，甚至超过原有网络的能力。

　　移动通信和家用电器等对IPv6的需求越来越迫切，很多IPv6家电甚至已经开始销售，下一代互联网基础研究正在得到重视。但有一个概念需要明确，IPv4和IPv6仅仅是互联网传输数据的格式定义，IPv6为解决互联网面临的技术挑战搭建了一个发展平台，但它绝不等于下一代互联网，它只是万里长征的第一步。我国向下一代互联网发展的基本路线是：坚持演进，吸取创新。下一代互联网的发展应该是一个改良的过程，而不是革命。

　　我们现在的团队正在从事新一代网络体系基础研究。正在研究的新网络是一个全新的网络，体系结构研究要优于IPv6。目前，IPv6还不能彻底解决好网络安全性和移动性问题，而我们提出的新体系为新一代信息网络的发展指出了一个新的发展方向。尽管现在已经提出一些先进、超前的研究思路，但究竟什么样的网络可以完全弥补现有网络的不足，这个问题还很难说清，要对过去研究很透，而且必须经过长时间考虑。

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