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互联网状况及与未来互联网的关系

2012-08-30 17:59 来源:互联网 人参与在线咨询

 

1互联网的现状

 

互联网最初是为单一的数据通信需求而设计的,其设计目标是实现网络的健壮性和支持底层网络技术的异构性,并且默认互联的用户属于相互信任的团体。因此,传统的互联网体系结构仅支持尽力而为的服务,遵循“核心简单,终端智能”的设计原则,智能部署在网络边缘的终端上。这种体系结构简单,保证了高效的互通和良好的演进性,一直沿用至今。随着互联网步入商业化时代,互联网的性质已经从一个以科研为主要目的的网络演变为全球规模的信息基础设施。近年来,随着网络技术的高速发展,出现了大量新型接入技术如WiMAX,Wi-Fi,无线局域网,蓝牙,大量新型异构网络如移动自组织网络、无线传感器网络、网状网,大量新的计算技术如P2P,网格,普适计算和多样化的应用,这些新技术和应用在推动整个通信领域进步的同时,也使得传统互联网体系结构面临着巨大的挑战。复杂的异构网络环境增加了维护管理的复杂度,同时也影响了网络的灵活性、健壮性和安全性;无处不在的应用需求要求互联网支持移动性;多样化的应用要求互联网支持高质量的实时业务。

 

随着网络复杂度的增长,传统的“核心简单”的互联网难以满足网络对可控、可管迫切的需求,已经运行了40年的以IP协议及相应编址路由机制为核心的互联网基础架构越来越不堪重负,互联网的可持续发展性面临着严重的挑战。随着网络规模、业务需求、以及相关的计算机与通信技术的迅速发展,互联网面临了严峻的问题,具体为:(1)网络存在严重的可信、安全问题。(2)网络的虚拟化能力差。(3)网络管控能力低,网络不可知、不可控和不可管。(4)网络扩展性(地址、路由、业务)差,已经影响到互联网业务(特别是实时业务)的发展。(5)网络无服务质量保证,高质量的实时业务很难开展。(6)商业模型问题严重。这些问题的存在已经影响到互联网的可持续发展,已经引起业界的高度重视。另外,在信息爆炸、内容急遽扩张的今天,内容分配、传送能力已经成为一类极为重要的能力,是网络必须能高效提供的,但是目前内容的分配和传送是通过分组数据网和数据广播网来实现的,用上述两类基础网去分配和传送内容是可以的但不是高效的。

 

随着内容传送重要性的增加,绿色、高效、高质量来分配和传送内容变得越来越重要,内容分配、传送的重要性就日益显现了,这是近年来凸现的问题,它对互联网提出了新的要求。上述这些问题的存在已阻碍了互联网的可持续发展,近20年来互联网的专家们在“绞尽脑汁”试图解决这些问题,但迄今为止没有能够得到很好的解决,已有的实践表明,这些问题依靠现在传统的互联网是无法解决了,需要研究新的互联网技术(即未来互联网技术)。

 

2未来互联网与下一代互联网

 

新的互联网技术是什么,目前没有统一的认识。大体上有三种说法:新一代互联网,未来互联网和下一代互联网。这三者说的是不是同一件事?笔者认为它们不是一回事。新一代互联网是一个泛指,只要是与目前传统互联网不同的互联网都可以称为新一代互联网(因为有“代”的要求,因此不是小改小弄,而是应该在性能和能力上有质的改变才能称得上“代”),从这个意义上讲,未来互联网和下一代互联网都是新一代互联网,因为是泛指讨论的意义不大,这儿就不讨论了。下面主要讨论未来互联网和下一代互联网。

 

未来互联网到目前为止没有明确的目标,只有一个基本的想法,就是传统的互联网存在严重的问题,需要予以解决,以保持互联网的可持续发展,从20世纪90年代起,就一直在进行研究和探索。20多年来改良型技术路线一直是主导的技术路线,它是在已有IP网的体系结构的基础上,采用IPV6来增加地址空间的容量,在此基础上增加诸如:源地址检查、无状态地址映射等技术,期望能满足未来互联网的要求,已有的实践结果表明,这条技术路线可以解决IPv4地址空间不足而导致的网络可扩展性问题,但无法解决路由日益复杂化导致的可扩展性问题,甚至还会恶化,此外它无法解决网络的安全、可信方面、服务质量和商业模型问题等体系性瓶颈性的问题,已有的实践表明,改良型技术路线难以为继,革命性的技术路线势在必行。革命性的技术路线也有两条思路,思路之一是所谓的CleanSlate的技术路线,重建一个全新的互联网,这是对互联网最彻底的革命,从已有的研究来看,它的工作重点在于:(1)设计一个全新的体系(目标不明朗,虚拟化和节点可编程是可能采用的技术)。(2)解决内容分配、传送高效和优质问题。总的来说这条思路目前没有没有明确得方向、只有一些设想。

 

国外的研究,如NDN,DONA,I3,PSIRP等,由于是全新的思路,方案尚未稳定,国内得研究基本上是跟追走,没有自创得思路,这条思路是10年,20年甚至对更远年代的一些考虑,是“远期目标”的未来网络。下一代互联网则是“近期目标”的未来互联网。由于是“近期目标”的未来互联网,因此它的目标是明确的和具体的。下一代互联网的目标是:解决目前互联网存在的诸多问题,提升互联网的性能和能力,满足未来相当长一段时间内的互联网发展的需要,保证互联网的可持续发展。下一代互联网的研究开始于20世纪90年代,IPv6是作为下一代互联网协议提出的,当时目标很明确是要解决的是IPv4(当前互联网)存在的问题,由于IPv4地址空间过小影响互联网的可持续发展,所以IPv6首先要解决的问题是IPv4地址不足的问题,但是IPv6是为下一代互联网设计的,决非仅为解决地址问题设计的,IPv6将要解决IPv4网存在的全面的问题包括:网络的安全可信问题、网络的服务质量问题、网络的移动性问题等,它希望全面的提升IPv4网的能力,构建下一代互联网。IPv6实施的实际结果是:IPv6的确解决了IPv4存在的地址问题,但由于IPv6与IPv4相比,除了地址从32BITS改为128BITS,地址空间大为增加,其他所有的技术都没有本质上的改变,因此IPv6与IPv4相比较无论从网络性能和能力而言就没有实质性的进展,IPv6没有能实现预期的目的。下一代互联网的另一个重要研究方向是提出IP+MPLS的网络体系。建立在IP网的基础上的互联网不能从更本上提升互联网的能力,特别是安全、可信、服务质量和网络虚拟化等方面的问题,互联网的专家们将问题的原因归属于IP网的不面向连接的特性,认为在引入面向连接技术后就有可能从更本上解决互联网的问题,这就是MPLS的引入的原因,这项技术的源头是思科的TAGSwitch,以后演变成MPLS,但是MPLS并没有如互联网专家们的意愿,虽然说面向连接技术由于连接的存在,的确可以因为连接而保证网络资源和网络的安全等,但所有的面向连接技术都存在N平方问题,MPLS同样也不可能幸免,N平方问题的存在,使得MPLS只可能建规模非常有限的局部网络,MPLS可以在一定程度上和在一定范围内解决网络虚拟化、安全和服务质量等问题,但MPLS过于复杂且扩展性很差,使用范围非常有限。目前互联网的网络体系是由一张全程的IP网构成其主体网覆盖全球,在这样的一张IP网上,贴着许多块MPLS网,这些MPLS网相互分离互不相关,在MPLS覆盖的部分网络性能有一定的改善,不覆盖的区域仍然是IP网,经过了近20年的努力,互联网的IP+MPLS体系没有取得实质性的进步,当然也无法成为下一代网的技术。

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