新一代互联网体系结构的研究进展与分析
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题目：新一代互联网体系结构的研究进展与分析
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2011年12月11日
新一代互联网体系结构的研究进展与分析
摘要
日益增长的网络规模和用户需求给互联网带来了诸多挑战，新一代互联网体系结构已经成为了网络领域研究的热点。本文就新一代互联网研究背景，研究现状，待解决的问题进行总结，并对位置标志和身份标志分离的两类方案进行了探讨。
关键词：新一代互联网位置标志身份标志LISP
NEXT GENERATION INTERNET ARCHITECTURE
RESEARCH AND ANALYSIS
ABSTRACT
The Challenges have been brought because of the increasing network size and user needs. It has been becoming hot to research the architecture of the NGI. In this paper,the background, research status, problems to be solved of the NGI will be summarized, and then,two programs are discussed,which solved the separation of location mark and identity mark.
KEY WORDS: NGI location mark identity mark LISP
目录
1 引言 (5)
2 现状与问题 (6)
2.1 国内外研究现状 (6)
2.2 待解决的问题 (7)
3 位置标志和身份标志分离 (8)
3.1概述 (8)
3.2基于主机的路由体系结构 (8)
3.3 基于网络的路由体系结构 (9)
3.4 两种方案的比较与分析 (9)
4 结束语 (11)
参考文献 (12)
1 引言
互联网经过40 年的发展，已经取得了巨大的成功，目前已然成为人们生活的必需品，互联网初期的设计主要遵循了如下几条原则：用位置对节点进行标识；分层的协议栈；在网络层部署唯一的网络互联协议，即IP网络互联协议；基于数据报的无连接服务；端点智能、网络傻瓜化，即由端系统负责复杂的网络功能，连接端节点的网络只负责简单的传送功能。今天互联网的成功很大程度上源于这些基本的设计原则。
然而，互联网在这几十年中发生了巨大的变化，在安全性、移动性、可扩展性、可控可管性、服务质量等方面，互联网原始设计的缺陷逐渐暴露出来。尤其随着以“内容/信息共享”为主要特点的网络应用的快速发展，使得当前互联网正面临着前所未有的压力。具体来说主要有以下几点：IP地址匮乏[1]，难以更大规模扩展；网络服务质量(QoS)控制能力弱，不能保障高质量对不同业务的网络服务；缺乏安全保障机制，网络安全漏洞多；对于用户在移动互联网的要求，传统互联网由于其技术本质问题难以满足；另外，目前传统互联网的复杂程度也使网络控制和管理变得异常艰难。
世界各国研究机构早就开始重新考虑和研究互联网的体系结构，试图提出适应于未来环境和应用需求的新一代互联网体系结构，美国等发达国家先后开始了新一代互联网研究，比较著名的几个计划包括下一代互联网（NGI，next generation Internet）、下一代网（NGN，next generation network）、美国国家科学基金会设立的全球网络创新环境（GENI，global environment for network innovation）和未来互联网网络设计（FIND，future Internet design）、欧盟第七研发框架计划（FP7）等。我国在新一代网络体系结构方面刚起步，已经在“973”计划、“863”计划这些重大的国家科研计划中设立了若干个与未来网络相关的项目。
2 现状与问题
2.1 国内外研究现状
美国自然科学基金会NSF于2005 年启动了两项新一代互联网研究计划: 未来互联网设计FIND和全球网络创新环境GENI。[2]FIND 计划最大的特点在于从草图设计开始，探讨所需的网络结构及其设计，而不是增量式地逐步改进现有网络。FIND 在网络体系结构各个方面的研究和设计都尽量做到不受以往的研究思维的影响和束缚，即“革命式”、“从头再来”。GENI 计划的目的则是构建一个全新的、安全的、能够连接所有设备的互联网，以促进互联网的发展，并刺激创新，促进经济增长。其目标是发现和评估可以作为21 世纪互联网基础的新的革命性概念、示范和技术，建立一个用于研究未来互联网体系结构、服务和过渡的一个实验环境，提供更多数量和更好质量的研究平台，并能将研究成果迅速转化为实际的产品和服务，使这些产品和服务能够提高国家未来的经济竞争力和国家安全，并且能够让当前的网络较快过渡到新的网络体系结构。GENI 由两部分组成：研究计划（research program）和实验设施（experimental facility）。其中“研究计划”的重点是，研究创造新的核心功能，包括要超越现有的数据报、分组和电路交换框架，设计新的命名、寻址和身份识别体系结构，构建内置的网络安全机制和新的网络管理机制，使下一代互联网具有高度安全性和可管理性。“实验设施”的重点是，研究能够提供包括传感器和无线移动通信设备等在内的多种接入技术，并能够部署和验证新的体系结构（例如，新的无线技术和光技术、传感器网络、移动无线通信、RFID 等）。
2007年初，欧盟在其第七框架FP7中设立了“未来互联网研究和试验”（FIRE）项目[3]。FIRE是一项长期的试验驱动的原创性研究，涉及了未来互联网的概念、协议和体系结构、相关的科技、工业和社会经济学等方面。其主要研究内容包括：网络体系结构和协议的新方法；管理未来互联网日益增长的规模、复杂性、移动性、安全性和通透性；在物理和虚拟结构的大规模测试环境中验证上述属性。同为未来互联网研究计划，FIRE和GENI有着很多的相同之处，它们都关注如何搭建真实试验环境，从而为理论研究提供证据支持。FIRE希望通过螺旋式的部署方案，冲出地理上的限制，建立全球性的大规模试验环境。FIRE 同样采用虚拟化技术，该技术将独立存在的资源和设施联系起来，不仅使多个组织协同合作，还能降低能耗和成本。
我国在国家重点基础研究发展计划（“973”计划）中也明确提出了“新的网络体系基础研究”作为重点研究课题，设立了一系列与未来或新一代互联网有关的项目。2003年，清华大学、国防科技大学、北京邮电大学、东南大学和中科院网络信息中心5个单位共同承担了国家“973”计划项目“新一代互联网体系结构理论研究”。还有以张宏科教授为首席科学家的“一体化可信网络与普适服务体系基础研究”，以孟洛明教授为首席科学家的“可测可控可管的IP网的基础研究”，以吴建华教授为首席科学家的“新一代互联网体系结构和协议基础研究”等，钱华林研究员在其《层次交换网络体系结构》一书中也对未来互联网的架构做了深入的探讨。
2.2 待解决的问题
新一代互联网的基本特征有“扩展性、高性能、实时性、移动性、安全性、易管理和经济性”，基于这些基本特征，新一代互联网主要面临有如下四个主要问题。
网络体系结构单一、可扩展性不强和网络功能的复杂多样性的问题。虽然人们认为，采用“边缘论”作为指导思想的基于尽力而为的互联网是体系结构可扩展性最好的网络，但是这种体系结构的可扩展性也仅仅局限在网络互联互通的角度。在支持新的服务方面则表现出越来越多的局限性。例如，很难对组播进行支持，也很难支持大量主机都处于不断移动状态的情形，这些问题出现的主要原因都是由于尽力而为的服务模型只考虑了互联互通的扩展性目标而没有考虑互联网络在服务等其他方面的可扩展性问题。目前的网络体系结构在地址空间、寻址和路由方式、服务类型等方面都很难进一步扩展[4]。
未知的网络行为与确定的传输控制目标之间的问题。基于分组交换的互联网络的流量模型和行为模型还没有得到很好的研究，目前虽然在大规模网络的流量分析中得到了一些基于自相似和长相关的理论成果, 但是这些成果背后的科学指导作用还有待进一步发掘。由于流量模型和行为模型的缺乏，导致人们对大规模网络的控制和管理缺乏理论指导，还停留在直观和经验的基础上，这也远远不能满足要求网络提供更好的服务质量的需求。
网络的安全可信问题[5]。互联网络作为一个巨大的系统工程，它有其固有的脆弱性。网络上聚集了大量的硬件系统和无数的应用软件，每一种硬件或者软件的缺陷都有可能被利用来对网络进行攻击或者恶意破坏。那么，如何从理论上分析网络的脆弱性并对其进行保护是还没有解决的难题。网络在保证自身安全的基础上，还必须为应用提供所需要的安全功能。如何在应用规模不断增长，性能要求不断提高的前提下保证其安全是一个困难的问题。
网络服务需求的复杂多变的问题。新一代互联网络的复杂性（规模更大、结构更复杂、异构性更强）以及用户和服务提供者对服务需求的复杂性和多样性（服务的互操作性、提供速度、可用性、可扩展性、可管理性和服务质量、服务的智能化和个性化等）使得人们急需对如何构建大规模互联网络服务的理论指导。如何根据新一代互联网络的体系结构建立相应的服务模型，如何快速灵活地为用户提供具有高可用性、良好互操作性和高性能的服务，如何对现有的服务进行协调为端用户提供可重用的服务，如何对服务进行管理，都是困难而极有价值的理论问题。
3 位置标志和身份标志分离
3.1概述
近年来，互联网的路由可扩展性问题引起了越来越多的关注。在互联网的无缺省路由域(DFZ)中，路由表的规模正以“超线性”的速度增长[6]，这无疑严重影响了互联网路由系统的可扩展性。目前研究者已达成共识，认为当前DFZ中路由表规模高速增长的根本原因是由于IP地址同时承担标识主机身份和寻址双重功能而导致的IP地址语义过载。为解决这个问题，多数专家认为需要从根本上对现有路由体系结构进行重新设计规划。
为解决路由系统的可扩展性问题，目前已经提出了多种方案[7]。这些方案大致可以被归纳为两类：一类方案是通过减少边界网关协议(BGP)消息更新的频率、压缩路由表或转发表来解决扩展性问题，如虚拟聚合方案(VA)；另一类方案是基于身份标识和位置标识(ID/Locator)分离的思想，将IP地址的主机身份标识与路由标识功能分开，如主机标识协议(HIP)位置/身份分离协议(LISP)等。第一类方案只解决了路由表、转发表快速增长的问题。第二类方案不仅能够减小DFZ中路由表的规模，还支持站点的网络多归属和流量工程，实现路由系统的可扩展。
目前学术界和工业界的很多研究团体已经提出了众多基于位置和身份分离的方案。大多数方案的设计都遵循两层命名空间模型，即位置标识命名空间和主机标识命名空间，两层命名空间方案又可以按照位置标识和身份标识分离点的位置不同分为两类：第一类方案在主机处将ID/Locator彻底分离，这需要对主机作一定的修改；第二类方案在边界路由器处进行ID/Locator的分离，通过在网关处进行封装映射来实现，主机无需作任何改变。
3.2基于主机的路由体系结构
这类方案的基本思想是在主机处实现位置标识符和身份标识符的彻底分离。早期M.O'Dell提出的GSE就属于此类方案，它将主机的IPv6地址分为Locator 和ID两部分，实现了位置与身份的分离，但并不保证ID的全球唯一性和安全性。此后提出的LNAI以及HIP也属于此类方案。
LNAI设计了一个扁平的4层名字空间结构，包括用户级描述符(ULD)服务描述符(SID)、主机描述符(EID)和IP地址。同时LNAI还提出了一个三级地址解析方案，包括将ULD解析为SID、将SID解析为EID 将EID解析为IP地址。通过增加SID和EID这两个额外的名字空间和解析层次，LNAI不仅能够允许服务和数据成为一级因特网对象(能够直接和持久地命名)，还支持主机的无缝移动和网络多归属，并可以将中间盒如网络地址转换(NAT)和防火墙等整合到互联网体系架构。
HIP[8]提出在网络层和传输层中间插入一个新的协议层——主机标识层。主机标识层将原来紧密耦合的传输层和网络层分开，彻底分离IP地址的双重功能，使IP地址只作为网络层使用的位置标识符，专用于数据包的路由转发，而把主
机标识的功能交给主机标识符(Host ID)，传输层使用主机标识符而不是IP地址作为主机的标识。在双方进行通信时，IP地址的变化对传输层透明，从而保证在发生移动或者地址变化时，通信可以持续进行，而不会被中断。
3.3 基于网络的路由体系结构
此方案的基本思想是：将整个路由域分为全局路由域和本地路由域，ID/Locator的分离在边界网关处实现。全局路由域是由边界网关组成的，在同一个本地路由域内的实体之间的通信使用身份标识符进行路由，在全局路由域内使用位置标识符进行路由。需要发往本地域外的数据包携带的是目的主机的身份标识，它们首先被转发到本地路由域的边界网关处(源网关)。源网关通过某种映射服务获得目的网关的位置标识并将这个标识作为目的地址。接着，根据目的网关的位置标识，这个数据包就可以通过全局路由域到达目的网关。目的网关去掉数据包中的位置标识，根据目的主机的身份标识转发数据包，最终数据包将到达目的主机。这类方案不仅仅能够解决目前Internet面临的路由可扩展问题支持站点多归属，而且由于ID/Locator在路由器处进行分离，有利于ISP进行流量工程控制。
Cisco公司提出的LISP采用了边缘网络和核心网络分离的概念，将核心网络与边缘网络划分不同的路由空间[9]，基本思想是通过核心网络和边缘网络的分离实现核心网络的可扩展性。它将当前具有双重语义的IP地址命名空间分离成端节点身份标识(EID)和路由地址(RLOC)，其中EID用于在边缘网络(本地路由域)中进行路由，而RLOC对应为位置标识符，用于核心网(全局路由域)的路由，并通过引入入口隧道路由器(ITR)和出口隧道路由器(ETR)对数据包的封装，实现身份与位置的分离。LISP采用IP- OVER- UDP隧道技术，其中内层包头存放EID，外层包头存放RLOC。隧道端点路由器负责缓存EID到RLOC的映射。
由于LISP以尽量少地改变Internet的基础设施为设计目标，所以在LISP中端系统无需任何改变，只需对现行的路由器进行微小的改变，并且能够增量部署。当然，LISP也存在一些问题。例如，LISP的实现依赖隧道技术，边界路由器需要维护流量状态，由此而产生的可靠性和扩展性问题有待解决。
3.4 两种方案的比较与分析
以上共介绍了两类不同的路由体系结构。LNAI需要对现有的主机软件作很大的改变，包括协议和应用程序，而且解析这些名字空间需要新的解析系统。因此，LNAI的部署代价较大。在引入了多个层次的名字空间后，安全问题如拒绝服务攻击也成为LNAI的较大隐患。以HIP为代表的在主机处实现ID/Locator 分离的方案实现了IP地址双重语义的彻底解耦，完全解决了移动性、网络多归属问题，增强了安全性，实现了路由系统的可扩展，但是这类方案需要对主机进行修改，部署难度较大，且不能支持有效的流量工程。以LISP为代表的采取映射封装的方案在边缘路由器上实现了核心网络和边缘网络的分离，边缘网络的动态变化不会对核心网络造成严重影响，从而实现了路由系统的可扩展。这类方案只需对路由器进行改动，部署代价较小，支持网络多归属和流量工程，能够增量部署。这类方案的最大问题是，需要在入口隧道路由器(ITR)处采用查询映射，
查询延迟会导致路由器丢弃或者缓存大量分组，容易遭受攻击。改进方案是ITR 可以在没有映射信息时，将分组发送给映射系统，让分组经过映射系统进行路由，导致映射系统在提供映射功能的同时，还要需要承载用户流量的转发，对映射系统的设计和性能提出了要求。
通过以上分析可以看出这些方案各有优缺点，其设计的目的都是解决路由系统的可扩展性这个首要问题。当然除了路由的可扩展性，未来互联网路由体系结构还要支持具有扩展性的流量工程、网络多归属以及移动性，尽量简化自治系统的重编址，考虑路由质量和安全。同时，方案的可部署性也是设计时必须要考虑的重要因素。
4 结束语
经过十多年时间，人们越来越深刻地认识到下一代互联网研究的重要性、复杂性、艰巨性和长期性，发达国家纷纷把新一代互联网研究列入未来信息技术领域的重点发展方向。近年来新一代互联网研究已得到我国政府的高度重视。目前，国内外的研究工作大多仍处于初始阶段，尚存大量的理论与实现问题需要解决[10]。中国作为一个互联网用户的大国，必须抓住这个历史性的机遇，一方面跟踪分析国际上的最新研究进展，另一方面立足自主创新，努力形成具有自主知识产权的技术成果；使中国在新型网络体系结构研究领域与国际水平同步甚至领先，推动相关标准建立及技术进步，在从理论分析到应用基础研究以至可用技术实现和验证的各个环节，展开攻关，实现中国网络技术领域技术实力的一次跳跃性发展，最终提升中国在信息领域的核心技术竞争力及影响力。
参考文献
[1] 余建斌.新一代互联网:速度更快容量更大.人民日报.2010-07-05.
[2] 吴建平,刘莹,吴茜.新一代互联网体系结构理论研究进展.中国科学(E辑:信息
科学).2008,(10).
[3] 吴建平,李星,刘莹.下一代互联网体系结构研究现状和发展趋势.中兴通讯技
术.2011,(02).
[4] 吴建平,吴茜,徐恪. 下一代互联网体系结构基础研究及探索.计算机学
报.2008,(09).
[5] 陆璇,龚向阳,程时端. 新一代互联网体系结构.中兴通讯技术.2009,(04).
[6] 陆璇,龚向阳,程时端. 新一代互联网体系结构(2).中兴通讯技术.2009,(05).
[7] 董平.基于身份与位置分离映射的可扩展路由体系研究[D]. 北京交通大
学,2008.
[8] 杨水根.主机标识协议的移动性管理研究[D]. 北京交通大学,2008.
[9] 李锐.新一代互联网体系结构及关键技术研究[D]. 北京邮电大学,2011.
[10] 陆璇,龚向阳,程时端. 新一代互联网体系结构(3).中兴通讯技术.2009,(06).
关于下一代网络的体系结构
关于下一代网络的体系结构 [摘要] 本文归纳了对下一代网络的共识与分歧，分析了产生分歧的原因，提出应重视网络体系结构研究，包括重新认识边缘论（End-to-End Argument）、光通信与分组交换技术的融合、UNI模式向NNI模式的过渡，同时要关注网络结构和动力学规律的基础研究。 [关键词] 网络体系结构；光通信；分组交换；UNI；NNI；网络动力学 1 关于下一代网络的共识与分歧 1.1 对下一代网络的基本共识 ●光纤通信技术发展速度超过Moore定律，DWDM将成为光纤通信的 主流技术。 ●基于IP协议的数字业务将逐步成为通信与网络的主要业务 ●无线与移动通信是下一代网络的重要组成部分，固定与移动网络的融合 是重要的发展方向。 ●近期内还不能实现光分组交换，建设下一代网络需要光（子）技术（线 路交换）与电子技术（分组交换）互补结合。 ●下一代网络应具有可扩展性、灵活性、QoS、安全性及电信运行级的可 靠性，提供充分的地址（IPv6）。 ●下一代网络应致力于信息共享与协同工作，在TCP/IP、Web协议基础 上形成更易于共享与协作的新标准与新协议。 1.2 对下一代网络认识上的某些分歧 ●分布式服务（自助餐厅式）还是集中式服务（超级市场式）？ ●网络的智能在边缘还是在中央？Internet 的基本论点End to End Argument是否仍然成立？骨干网做简单些还是做复杂些？ ●按功能分割网络设备，即按服务器—路由器—交换机等几个层次实行横 向集成还是按业务分割如话音、数据等实现纵向集成。 ●是客户/服务器（client/server）结构还是对等结构（peer to peer）?
网络体系结构及OSI基本参考模型典型例题分析解答
— 网络体系结构及OSI基本参考模型典型例题分析解答 一、填空题 1.计算机网络层次及其协议的集合称为网络的___。 2.为进行计算机网络中的数据交换而建立的____、标准或____的集合称为网络协议。的全称为____,的参考模型是由____制定的标准化开放式计算机网络层次结构模型。 包括____、服务定义和____三级抽象。 的体系结构定义了一个七层模型,从下到上分别为物理层、数据链路层、____、运输层、会话层、____和____。 6.网络协议包含三要素,这三要素分别是语义、____和____。 ） 二、单项选择题 1.在网络协议中,涉及数据和控制信息的格式、编码及信号电平等的内容属于网络协议的()要素。 A)语法B)语义C)定时D)语用 体系结构定义了一个()层模型。 A)8 B)9 C)6 D)7 3.在OSI的7层模型中,主要功能是在通信子网中实现路由选择的层次为(). A)物理层B)网络层C)数据链路层D)运输层 4.在OSI的7层模型中,主要功能是协调收发双方的数据传输速率,将比特流组织成帧,并进行校验、确认及反馈重发的层次为()。 A)物理层B)网络层C)数据链路层D)运输层 5.在ISO的7层模型中,主要功能是提供端到端的透明数据运输服务、差错控制和流量撞控制的层次为()。 A)物理层B)数据链路层C)运输层D)网络层 6.在ISO的7层模型中,主要功能是组织和同步不同主机上各种进程间通信的层次为(). A)网络层B)会话层C)运输层D)表示层 7.在OSI的7层模型中,主要功能是为上层用户提供共同的数据或信息语法表示转换，也可进行数据压缩和加密的层次为()。 A)会话层B)网络层C)表示层D)运输层 ' 8.在开放系统互连参考模型中,把传输的比特流划分为帧的层次是()。 A)网络层B)数据链路层C)运输层D)分组层 9.在OSI的7层模型中,提供为建立、维护和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功的和规程的特性的层次是()。 A)网络层B)数据链路层C)物理层D)运输层 10。在OSI的7层模型中,负责为OSI应用进程提供服务的层次是() A)应用层B)会话层C)运输层D)表示层 11。在创I的7层模型中,位于物理层和网络层之间的层次是()。 A)表示层B)应用层C)数据链路层D)运输层 12。在OSI的7层模型中,位于运输层之上的层次是()。 A)表示层B)数据链路层C)会话层D)应用层 13。允许计算机相互通信的语言被称为()。 A)协议B)寻址c)轮询D)对话
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第一章 计算机网络体系结构
（答案仅供参考如有不对请自己加以思考） 第一章计算机网络体系结构 一、习题 1．比特的传播时延与链路带宽的关系（）。 A．没有关系 B. 反比关系 C. 正比关系 D. 无法确定 2.计算机网络中可以没有的是（）。 A. 客服机 B. 操作系统 C. 服务器 D.无法确定 3.在OSI参考模型中，提供流量控制的层是第（1）层；提供建立、维护和拆除端到端连接的层是（2）；为数据分组提供在网络中路由功能的是（3）；传输层提供（4）的数据传送；为网络层实体提供数据发送和接收功能和过程的是（5）。 （1）A. 1、2、3 B. 2、3、4 C. 3、4、5 D. 4、5、6 （2）A. 物理层 B. 数据链路层 C. 会话层 D. 传输层 （3）A. 物理层 B. 数据链路层 C. 网络层 D.传输层 （4）A. 主机进程之间 B. 网络之间 C. 数据链路层 D. 物理线路层 （5）A. 物理层 B. 数据链路层 C. 会话层 D. 传输层 4.计算机网络的基本分类方法主要有两种：一种是根据网络所使用的传输技术；另一种是根据（）。 A. 网络协议 B. 网络操作系统 C. 覆盖范围与规模 D. 网络服务器类型与规模 5.计算机网络从逻辑功能上可分为（）。 Ⅰ.资源子网Ⅱ.局域网Ⅲ.通信子网Ⅳ.广域网 A.Ⅱ、Ⅳ B.Ⅰ、Ⅲ B. Ⅰ、Ⅳ D. Ⅲ、Ⅳ 6. 计算机网络最基本的功能是（）。 Ⅰ. 流量控制Ⅱ.路由选择 Ⅲ. 分布式处理Ⅳ. 传输控制 A. Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ B.Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ C. Ⅰ、Ⅳ D. Ⅲ、Ⅳ 7.世界上第一个计算机网络是（）。 A.ARPANET B. 因特网 C. NSFnet D. CERNET 8. 物理层、数据链路层、网络层、传输层的传输单位（或PDU）分别是（）。 Ⅰ.帧Ⅱ. 比特Ⅲ.报文段Ⅳ.数据报 A.Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅲ B. Ⅱ、Ⅰ、Ⅳ、Ⅲ C. Ⅰ、Ⅳ、Ⅱ、Ⅲ D. Ⅲ、Ⅳ、Ⅱ、Ⅰ 9.设某段电路的传播时延是10ms，带宽为10Mbit/s，则该段电路的时延带宽积为（）。 A.2×105 bit B.4×105 bit C.1×105 bit D. 8×105 bit
下一代互联网体系结构研究现状和发展趋势
下一代互联网体系结构研究现状和发展趋势 互联网已成为支撑现代社会发展及技术进步的重要的基础设施之一。深刻地改变着人们的生产、生活和学习方式，成为支撑现代社会经济发展、社会进步和科技创新的最重要的基础设施。互联网及其应用水平已经成为衡量一个国家基本国力和经济竞争力的重要标志之一。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，人们对互联网的规模、功能和性能等方面的需求越来越高。三十多年前发明的以I Pv4协议为核心技术的互联网面临着越来越严重的技术挑战，主要包括：网络地址不足，难以更大规模扩展；网络安全漏洞多，可信度不高；网络服务质量控制能力弱，不能保障高质量的网络服务；网络带宽和性能不能满足用户的需求；传统无线移动通信与互联网属于不同技术体制，难以实现高效的移动互联网等等。 为了应对这些技术挑战，美国等发达国家从20世纪90年代中期就先后开始下一代互联网研究。中国科技人员于20世纪90年代后期开始下一代互联网研究。目前，虽然基于IPv6协议的新一代互联网络的轮廓已经逐渐清晰，许多厂商已开始提供成熟的IPv6互联设备，大规模IPv6网络也正在建设并在迅速发展。但是互联网络面临的基础理论问题并不会随着IPv6网络的应用而自然得到解决，相反，随着信息社会和正在逐渐形成的全球化知识经济形态对互联网络不断提出新的要求，更需要人们对现有的互联网络体系结构的基础理论进行新的思考和研究。近年来国际上已经形成了两种发展下一代互联网的技术路线：一种是“演进性”路线，即在现有IPv4协议的互联网上不断“改良”和“完善” 网络，最终平滑过渡到IPv6的互联网；另一种是“革命性”路线，以美国FIND/GENI项目为代表，即重新设计全新的互联网体系结构，满足未来互联网的发展需要。 本文首先介绍国际下一代互联网体系结构的研究现状，涉及美国和欧洲的GENI ［1］、FIND［2］、FIRE［3］以及FIA等计划。然后介绍中国下一代互联网体系结构的研究进展，涉及国家重点基础研究发展（“973”）计划、国家高技术研究发展（“863”）计划和中国下一代互联网（CNGI）等项目的研究。在此基础上，本文分析展望未来下一代互联网体系结构研究的发展趋势。 1 国际下一代互联网体系结构研究现状 国际上各个国家的下一代互联网研究计划不断启动、实施和重组，其研究和实验正在不断深入。从国家地域方面看，美国、欧洲、日、韩都有其各自的计划和举措；从研究内容方面看，有的关注网络基础设施和试验平台的建立，有的关注体系结构理论的创新；从技术路线上看，有的遵从“演进性”的路线，有的遵从“革命性”的路线。 1996年10月，美国政府宣布启动“下一代互联网”研究计划。陆续地，一些全球下一代互联网项目分别启动。全球下一代互联网试验网的主干网逐渐形成，规模不断扩大，
(完整版)网络体系结构知识点总结
第二章网络体系结构和协议 1.网络体系结构是层次和协议的集合。 2.网络协议：通信双方在通信中必须遵守的规则。用来描述进程之间信息交换过程的一组 术语。 3.协议三要素：语法、语义和交换规则（时序、定时）。 a)语法：规定数据与控制信息的结构和格式。 b)语义：规定通信双方要发出何种控制信息、完成何种动作以及做出何种应答。 c)交换规则：规定事件实现顺序的详细说明。 4.分层设计 a)为了降低协议设计的复杂性，采用层次化结构。 b)每一层向其上层提供服务。 c)N层是N-1层的用户，是N+1层服务的提供者。 d)第N层和第N层通信，使用第N层协议。 e)实际传输数据的层次是物理层。 f)分层的优点： i.各层之间相互独立，高层不必关心底层的实现细节。 ii.有利于实现和维护，每个层次实现细节的变化不会对其它层次产生影响。 iii.易于实现标准化。 g)分层原则：每层功能明确，层数不宜太多也不能太少。 h)协议是水平的（对等层通信时遵守的规则） i)对等层：通信的不同计算机的相同层次。 j)接口：层与层之间通过接口提供服务。 k)服务：下层为上层提供服务 5.网络中进行通信的每一个节点都具有相同的分层结构，不同节点的相同层次具有相同的 功能，不同节点的相同层次通信使用相同的协议。 6.数据传输的过程 a)数据从发送端的最高层开始，自上而下逐层封装。 b)到达发送端的最底层，经过物理介质到达目的端。 c)目的端将接收到的数据自下而上逐层拆封。 d)由最高层将数据交给目标进程。 7.封装：在数据前面加上特定的协议头部。 8.层次和协议的关系：每层可能有若干个协议，一个协议主要只属于一个层次。 9.协议数据单元（PDU）：对等层之间交换的信息报文。 10.网络服务：计算机网络提供的服务可以分为两种：面向连接服务和无连接服务。 11.OSI/RM（开放系统互联参考模型） a)应用层面向用户提供服务，最底层物理层，连接通信媒体实现数据传输。 b)上层通过接口向下层提出服务请求，下层通过接口向上层提供服务。 c)除物理层以外，其他层不直接通信。 d)只有物理层之间才通过传输介质进行真正的数据通信。 12.OSI的特点： a)每层的对应实体之间都通过各自的协议进行通信。 b)各计算机系统都有相同的层次结构。 c)不同系统的相应层次有相同的功能。 d)同一系统的各层之间通过接口联系。
网络体系结构及OSI基本参考模型典型例题分析解答
网络体系结构及OSI基本参考模型典型例题分析解答 一、填空题 1.计算机网络层次及其协议的集合称为网络的___。 2.为进行计算机网络中的数据交换而建立的____、标准或____的集合称为网络协议。 3.0SI的全称为____,的参考模型是由____制定的标准化开放式计算机网络层次结构模型。 4.ISO包括____、服务定义和____三级抽象。 5.0SI的体系结构定义了一个七层模型,从下到上分别为物理层、数据链路层、____、运输层、会话层、____和____。 6.网络协议包含三要素,这三要素分别是语义、____和____。 二、单项选择题 1.在网络协议中,涉及数据和控制信息的格式、编码及信号电平等的内容属于网络协议的()要素。 A)语法B)语义C)定时D)语用 2.osI体系结构定义了一个()层模型。 A)8 B)9 C)6 D)7 3.在OSI的7层模型中,主要功能是在通信子网中实现路由选择的层次为(). A)物理层B)网络层C)数据链路层D)运输层 4.在OSI的7层模型中,主要功能是协调收发双方的数据传输速率,将比特流组织成帧,并进行校验、确认及反馈重发的层次为()。 A)物理层B)网络层C)数据链路层D)运输层 5.在ISO的7层模型中,主要功能是提供端到端的透明数据运输服务、差错控制和流量撞控制的层次为()。 A)物理层B)数据链路层C)运输层D)网络层 6.在ISO的7层模型中,主要功能是组织和同步不同主机上各种进程间通信的层次为(). A)网络层B)会话层C)运输层D)表示层 7.在OSI的7层模型中,主要功能是为上层用户提供共同的数据或信息语法表示转换，也可进行数据压缩和加密的层次为()。 A)会话层B)网络层C)表示层D)运输层 8.在开放系统互连参考模型中,把传输的比特流划分为帧的层次是()。 A)网络层B)数据链路层C)运输层D)分组层 9.在OSI的7层模型中,提供为建立、维护和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功的和规程的特性的层次是()。 A)网络层B)数据链路层C)物理层D)运输层 10。在OSI的7层模型中,负责为OSI应用进程提供服务的层次是() A)应用层B)会话层C)运输层D)表示层 11。在创I的7层模型中,位于物理层和网络层之间的层次是()。 A)表示层B)应用层C)数据链路层D)运输层 12。在OSI的7层模型中,位于运输层之上的层次是()。 A)表示层B)数据链路层C)会话层D)应用层 13。允许计算机相互通信的语言被称为()。 A)协议B)寻址c)轮询D)对话
网络体系结构知识点总结
网络体系结构知识点总结 1、网络体系结构是层次和协议的集合。 2、网络协议：通信双方在通信中必须遵守的规则。用来描 述进程之间信息交换过程的一组术语。 3、协议三要素：语法、语义和交换规则（时序、定时）。a) 语法：规定数据与控制信息的结构和格式。b) 语义：规定通信双方要发出何种控制信息、完成何种动作以 及做出何种应答。c) 交换规则：规定事件实现顺序的详细说明。 4、分层设计a) 为了降低协议设计的复杂性，采用层次化结构。b) 每一层向其上层提供服务。c) N层是N-1层的用户，是N+1层服务的提供者。d) 第N层和第N层通信，使用第N层协议。e) 实际传输数据的层次是物理层。f) 分层的优点：i、各层之间相互独立，高层不必关心底层的 实现细节。ii、有利于实现和维护，每个层次实现细节的变化不 会对其它层次产生影响。iii、易于实现标准化。g) 分层原则：每层功能明确，层数不宜太多也不能太少。h) 协议是水平的（对等层通信时遵守的规则）i) 对等层：通信的不同计算机的相同层次。j)
接口：层与层之间通过接口提供服务。k) 服务：下层为上层提供服务 5、网络中进行通信的每一个节点都具有相同的分层结构，不同节点的相同层次具有相同的功能，不同节点的相同层次通信使用相同的协议。 6、数据传输的过程a) 数据从发送端的最高层开始，自上而下逐层封装。b) 到达发送端的最底层，经过物理介质到达目的端。c) 目的端将接收到的数据自下而上逐层拆封。d) 由最高层将数据交给目标进程。 7、封装：在数据前面加上特定的协议头部。 8、层次和协议的关系：每层可能有若干个协议，一个协议主要只属于一个层次。 9、协议数据单元（PDU）：对等层之间交换的信息报文。 10、网络服务：计算机网络提供的服务可以分为两种：面向连接服务和无连接服务。1 1、OSI/RM（开放系统互联参考模型）a) 应用层面向用户提供服务，最底层物理层，连接通信媒体实现数据传输。b) 上层通过接口向下层提出服务请求，下层通过接口向上层提供服务。c) 除物理层以外，其他层不直接通信。d)
下一代互联网体系结构
引言 为解决目前互联网存在的安全性、可扩展性等诸多问题，满足不断增长的应用需求，美国国家科学基金会（National Science Foundation，NSF）分别于2005年和2006年启动了GENI（Global Environment for Network Innovation，全球网络创新环境）计划[1]和FIND（Future Internet Network Design，未来互联网网络设计）[2]计划，希望从互联网的基本设计原则和体系结构上寻求解决方案。GENI计划试图建立一个全球性的网络试验平台，用来进行各种新的网络技术试验，并以此为基础逐渐演进到下一代互联网。GENI计划认为，未来互联网应该具有很强的生存性，能在国家出现危机时提供服务，应当增强在遭受攻击或者局部故障情况下网络的可用性和恢复技术等方面的研究。FIND计划试图从底层开始对互联网体系结构进行重新设计，并把安全性和鲁棒性作为设计的基本要求。除了美国以外，欧洲发达国家和日本也对未来网络安全性的基础研究给予了高度重视，如欧盟的FIRE项目[3]、日本的AKARI项目[4]等。 美国国防部认为，当前的互联网技术不足以作为可确保全球网络（Assurable Global Networks，AGN）[5]的基础。2006年12月中旬，美国国防部高级研究计划署（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）战略科技办公室（Strategic Technology Of fi ce，STO）发布征求意见书，征求能给AGN奠定基础的研究思想和方法，并于2007年2月召开了战略研讨会。与会者普遍认为，当前网络脆弱性的根源在于互联网初始设计原则的优先顺序以及互联网体系结构；需要着眼于军事需求，从基础理论和体系结构上对AGN进行研究。下一代互联体系结构研究中一个重要的分岐是：一个学派希望通过建立新型的网络体系结构全面提升网络能力，而另一个学派希望提出基于层叠方法的新型体系结构，在兼容目前结构的前提下，扩展当前网络的适应性。同时，他们希望深化网络威胁问题描述能力，为网络生存性奠定基础；希望增强安全防御能力，提高网络生存性；希望增强路由技术，提高网络的生存性和适应性等。下面介绍这些研究进展。 新型的网络体系结构 由于诸多网络问题源于互联网初始设计原则和由此产生的体系结构，研究人员开始着手对新型网络体系结构进行探索。2000年，麻省理工学院的克拉克（Clark）等人承担了美国国防部高级研究计划署的下一代互联网体系结构NewArch项目，提出了知识平面（Knowledge Plane）[6]的概念，拓展了互联网体系结构研究的方法和思路。 体系结构研究主要集中在地址和身份分离、控制和数据分离等方面。目前TCP/IP1体系中的IP地址用于位置标识和端点的身份标识，这种双重功能限制了网络的移动性，也加大了访问控制的复杂性和苏金树吴纯青胡晓峰彭伟等 国防科学技术大学 下一代互联网体系结构关键词：计算机网络体系结构下一代互联网 1 Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/英特网互联协议
工业互联网体系架构
工业互联网体系架构
。 近年来,随着以互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能等为代表得新一代信息技术与传统产业 得加速融合,全球新一轮科技革命与产业变革正蓬勃兴起,一系列新得生产方式、组织方式与商业模 部署成本。为此, 在工业与信息化部指导下, 工业互联网产业联盟(以下简称 All ) 启动了工业互联网体系 架构研究 , 在总结国内外发展实践得基础上, 撰写了工业互联网体系架构报告( 1、0 版), 提出了工业互联网得 内涵、目标、体系架构、关键要素与发展方。向报告旨在推动业界对工业互联网达成广泛共识, 以体系架构为牵 引,为联盟各项工作以及我国工业互联网得技术创新、标准制定、试验验证、应用实践等提供参考与引导, 共 同推动工业互联网得健康快速发展。 工业互联网就是一个长期发展与演进得过程,毫无疑问,目前我们对工业互联网得认识还就是初步与 阶段性得。联盟将根据国内外工业互联网得发展情况以及产业界得反馈意见,在持续深入研究得基础上适 时修订与发布报告新版。 明 说 写 编 O l
(一)工业互联网得内涵 工业互联网得内涵用千界定工业互联网得范畴与特征,明确工业互联网总体目标,就是研究工 业互联网得基础与出发点,我们认为,工业互联网就是互联网与新—代信息技术与工业系统全方位 深度融合所形成得产业与应用生态,就是工业智能化发展得关键综合信息基础设施。其本质就是以机 器、原材料、控制系统、信息系统、产品以及人之间得网络互联为基础,通过对工业数据得全面深度感知、实时传输交换、快速计算处理与高级建模分析,实现智能控制、运营优化与生产组织方式变革。工业互联网可以重点从“网络”、“数据”与“安全”三个方面来理解。其中,网络就是基础, 即通过物联网、互联网等技术实现工业全系统得互联互通,促进工业数据得充分流动与无缝集成; 数据就是核心,即通过工业数据全周期得感知、采集与集成应用,形成基于数据得系统性智能,实现机器弹性生产、运营管理优化、生产协同组织与商业模式创新,推动工业智能化发展;安全就是保障,即通过构建涵盖工业全系统得安全防护体系,保障工业智能化得实现。工业互联网得发展体现了多个产业生态系统得融合,就是构建工业生态系统、实现工业智能化发展得必由之路。 工业互联网与制造业得融合将带来四方面得智能化提升。一就是智能化生产,即实现从单个机器到产线、车间乃至整个工厂得智能决策与动态优化,显著提升全流程生产效率、提高质量、降低成本。二就是网络化协同,即形成众包众创、协同设计、协同制造、垂直电商等—系列新模式, 大 幅降低新产品开发制造成本、缩短产品上市周期。三就是个性化定制,即苤千互联网获取用户个性 化需求,通过灵活柔性组织设计、制造资源与生产流程,实现低成本大规模定制。四就是服务化转型,即通过对产品运行得实时监测,提供远程维护、故障预测、性能优化等一系列服务,并反馈优化产品设计,实现企业服务化转型。 工业互联网驱动得制造业变革将就是—个长期过程,构建新得工业生产模式、资源组织方式也并非—跋而就,将由局部到整体、由浅入深,最终实现信息通信技术在工业全要素、全领域、全产业链、全价值链得深度融合与集成应用。 (二)工业互联网与智能制造得关系 作为当前新—轮产业变革得核心驱动与战略焦点,智能制造就是基千物联网、互联网、大数据、 云计算等新—代信息技术,贯穿千设计、生产、管理、服务等制造活动得各个环节,具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能得先进制造过程、系统与模式得总称。具有以智能工厂为载体、以生产关键制造环节智能化为核心,以端到端数据流为基础、以全面深度互
互联网的体系结构
互联网的体系结构 互联网的体系结构包括七层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。 第一层：物理层（PhysicalLayer) 规定通信设备的机械的、电气的、功能的和规程的特性，用以建立、维护和拆除物理链路连接。具体地讲，机械特性规定了网络连接时所需接插件的规格尺寸、引脚数量和排列情况等；电气特性规定了在物理连接上传输bit流时线路上信号电平的大小、阻抗匹配、传输速率距离限制等； 第二层：数据链路层（DataLinkLayer) 在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻结点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧（Frame）在信道上无差错的传输，并进行各电路上的动作系列。 第三层：网络层(Network layer) 在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路，也可能还要经过很多通信子网。网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点，确保数据及时传送。网络层将数据链路层提供的帧组成数据包，包中封装有网络层包头，其中含有逻辑地址信息- -源站点和目的站点地址的网络地址。 第四层：传输层(Transport layer) 第4层的数据单元也称作处理信息的传输层(Transport layer)。但是，当你谈论TCP等具体的协议时又有特殊的叫法，TCP的数据单元称为段（segments）而UDP协议的数据单元称为“数据报（datagrams）”。这个层负责获取全部信息，因此，它必须跟踪数据单元碎片、乱序到达的数据包和其它在传输过程中可能发生的危险。 第五层：会话层(Session layer) 这一层也可以称为会晤层或对话层，在会话层及以上的高层次中，数据传送的单位不再另外命名，统称为报文。会话层不参与具体的传输，它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。
网络体系结构
网络体系结构是用来描述协议技术实现和计算机通信机制的一组抽象的规则, 这些规则指导着网络的发展。计算机网络体系结构是计算机网络的骨架, 支撑整个网络理论, 是网络基础理论研究的核心问题和最基本的研究课题, 对网络协议的制定和相关算法的实现起着指导性的作用。下一代网络体系结构分析网络体系结构的发展代表着网络技术的发展方向。传统计算机网络只能提供单一、静态的网络服务, 难以适应新的网络应用的需要; 传统计算机网络缺乏资源管理和调度能力, 难以保证网络应用对网络服务质量的要求; 传统计算机网络缺乏用户管理能力, 难以保证网络的安全、有效运行。 随着网络体系结构的演变和宽带技术的发展，传统网络向下一代网络的演进势不可挡。下一代网络将具有更广阔的业务范围。其主要目标是：支持实时的多媒体业务，缩减服务投向市场的时间，支持多种接入方式和多种接入终端，支持移动性，确保现有网络的平滑演进以及具有经济、可扩展的网络结构。 一。下一代网络体系结构需要解决的问题 作为新一代网络体系结构, 它首先必须解决传统网络体系结构的不足, 其次要考虑高性能网络对体系结构的要求, 考虑为技术的发展留下空间, 再次还必须考虑现行技术, 确保现有网络的平滑演进。 1. 满足多种业务对QoS的要求 下一代网络要支持多种业务, 从高质量的交互式实时业务( 如话音和实时性的视频业务) 到因特网的尽力而为服务。对于现有的IP网络, 用户业务量的增加造成网络资源相对使用不平衡, 因特网的尽力而为服务远远满足不了实时业务的要求。如何建立统一的、不但能够适应各种传送技术、而且能够满足各种业务需求的QoS网络体系结构, 是非常现实的课题。 2. 满足用户管理和网络安全的要求 传统网络体系结构没有用户管理功能, 不能提供独立于具体应用系统的用户标识、验证、授权和审计能力, 缺乏网络安全控制、计账和用户移动等功能。下一代网络体系结构必须充分考虑业务的需求, 要求网络具有识别、认证和授权等功能, 支持网络管理和用户的移动性等要求。 3. 满足服务组合和服务定制的要求 下一代网络体系结构要满足服务组合和服务定制的要求, 实现即时定制服务和服务部署, 缩减服务投向市场的时间。 二．下一代网络的体系结构 在传统的基于时分多路复用的PSTN中，提供给用户的各项功能或业务都直接与交换机有关业务和控制都由交换机完成如果要增加新业务首先需修订标准再对交换机进行改造每提供一项新业务都需要较长的时间周期智能网出现后实现了呼叫连接与业务提供的分离。交换机完成呼叫连接智能网完成业务提供极大地提高了网络业务提供能力缩短了新业务提供的周期，然而这种分离仅仅是第一步随着承载的多样化还必须将呼叫控制与承载进一步分离。下一代网络结构将分接入和传输层媒体层控制层和业务应用层等即把控制和业务的提供从媒体层中分离出来.。 a接入和传输层将用户连接至网络用户业务将集中传递至目的地包括各种接入手段b媒体层将信息格式转换成能够在网络上传递的信息格式例如将语音信号分割成信元或包此外媒体层还可以将信息选路至目的地.c控制层包含呼叫智能此层决定用户应该接收哪些业务它还控制其他较低层的网络单元告诉它们如何处理业务流并控制低层网络元素对业务流的处理.d业务应用层在呼叫建立的基础上提供附加服务 2、下一代网络的API体系结构 在某种意义上，下一代网络必须是一种可编程的、基于IP的网络，这必然要求XG为应用开发提供强大的、方便的、定义明确的API。对于一些业务提供商来说，API思想本身并非仅仅是一个基本概念。目前，公共API是指所有第三方都可用的API，它包括标准的、开放的API子集。另一方面，专用API 是指由某个公司控制、仅仅在公司内部或合作伙伴内部可用的API。下一代网络API体系结构有一种高级分类方法。 事实上，SS7和IN体系结构标志着控制层的出现，控制层变得越来越成熟，且越来越趋于分布式。20世纪90年代的下一代网络(NGN)设计，可能称为分组话音(V oP)更为合适一些，它使用分组传输网络(通常是ATM而不是IP网络)，该网络是由负责所有呼叫处理的高层呼叫代理(或软交换)控制的。呼叫代理也
下一代网络NGN技术剖析
下一代网络NGN技术 摘要：本文首先介绍了NGN网络的含义:NGN是一种全新的网络体系架构,它融合了IP技术和多媒体通信技术,提出了分组、分层、开放的概念;接着具体描述了NGN网络具有的特征:基于分组交换,采用分层的体系结构,采用标准的协议接口和开放的业务接口.最后提出了NGN发展过程中所亟待解决的关于网络演进,端到端的服务质量QoS,网络安全等一系列问题和各自的解决方案。 关键词：下一代网络;IP技术;软交换;媒体网关;业务接口;NGN 引言 目前，全世界电话用户大约22亿多，固定电话和移动电话各占一半，移动电话略多；因特网用户数（包括无线互联网用户数）5亿；预计，电话用户数发展速度：移动通信用户即将超过固定电话用户；预计互联网用户数在4－5年时间后，将超过固定电话用户数；历来，网络的发展对于运营商影响极大，因为运营商几乎所有的业务都是依靠网络进行的。这些影响是：原有网络能否满足用户的需要，是运营商能否取得稳定收入的决定性因素；新的网络的诞生，将从老的网络中抢走大量用户，使得运营商的利润大量转移。例如移动网络的诞生和发展，使得固话用户流失，收入下降。小灵通对于移动通信也有极大的影响，在老的网络上开展新的业务或者增值业务，将使得运营商增加大量的业务和利润。网络业务发展停滞，运营商就将“下课”。 1 电信业界期待的新业务和应用需求 例如：移动电话、因特网业务、图象通信等； 电信业务和技术处于十字路口，电信网期待突破； 1.1当前网络的情况： 运营支撑系统 业务层 路由交换层 承载层 传输层 骨 干 网 城 域 网 接 入 网 驻 地 网图1 网络模型
公共视讯交换网 VC网 VoIP/FoIP 1791x网 CDMA-1X承载电子商务/IP传统业务内部信息网IDC 专线用户虚拟专网 VPN 专线用户虚拟专网 VPN CES(DDN ATM FR IP网 ATM+IP交换 长途传输网城域传输网用户接入网165网 VoIP承 载网 第三层 交换MPLS 图2 数据和固定业务、互联网业务体系 1.2网络发展对于运营商的影响 目前，全世界电话用户大约22亿多，固定电话和移动电话各占一半，移动电话略多； 因特网用户数（包括无线互联网用户数）5亿； 预计，电话用户数发展速度：移动通信用户即将超过固定电话用户； 预计互联网用户数在4－5年时间后，将超过固定电话用户数； 网络的发展对于运营商影响极大，因为运营商几乎所有的业务都是依靠网络进行的。这些影响是： 原有网络能否满足用户的需要，是运营商能否取得稳定收入的决定性因素； 新的网络的诞生，将从老的网络中抢走大量用户，使得运营商的利润大量转移。例如移动网络的诞生和发展，使得固话用户流失，收入下降。小灵通对于移动通信也有极大的影响。 在老的网络上开展新的业务或者增值业务，将使得运营商增加大量的业务和利润。 网络业务发展停滞，运营商就将“下课”。 2下一代网络产生的背景 现有的电路交换网络对于话音的服务，安全并且有很好的质量保证，技术和应用也很成熟，缺点是不能满足数据通信的需要； 互联网是数据通信的很好的网络平台，但是其安全和质量均缺乏保证，并且是从免费的午餐开始的，缺乏电信业务所需要的质量指标、计费模式，效益很低； 光纤传输技术的发展：DWDM（密集波分复用技术）的应用，使得信息的传输速度加快，通道增加，成本降低，但是与此同时，固话运营商的利润大大下降； IP网络电话将对固定电话产生新的冲击，虽然IP电话的质量不能使人满意，但是IP网络的巨大能力，使得电信工作者和广大用户对于IP网络寄予极大的希望。目前，IP网络电话已经开始分流了固话业务，特别是利润较高的国际长途，影响很大； 电子邮件的发展，形成了免费的午餐，对于电话的话务量打击很大； 移动通信技术的发展，使得固话网络的用户ARPU值呈下降趋势，有较多的分流，但是目前的因特网缺乏在不同的接入网络业务的可携带性，移动的IP能力尚不足； 下一代通信网络是集话音、数据、传真和图像通信（视频业务）为一身、能够满足人们各种需求的多功能通信网络。 能够完成和实现这一需求的网络技术，从目前看来，是以软交换为核心的下一代网络
美军战术互联网体系架构分析与研究
美军战术互联网体系架构分析与研究 发表时间：2019-01-22T14:09:18.793Z 来源：《知识-力量》2019年3月下作者：吴思洁 [导读] 战术互联网（TI）是美军现役战场通信网络，是以无线通信和互联网技术为基础，将战术电台、交换路由设备和信息终端等互联而成的，面向美军数字化战场的一体化战役/战术通信系统。 （陆军工程大学通信士官学校） 摘要：战术互联网（TI）是美军现役战场通信网络，是以无线通信和互联网技术为基础，将战术电台、交换路由设备和信息终端等互联而成的，面向美军数字化战场的一体化战役/战术通信系统。以美军战术互联网的架构为基础，研究了上层战场地域通信网和下层战术电台互联网的组成，分析了战术互联网中最典型的网络互连设备，并从网络互联的角度阐述了各子系统的功能特性和其在战术互联网中的主要应用。 关键词：战术互联网；移动用户设备；单信道地面与机载通信系统；增强型位置定位报告系统；近代数字电台 引言 美军战术互联网分为上层的战场地域通信网和下层的战术电台互联网。上层战场地域通信网属于军师战术通信网络，主要连接旅级以上的作战指挥单元；下层战术电台互联网属于旅和旅以下战术电台互联网，主要用于连接旅和旅以下作战单元[1]。 从美军战术互联网部署来看，典型的军级战役部署覆盖范围约为35 000平方公里，在军和师级主要部署移动用户设备（MSE）和战术分组网（TPN）。TPN可为军级覆盖范围内的 2000个IP数据用户提供有线局域网服务，对于军级覆盖范围内的移动用户，MSE可通过无线接入单元RAU为其提供接入服务[2]。 1 战场地域通信网——军师级战术互联网 美军军师级战术互联网由移动用户设备（MSE）构成，MSE是美军便携式战术广域通信系统，部署在军师级，为每个军所包含的5个师所在的37500平方公里范围内的用户提供电路交换话音、传真和分组数据服务。MSE的用户设备包括电话、传真（FAX）和数据终端（DATA）。 （1）系统组成 MSE由节点中心（NC）、大型用户节点（LEN）、小型用户节点（SEN）和无线入口单元（RAU）组成，在师级部署下，4个节点中心（NC）组成MSE的干线节点，传输设备主要为微波接力机。每个NC节点上可根据作战需求部署一个LEN节点和一个SEN节点，通常作为旅级或营级的作战指挥中心（TOC），NC节点与LEN节点和SEN节点间均通过微波接力机实现互联。 （2）通信体制 根据用户和业务类型的不同，MSE采用三种通信交换体制，包括电路交换体制、分组交换体制和ATM交换体制。 电路交换体制主要应用于固定用户话音业务，用户包括有线数字非安全话音终端（DNVT）、移动无线电话终端（MSRT）和数字安全话音终端（DSVT）。分组交换体制用于MSE的分组数据交换网（MPN），也称为战术分组网（TPN）。TPN叠加在MSE干线节点间的微波链路之上，为接入到网络中的分组交换用户提供话音、数据交换能力（16～64 kb/s）。ATM交换体制采用异步传输模式交换机实现高速数据交换，能端接宽带光纤和同步光纤网无线电，以及战术数字无线电和数字传输群网络接口。 2 战术电台互联网——旅和旅以下战术互联网 美军旅和旅以下战术电台互联网主要由近代数字电台（NTDR）、增强型位置定位报告系统（EPLRS）和单信道地面和机载无线电系统（SINCGARS）构成。 2.1 近代数字电台（NTDR） NTDR 系统是美军中第1个采用开放式架构的网络，采用商用模块和标准内部总线设计，是美军排至旅级通信网络的骨干。NTDR 工作在UHF频段，采用直接序列扩频、数据加密及纠错编码，与现有无线电系统兼容，能处理高达 288 k/s 的数据，具有视频会议能力，能较迅速地传输语音、数据和图像。 2.2 增强型位置定位报告系统（EPLRS） （1）系统组成及编配 EPLRS 是美军第一个大规模装备的扩频通信系统，由网控站（NCS）、用户电台（RS）和用于定位的坐标电台组成。主要部署在美军旅营级，是美军下层战互网的骨干网络，可与其他战术电台网互联互通。 （2）网络管理 EPLRS 为同步组网，采用 TDMA 技术，网内每个电台保持与网控站（NCS）的时间基准，NCS 负责维护全网的时间同步、路由维护和资源分配。 EPLRS 通过建立永久虚电路（PVC）性质的需求线为各主机提供通信服务，根据业务需求的不同，需求线主要分为双工需求线、组地址需求线、点对点需求线、多源组（MSG）需求线和 CSMA 需求线。需求线由 NCS在网络开通之前进行预规划，在网络开通之后，若用户向 NCS 提出申请，NCS也可动态的对需求线资源进行重新规划与分配[3]。 2.3 单信道地面和机载无线电系统（SINCGARS） SINCGARS 电台替代了美军原有的 AN/PRC-77 型和 AN/VRC-12 型单信道电台，其核心是单兵背负式跳频收发信机。SINCGARS 将传统战术 VHF的频段从早期的 30～76 M 拓展到88 M，将频率步进由50 kHz调整到25 kHz，采用16 kb/s CVSD数字话音调制方式，增加了可用信道的数量。SINCGARS大的革命在于集成了通信安全模块（COMSEC）和跳频通信来抗干扰，跳频速率在每秒100跳以上[5]。 3 战术互联网的互联互通 为达到战场态势感知和无缝连接的目的，美军采用了战术多网网关（TMG）和互联网控制器（INC）实现战术互联网中各子系统的互联互通[4]。
下一代网络习题集
下一代网络习题集 一、单项选择题 1．下一代网络是（）驱动的网络。 A．业务B．技术C．承载D．用户 2．在技术上和业务上，语音网络与（）的融合成为网络发展的必然趋势。 A．基础网络B．传输网络C．数据网络D．多媒体网络3．NGN核心技术任然是分组语音及其（）。 A．分组数据B．移动性管理C．服务质量D．控制信令4．下一代网络是以软交换设备和（）为核心的网络。 A．呼叫服务器B．呼叫代理C．媒体网关控制器D．应用服务器5．软交换是网络演进以及下一代（）的核心设备之一。 A、分组网络 B、电话网络 C、无线网络 D、光钎网络 6．软交换提供业务的主要方式是通过（）以提供新的综合网络业务。 A、增加程控交换机软件 B、增加路由器软件 C、API和应用服务器 D、增加媒体网管软件 7．下一代网络的简称是（）。 A、CNC B、NGN C、NGI D、CGN 8．从狭义来讲，NGN特指以（）设备为控制中心，能够实现业务与控制、接入与承载相分离各功能部件之间采用标准的协议进行互通。 A、多业务传送平台 B、软交换 C、智能光网络 D、无源光网络9．NGN的分层结构中，（）层由各种媒体网关或智能终端设备组成，其功能是通过各种接入手段将各类用户连接至网络，并将用户信息格式转换成为能够在分组网络上传递的信息格式。 A、传输 B、控制 C、媒体接入 D、业务应用10．NGN的（）层是一个开放、综合的业务接入平台，在电信网络环境中，智能地接入各种业务，提供各种增值服务。 A、业务应用层 B、媒体接入 C、传送 D、控制
1、A 2、C 3、D 4、D 5、A 6、C 7、B 8、B 9、C 10、A 二、多项选择题 1．下一代网络在功能上可分为（）。 A．媒体接入层B．传输服务层C．控制层D．业务应用层2．下一代网络的重要特点有（）。 A．网络互连B．开放式体系架构C．业务驱动D．分组化的网络3．软交换应可以支持（）、提供命令行和图形界面两种方式对整机数据进行配置、提供数据升级功能等。 A．SNMP协议配置B．脱机/在线配置 C．远程配置D．提供数据备份功能 4．软交换应具备完善的告警系统，主要包括（）。 A．系统资源告警B．各类媒体网关及连接状况告警 C．7号信令网关告警D．传输质量告警 5．下一代网络通过接入（）等设备，可实现与PSTN、PLMN、IN、Intenet等网络的互通。 A、智能光网络 B、交换机 C、媒体网关 D、信令网关 E、中继媒体网关 1、ABCD 2、BCD 3、ABCD 4、ABCD 5、CDE 三、判断题 1．软交换体系结构的最大优势在于将应用层和与核心网络完全分开。 2．软交换是下一代网络中业务支撑环境的主体。