計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)課件

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)主講:劉勝全教授計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)主講:劉勝全教授1目錄1、前言2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)與關(guān)鍵技術(shù)3、當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所面臨的主要問(wèn)題4、近年來(lái)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)與發(fā)展的主要趨勢(shì)5、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究熱點(diǎn)目錄1、前言21、前言計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在短短幾十年之間經(jīng)歷了一個(gè)從無(wú)到有、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的飛速發(fā)展過(guò)程,特別是作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)典型代表的互聯(lián)網(wǎng),已經(jīng)呈現(xiàn)出一種遍布全球的、開(kāi)放集成的、可承載多種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)格局,并且對(duì)于世界各國(guó)的政治、經(jīng)濟(jì)、科技和文化等諸方面都產(chǎn)生了巨大的影響。返回1、前言計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在短短幾十年之間經(jīng)歷了3TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層主機(jī)A主機(jī)B路由器網(wǎng)絡(luò)

2網(wǎng)絡(luò)

1應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層4321路由器在轉(zhuǎn)發(fā)分組時(shí)最高只用到網(wǎng)絡(luò)層而沒(méi)有使用運(yùn)輸層和應(yīng)用層。TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層主機(jī)A主機(jī)B路由器網(wǎng)絡(luò)2網(wǎng)4然而近年來(lái),隨著互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)化趨勢(shì)的進(jìn)一步加劇、新興網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的大量涌現(xiàn)、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的飛速發(fā)展、各種新的應(yīng)用需求的不斷提出,現(xiàn)行互聯(lián)網(wǎng)及其體系結(jié)構(gòu)所存在的一些缺陷也開(kāi)始變得日益明顯和突出,如服務(wù)質(zhì)量難以保證、服務(wù)不能靈活定制、網(wǎng)絡(luò)透明性逐漸喪失、網(wǎng)絡(luò)安全缺乏保障、軟/硬件實(shí)現(xiàn)越來(lái)越復(fù)雜、扭斗(tussle)現(xiàn)象日漸凸現(xiàn)和激化等。然而近年來(lái),隨著互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)化趨勢(shì)的進(jìn)一步5Internet各個(gè)組成部分的參與者之間的利益可能是相互沖突的，參與者相互競(jìng)爭(zhēng)以實(shí)現(xiàn)自己特定的利益，稱這種過(guò)程為“扭斗(tussle)”。因此在下一代Internet體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，容納(如果可能并利用)“扭斗”對(duì)于Internet體系結(jié)構(gòu)的演進(jìn)是至關(guān)重要的。Internet各個(gè)組成部分的參與者之間的利6種種跡象表明,現(xiàn)階段以互聯(lián)網(wǎng)為代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在表現(xiàn)出從未有過(guò)的興盛和繁榮的同時(shí),其相應(yīng)體系結(jié)構(gòu)也表現(xiàn)出從未有過(guò)的脆弱和不足。正確認(rèn)識(shí)當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀,深刻洞悉計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì),全方位重新審視計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的涵義,對(duì)于研究和建立滿足下一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需求的新一代網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),具有重要的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。種種跡象表明,現(xiàn)階段以互聯(lián)網(wǎng)為代表的計(jì)算7人們常用C&C（computerandcommunication）來(lái)描述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，但從系統(tǒng)觀點(diǎn)看，這還很不夠，計(jì)算機(jī)和通信系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中非常重要的基本要素，但計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)并不是計(jì)算機(jī)和通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)單結(jié)合，也不是計(jì)算機(jī)或通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)單擴(kuò)展或延伸，而是融合了信息采集、存儲(chǔ)、傳輸、處理和利用等一切先進(jìn)信息技術(shù)，是具有新功能的新系統(tǒng)。因此，對(duì)于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的研究和分析，應(yīng)該特別強(qiáng)調(diào)“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是系統(tǒng)”的觀點(diǎn)，站在更高的高度來(lái)重新認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、性能及網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)實(shí)際應(yīng)用中的重要問(wèn)題，便于把握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨向。人們常用C&C（computerand82、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)與關(guān)鍵技術(shù)

從系統(tǒng)的觀點(diǎn)看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由單個(gè)結(jié)點(diǎn)和連結(jié)這些結(jié)點(diǎn)的鏈路所組成。單個(gè)結(jié)點(diǎn)主要是連入網(wǎng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)以及負(fù)責(zé)通信功能的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)、路由器，這些設(shè)備的物理組成主要是集成電路，而集成電路的一個(gè)重要支撐就是微電子技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)組成部分就是通信鏈路，負(fù)責(zé)所有結(jié)點(diǎn)間的通信，通信鏈路的一個(gè)重要支撐就是光電子技術(shù)。為了對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展有所把握，我們首先要對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)重要的支撐技術(shù)，即微電子技術(shù)和光電子技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。返回2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)與關(guān)鍵技術(shù)從系統(tǒng)9微電子技術(shù)的發(fā)展是信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，也是驅(qū)動(dòng)信息革命的基礎(chǔ)。其發(fā)展速度可用摩爾定理來(lái)預(yù)測(cè)，即微電子芯片的計(jì)算功能每18個(gè)月提高一倍。這一發(fā)展趨勢(shì)到2010年趨于成熟，那時(shí)芯片最多可包含1010個(gè)元件，理論上的物理極限是每個(gè)芯片可包含1011個(gè)元件。對(duì)于典型的傳統(tǒng)邏輯電路，每個(gè)芯片可包含的元件數(shù)少于108到109個(gè)。每個(gè)芯片的實(shí)際元件數(shù)可能因經(jīng)濟(jì)上的限制而低于物理上的極限值。自1980年以來(lái)，微處理器的速度一直以每5年10倍的速度增長(zhǎng)。PC的處理能力在2000年達(dá)1000MIPS（MillionInstructionsPerSecond），預(yù)測(cè)在2011年可達(dá)100000MIPS。支撐技術(shù)微電子技術(shù)的發(fā)展是信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，也10

Metcalfe定理用于預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)性能的增長(zhǎng)，該定理預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)性能的增長(zhǎng)是連到網(wǎng)上的PC能力的平方。

這表示網(wǎng)絡(luò)帶寬的增長(zhǎng)率是每年3倍。不久的將來(lái)會(huì)出現(xiàn)每秒1015位的網(wǎng)絡(luò)帶寬需求。

112007年1月29日：英特爾公布采用突破性的晶體管材料即高-k柵介質(zhì)和金屬柵極。英特爾將采用這些材料在公司下一代處理器——英特爾®酷睿?2雙核、英特爾®酷睿?2四核處理器以及英特爾®至強(qiáng)®系列多核處理器的數(shù)以億計(jì)的45納米晶體管或微小開(kāi)關(guān)中用來(lái)構(gòu)建絕緣“墻”和開(kāi)關(guān)“門”，研發(fā)代碼Penryn。采用了這些先進(jìn)的晶體管，已經(jīng)生產(chǎn)出了英特爾45納米微處理器。2007年1月29日：英特爾公布采用突破性的晶體管材料即高-12美國(guó)信息技術(shù)峰會(huì)（IDF）于2009年9月23日在美國(guó)舉行，英特爾公司總裁歐德寧在峰會(huì)上展示了世界上第一款基于22納米制造工藝可工作芯片的硅晶圓。據(jù)介紹，22納米的工藝將出現(xiàn)在未來(lái)英特爾的處理器中。近年來(lái)，CPU的制程工藝一直在降低，目前最先進(jìn)的已投入生產(chǎn)的是32納米的微處理器，低數(shù)值能使CPU降低能耗。雖然有不少企業(yè)開(kāi)始說(shuō)摩爾定律已失效，但歐德寧在會(huì)上還是表示“英特爾遵循摩爾定律，正在推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?！彼€透露，目前最新的32納米技術(shù)的CPU已經(jīng)成功整合了圖形功能，并計(jì)劃在第四季技術(shù)投產(chǎn)銷售。歐德寧展示的22納米晶圓由多個(gè)芯片構(gòu)成，每個(gè)芯片都包含364兆位的SRAM存儲(chǔ)器，在指甲蓋大的面積上集成了29億個(gè)晶體管。美國(guó)信息技術(shù)峰會(huì)（IDF）于2009年9月23日在美國(guó)舉行，13驅(qū)動(dòng)信息革命的另一個(gè)支撐技術(shù)是光電子技術(shù)。光電子技術(shù)是一個(gè)較為龐大的領(lǐng)域，可應(yīng)用于信息處理的各個(gè)環(huán)節(jié)，這里我們討論的是在信息傳輸中的光電子技術(shù)——光纖通信。在過(guò)去10年間，該性能每年翻一番，這種增長(zhǎng)速度可望持續(xù)10到15年。第一代光纖傳輸使用0.8μm波長(zhǎng)的激光器，傳輸速率可達(dá)280Mbps。第二代光纖使用1.3μm波長(zhǎng)的激光器和單模光纖，傳輸速率可達(dá)560Mbps。驅(qū)動(dòng)信息革命的另一個(gè)支撐技術(shù)是光電子技術(shù)14第三代光纖使用單頻1.5μm波長(zhǎng)的激光器和單模光纖。目前使用的第四代光纖采用光放大器，數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)10G～20Gbps。隨著光發(fā)大器的引入，它給光纖傳輸帶來(lái)了突破性的進(jìn)展。第三代光纖使用單頻1.5μm波長(zhǎng)的激光15而波分復(fù)用(WDM)技術(shù)對(duì)于傳輸容量的提高有極大影響，如一個(gè)40Gbps的系統(tǒng)能在同一光纖中傳送16種波長(zhǎng)的信號(hào)，每一波長(zhǎng)速率為2.5Gbps。因?yàn)樵试S所有波長(zhǎng)同時(shí)放大，所以光放大器能提供很大的容量。在單芯光纖上傳輸100Gbps含40種波長(zhǎng)的商用系統(tǒng)已在2000年實(shí)現(xiàn)，可同時(shí)傳送100萬(wàn)個(gè)話音信號(hào)和1500個(gè)電視頻道。目前，實(shí)驗(yàn)室商用的WDM系統(tǒng)可以承載超過(guò)160個(gè)波長(zhǎng)，其中每個(gè)波長(zhǎng)的傳輸速率為OC192（10Gbps），總的傳輸速率達(dá)到1.6Tbit/s。而波分復(fù)用(WDM)技術(shù)對(duì)于傳輸容量的提高有極大影響，如一個(gè)16關(guān)鍵技術(shù)

上面我們從系統(tǒng)物理組成的角度分析了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)，下面我們?cè)購(gòu)南到y(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向?qū)⑹荌P技術(shù)+光網(wǎng)絡(luò)，光網(wǎng)絡(luò)將會(huì)演進(jìn)為全光網(wǎng)絡(luò)。從網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)層面上看將是一個(gè)IP的世界；從傳送層面上看將是一個(gè)光的世界；從接入層面上看將是一個(gè)有線和無(wú)線的多元化世界。因此，從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上看，目前比較關(guān)鍵的技術(shù)主要有軟交換技術(shù)、IPv6技術(shù)、光交換與智能光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、寬帶接入技術(shù)、3G以上的移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)等。關(guān)鍵技術(shù)

上面我們從系統(tǒng)物理組成的角度17

（1）軟交換技術(shù)

從廣義上講，軟交換是指一種體系結(jié)構(gòu)。利用該體系結(jié)構(gòu)建立下一代網(wǎng)絡(luò)框架，主要包含軟交換設(shè)備、信令網(wǎng)關(guān)、媒體網(wǎng)關(guān)、應(yīng)用服務(wù)器、綜合接入設(shè)備等等。從狹義上講，軟交換是指軟交換設(shè)備，其定位是在控制層。它的核心思想是硬件軟件化，通過(guò)軟件的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)原來(lái)交換機(jī)的控制、接續(xù)和業(yè)務(wù)處理等功能。各實(shí)體之間通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議進(jìn)行連接和通信，以便于在下一代網(wǎng)絡(luò)中更快地實(shí)現(xiàn)有關(guān)協(xié)議及更方便地提供服務(wù)。（1）軟交換技術(shù)18軟交換網(wǎng)絡(luò)示意圖軟交換網(wǎng)絡(luò)示意圖19軟交換技術(shù)作為業(yè)務(wù)／控制與傳送／接入分離思想的體現(xiàn)，是下一代網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，通過(guò)使用軟交換技術(shù)，把服務(wù)控制功能和網(wǎng)絡(luò)資源控制功能與傳送功能完全分開(kāi)。根據(jù)新的網(wǎng)絡(luò)功能模型分層，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將分為接入與傳輸層，媒體層，控制層，業(yè)務(wù)／應(yīng)用層（也叫網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層）四層，從而可對(duì)各種功能作不同程度的集成。軟交換技術(shù)作為業(yè)務(wù)／控制與傳送／接入分離20通過(guò)軟交換技術(shù)能把網(wǎng)絡(luò)的功能層分離開(kāi)，并通過(guò)各種接口規(guī)約（規(guī)程公約的簡(jiǎn)稱），使業(yè)務(wù)提供者可以非常靈活地將業(yè)務(wù)傳送和控制規(guī)約結(jié)合，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)融合與業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移，非常適用于不同網(wǎng)絡(luò)并存互通的需要，也適用于從話音網(wǎng)向數(shù)據(jù)網(wǎng)和多業(yè)務(wù)多媒體網(wǎng)演進(jìn)。引入軟交換技術(shù)的切入點(diǎn)隨運(yùn)營(yíng)商的側(cè)重點(diǎn)而異，通常從經(jīng)濟(jì)效果比較突出的長(zhǎng)途局和匯接局開(kāi)始，然后再進(jìn)入端局和接入網(wǎng)。通過(guò)軟交換技術(shù)能把網(wǎng)絡(luò)的功能層分離開(kāi)，并21（2）IPv6技術(shù)

未來(lái)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是基于IPv6技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)有的IPv4技術(shù)在地址空間方面有很大的局限性，已成為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的最大障礙。此外，IPv4在服務(wù)質(zhì)量，傳送速度，安全性，支持移動(dòng)性與多播等方面也有局限性，這些局限性妨礙網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使許多服務(wù)與應(yīng)用難以開(kāi)展。因此，在IPv6的設(shè)計(jì)過(guò)程中除了要根本解決地址短缺問(wèn)題外，還要考慮在IPv4中解決不好的許多問(wèn)題，例如提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，改善服務(wù)質(zhì)量，提高安全性，支持即插即用和移動(dòng)性，更好地實(shí)現(xiàn)多播功能等。IPv6將使網(wǎng)絡(luò)上升到一個(gè)新臺(tái)階，并將在發(fā)展過(guò)程中不斷地完善。（2）IPv6技術(shù)

未來(lái)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是基22（3）光交換與智能光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

盡管波分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)有巨大的傳輸容量，但它只提供了原始帶寬，還需要有靈活的光網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)更加有效與更加靈活的組網(wǎng)能力。當(dāng)前組網(wǎng)技術(shù)正從具有上下光路復(fù)用（OADM，OpticalAdd/DropMultiplexer）和光交叉連接（OXC，OpticalCrossConnect）功能的光聯(lián)網(wǎng)向由光交換機(jī)構(gòu)成的智能光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展；從環(huán)形網(wǎng)向網(wǎng)狀網(wǎng)發(fā)展；從光—電—光交換向全光交換發(fā)展。即在光聯(lián)網(wǎng)中引入自動(dòng)波長(zhǎng)配置功能，也就是自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON，AutomaticSwitchedOpticalNetwork），使靜態(tài)的光聯(lián)網(wǎng)走向動(dòng)態(tài)的光聯(lián)網(wǎng)。（3）光交換與智能光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

盡管23其主要特點(diǎn)是：允許將網(wǎng)絡(luò)資源動(dòng)態(tài)的分配給路由；縮短業(yè)務(wù)層升級(jí)擴(kuò)容的時(shí)間；顯著增大業(yè)務(wù)層結(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)量負(fù)荷，快速的業(yè)務(wù)提供和拓展；降低運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理費(fèi)用；具備光層的快速反應(yīng)和業(yè)務(wù)恢復(fù)能力；也減少了人為出錯(cuò)的機(jī)會(huì)；還可以引入新的業(yè)務(wù)類型，例如按帶寬需求分配業(yè)務(wù)，波長(zhǎng)批發(fā)和出租，動(dòng)態(tài)路由分配，光層虛擬專用網(wǎng)等；還具有可擴(kuò)展的信令能力，提高了用戶的自助性；提高了網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性和可靠性等；總之，智能光網(wǎng)絡(luò)將成為今后光通信網(wǎng)的發(fā)展方向和市場(chǎng)機(jī)遇。其主要特點(diǎn)是：允許將網(wǎng)絡(luò)資源動(dòng)態(tài)的分配給路由；縮短業(yè)務(wù)層升級(jí)24

（4）寬帶接入技術(shù)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)必須要有寬帶接入技術(shù)的支持，各種寬帶服務(wù)與應(yīng)用才有可能開(kāi)展。因?yàn)橹挥薪尤刖W(wǎng)的帶寬瓶頸問(wèn)題被解決，核心網(wǎng)和城域網(wǎng)的容量潛力才能真正發(fā)揮。盡管當(dāng)前寬帶接入技術(shù)有很多種，但只要是不和光纖或光結(jié)合的技術(shù)，就很難在下一代網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。目前光纖到戶（FTTH，F(xiàn)iberToTheHome）的成本已下降至每戶100～200美元，即將為多數(shù)用戶接受。這里涉及兩個(gè)新技術(shù)，一個(gè)是基于以太網(wǎng)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（EPON，EthernetPassiveOpticalNetwork）的光纖到戶技術(shù)，一個(gè)是自由空間光系統(tǒng)（FSO，F(xiàn)reeSpaceOptical）。（4）寬帶接入技術(shù)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)必須要25

EPON是把全部數(shù)據(jù)都裝在以太網(wǎng)幀內(nèi)傳送的網(wǎng)絡(luò)。EPON的基本作法是在G.983的基礎(chǔ)上，設(shè)法保留物理層PON（PassiveOpticalNetwork），而用以太網(wǎng)代替ATM（AsynchronousTransferMode）作為數(shù)據(jù)鏈路層，構(gòu)成一個(gè)可以提供更大帶寬，更低成本和更多更好業(yè)務(wù)能力的結(jié)合體。現(xiàn)今95％的局域網(wǎng)都是以太網(wǎng)，故將以太網(wǎng)技術(shù)用于對(duì)IP數(shù)據(jù)最佳的接入網(wǎng)是非常合乎邏輯的。由EPON支持的光纖到戶，現(xiàn)正在異軍突起，它能支持千兆比特的數(shù)據(jù)并且不久的將來(lái)成本會(huì)降到與數(shù)字用戶線路（DSL，DigitalSubscriberLine）和光纖同軸電纜混合網(wǎng)（HFC，HybridFiberCable）相同的水平。

EPON是把全部數(shù)據(jù)都裝在以太網(wǎng)幀內(nèi)傳送26

FSO技術(shù)是通過(guò)大氣而不是光纖傳送光信號(hào)，它是光纖通信與無(wú)線電通信的結(jié)合。FSO技術(shù)能提供接近光纖通信的速率，例如可達(dá)到1Gbps，它既在無(wú)線接入帶寬上有了明顯的突破，又不需要在稀有資源無(wú)線電頻率上有很大的投資，因?yàn)椴灰S可證。FSO和光纖線路比較，系統(tǒng)不僅安裝簡(jiǎn)便，時(shí)間少很多，而且成本也低很多，大概是光纖到大樓成本（100000～300000美元）的1／3～1／10。FSO現(xiàn)已在企業(yè)和居民區(qū)得到應(yīng)用。但是和固定無(wú)線接入一樣，易受環(huán)境因素干擾。

FSO技術(shù)是通過(guò)大氣而不是光纖傳送光信號(hào)27（5）3G以上的移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)

3G系統(tǒng)比現(xiàn)用的2G和2.5G系統(tǒng)傳輸容量更大，靈活性更高，它以多媒體業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)，已形成很多的標(biāo)準(zhǔn)，并將引入新的商業(yè)模式。3G以上包括后3G，4G，乃至5G系統(tǒng)，它們將更是以寬帶多媒體業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)，使用更高更寬的頻帶，傳輸容量會(huì)更上一層樓。它們可在不同的網(wǎng)絡(luò)間無(wú)縫連接，提供滿意的服務(wù)；同時(shí)網(wǎng)絡(luò)可以自行組織，終端可以重新配置和隨身攜帶，是一個(gè)包括衛(wèi)星通信在內(nèi)的端到端的IP系統(tǒng)，可與其它技術(shù)共享一個(gè)IP核心網(wǎng)。它們都是構(gòu)成下一代移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施。此外3G必將與IPv6相結(jié)合。歐盟認(rèn)為，IPv6是發(fā)展3G的必要工具。制定3G標(biāo)準(zhǔn)的3GPP組織于2000年5月已經(jīng)決定以IPv6為基礎(chǔ)構(gòu)筑下一代移動(dòng)通信網(wǎng)，使IPv6成為3G必須遵循的標(biāo)準(zhǔn)。（5）3G以上的移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)

3G系統(tǒng)比現(xiàn)用的2283、當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所面臨的主要問(wèn)題考慮到今天的互聯(lián)網(wǎng)不僅具有規(guī)模巨大、用戶眾多、影響深遠(yuǎn)和應(yīng)用基本成功等諸多優(yōu)點(diǎn),而且它也是目前唯一的一個(gè)可供參考的、覆蓋全球的、成功運(yùn)行的、現(xiàn)實(shí)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),因此對(duì)于當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所面臨現(xiàn)狀的討論主要以互聯(lián)網(wǎng)作為研究對(duì)象(同時(shí)也兼顧考慮了OSI/RM等較具代表性的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)參考模型)。返回3、當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所面臨的主要問(wèn)題考慮到今29

如果從Klernrock在1961年首次發(fā)表論及“分組交換”理論的博士論文算起,互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)走過(guò)了50年的研究、建設(shè)和發(fā)展歷程?；ヂ?lián)網(wǎng)之所以能夠取得成功,除了在其發(fā)展過(guò)程中所采取的一系列重大決策的正確與及時(shí),以及其管理機(jī)構(gòu)的相對(duì)健全和運(yùn)營(yíng)機(jī)制的比較合理等非技術(shù)因素以外,一個(gè)非常重要的原因就是得益于其體系結(jié)構(gòu)的支持:靈活的分組交換技術(shù)、簡(jiǎn)單的分層模型和開(kāi)放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)等。如果從Klernrock在1961年30這些特點(diǎn)較好地適應(yīng)了在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展初期主要以傳送離散型正文數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的各種簡(jiǎn)單應(yīng)用的需求,因而有效地支持和促進(jìn)了E-mail、Telnet、FTP等傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用類型的快速發(fā)展和廣泛普及。這些特點(diǎn)較好地適應(yīng)了在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展初期主要31然而,自從20世紀(jì)90年代初WWW技術(shù)的出現(xiàn),以及美國(guó)NSF解除互聯(lián)網(wǎng)上的商業(yè)限制以后,互聯(lián)網(wǎng)便進(jìn)入了應(yīng)用與服務(wù)的蓬勃發(fā)展階段,而傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的缺陷與不足也隨之逐漸顯露出來(lái)。然而,自從20世紀(jì)90年代初WWW技323.1

缺乏高效的資源控制能力已成為

互聯(lián)網(wǎng)性能的瓶頸現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)在20世紀(jì)70、80年代就已基本建立和大體成型,主要采用的是以“統(tǒng)計(jì)復(fù)用”(statisticalmultiplexing)和“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”(storeandforward)為基礎(chǔ)的分組交換技術(shù),網(wǎng)絡(luò)本身只提供“盡力而為”的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù),而把差錯(cuò)處理、擁塞控制等復(fù)雜功能放到網(wǎng)絡(luò)端系統(tǒng)上去實(shí)現(xiàn)。3.1缺乏高效的資源控制能力已成為

33在網(wǎng)絡(luò)資源的控制和管理方面,傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)并沒(méi)有引起高度重視,也沒(méi)有建立起在全網(wǎng)范圍內(nèi)實(shí)施高效資源控制的可行方案和技術(shù),因此它能夠?yàn)樯蠈討?yīng)用提供的服務(wù)質(zhì)量支持相當(dāng)有限,也非常簡(jiǎn)單。在網(wǎng)絡(luò)資源的控制和管理方面,傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)體34然而,近年來(lái)由于人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的多樣化應(yīng)用需求的驅(qū)動(dòng),在線點(diǎn)播、視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程教育等實(shí)時(shí)多媒體應(yīng)用迅速發(fā)展,這就要求網(wǎng)絡(luò)必須能夠?yàn)檫@些實(shí)時(shí)多媒體應(yīng)用系統(tǒng)提供在帶寬、時(shí)延、抖動(dòng)和差錯(cuò)等方面QoS保證,這時(shí)傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)就顯得越來(lái)越難以勝任。然而,近年來(lái)由于人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的多樣化應(yīng)用35

盡管人們先后提出了IntServ模型、DiffServ模型、流量工程(TrafficEngineering)等服務(wù)質(zhì)量保證方案,并且展開(kāi)了關(guān)于資源預(yù)留、接納控制、擁塞控制、流量整形、QoS路由、主動(dòng)隊(duì)列管理AQM等多種服務(wù)質(zhì)量實(shí)現(xiàn)機(jī)制的研究,然而這些在理論上看似非常完美、在試驗(yàn)床上運(yùn)行良好的方案,在互聯(lián)網(wǎng)廣域范圍內(nèi)的實(shí)際部署卻并沒(méi)有像人們所預(yù)期的那樣完全取得成功,離真正解決傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)因缺乏高效資源控制能力而導(dǎo)致的服務(wù)質(zhì)量問(wèn)題尚有差距。盡管人們先后提出了IntServ模型、363.2互聯(lián)網(wǎng)薄弱的服務(wù)定制能力已不能滿足

用戶的需求傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究比較偏重于將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)視為能夠滿足互連、互通和互操作的通信基礎(chǔ)設(shè)施,研究的重點(diǎn)大多是圍繞網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接、傳輸?shù)认嚓P(guān)的功能展開(kāi)。但是,隨著互聯(lián)網(wǎng)自身發(fā)展步伐的逐漸加快,互聯(lián)網(wǎng)在人類社會(huì)中所扮演的角色也正在逐漸發(fā)生改變,它已經(jīng)超越了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)單純作為通信基礎(chǔ)設(shè)施的原初意義,而變成了支撐人類社會(huì)全面信息化的一個(gè)重要載體。3.2互聯(lián)網(wǎng)薄弱的服務(wù)定制能力已不能滿足

37但現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)所能提供的少數(shù)幾種固定不變的服務(wù),已經(jīng)不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的多樣化應(yīng)用和服務(wù)需求,人們迫切希望互聯(lián)網(wǎng)能夠按照他們的個(gè)性化需求快速、靈活、高效、動(dòng)態(tài)地提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。但是,傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)本身卻存在著許多缺點(diǎn)和不足,比如:協(xié)議棧比較固定、應(yīng)用和服務(wù)模式相對(duì)單一、難以根據(jù)用戶的需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化等,因而已經(jīng)不能適應(yīng)在商業(yè)化運(yùn)營(yíng)環(huán)境中的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展要求。針對(duì)傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)在服務(wù)定制方面所存在的種種缺陷與不足,近年來(lái)研究人員們雖然已經(jīng)開(kāi)展了主動(dòng)網(wǎng)、可編程網(wǎng)、Grid、WebServices等相關(guān)研究工作,但仍然還存在很多問(wèn)題尚待解決。但現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)所能提供的少數(shù)幾種固定不變383.3在互聯(lián)網(wǎng)無(wú)信用的環(huán)境中提供

用戶管理越來(lái)越困難早期的互聯(lián)網(wǎng)(即ARPANET)是一個(gè)具有濃厚軍方背景的科研性質(zhì)的網(wǎng)絡(luò),其建設(shè)者和使用者多是一些高?；蚩蒲袡C(jī)構(gòu)中受過(guò)良好教育的科研人員,彼此之間比較容易在信任關(guān)系、安全制度等方面達(dá)成共識(shí)和默契。因此在DARPA關(guān)于互聯(lián)網(wǎng)的早期設(shè)計(jì)目標(biāo)中幾乎沒(méi)有考慮到關(guān)于用戶管理的問(wèn)題,也沒(méi)有制定出合理的全局性網(wǎng)絡(luò)安全保障方案。3.3在互聯(lián)網(wǎng)無(wú)信用的環(huán)境中提供

用戶管理39但是,隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、用戶人數(shù)的不斷增多和應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛普及,互聯(lián)網(wǎng)的安全薄弱和信任缺失問(wèn)題也日益彰顯。在無(wú)信用約束且沒(méi)有安全保障的現(xiàn)今互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中,各種各樣的問(wèn)題(如垃圾郵件、網(wǎng)絡(luò)病毒、不良信息等)都開(kāi)始暴露無(wú)遺,嚴(yán)重影響和干擾了網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。但是,隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、用戶人數(shù)的40

事實(shí)上,這些問(wèn)題都與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)本身所普遍存在的種種脆弱性有關(guān)。當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)所仰賴的信任假設(shè)不再成立時(shí),互聯(lián)網(wǎng)在為人們帶來(lái)越來(lái)越多便利的同時(shí),也不可避免地面臨著越來(lái)越大的安全性考驗(yàn)。盡管當(dāng)前提出了RSA、DES、MD5、SHA等各種密碼算法和加密技術(shù),IPSec、SSL/TSL、S-HTTP等網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議,以及防火墻、入侵檢測(cè)(IDS)等網(wǎng)絡(luò)安全檢測(cè)和防御技術(shù),但它們并沒(méi)有為互聯(lián)網(wǎng)中日益凸現(xiàn)的安全問(wèn)題帶來(lái)根本性的解決。事實(shí)上,這些問(wèn)題都與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)41如何在當(dāng)前信用普遍喪失的互聯(lián)網(wǎng)中重構(gòu)完整的網(wǎng)絡(luò)安全體系,以及如何建立起傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)中所欠缺的完備的用戶管理體系,從而為網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)、個(gè)人移動(dòng)管理等提供良好的支持,是當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究所面臨的巨大挑戰(zhàn)。如何在當(dāng)前信用普遍喪失的互聯(lián)網(wǎng)中重構(gòu)完整424、近年來(lái)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)與發(fā)展的

主要趨勢(shì)

網(wǎng)絡(luò)三大難題(即資源控制、服務(wù)定制和用戶管理)的長(zhǎng)期困擾以及扭斗現(xiàn)象的日漸凸現(xiàn),一直是近年來(lái)互聯(lián)網(wǎng)在演進(jìn)與發(fā)展之路上極不和諧的伴音。返回4、近年來(lái)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)與發(fā)展的

主要趨勢(shì)43研究表明,傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)參考模型(包括OSI/RM和TCP/IP)基本成型于上個(gè)世紀(jì)70、80年代,而由WWW技術(shù)所引發(fā)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用熱潮卻開(kāi)始于上個(gè)世紀(jì)90年代,這必然導(dǎo)致傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)所考慮的情況與具體的應(yīng)用環(huán)境之間存在不一致性,這種不一致性恰恰是導(dǎo)致今天的互聯(lián)網(wǎng)面臨種種困境和挑戰(zhàn)的根源所在。研究表明,傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)參考模型(包44于是,研究人員在千方百計(jì)彌補(bǔ)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的缺陷與不足的同時(shí),也開(kāi)始展望和著手研究一些新型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)?？v觀近年來(lái)國(guó)際和國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)研究界在改造傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和探索新型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)這兩方面所做的種種努力,這些研究工作實(shí)質(zhì)上已經(jīng)反映出了當(dāng)前關(guān)于互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)與發(fā)展的兩個(gè)嶄新趨勢(shì)。于是,研究人員在千方百計(jì)彌補(bǔ)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系454.1傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)中過(guò)于簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)核心

功能應(yīng)該得到適當(dāng)增強(qiáng)隨著分組交換技術(shù)基礎(chǔ)地位的確立及TCP/IP協(xié)議的設(shè)計(jì)成功和廣泛實(shí)現(xiàn),早期互聯(lián)網(wǎng)便基本上奠定了“核心簡(jiǎn)單,邊緣智能”的體系結(jié)構(gòu)格局。尤其是20世紀(jì)80年代初“端到端原則”(EndtoEndArgument)的提出,進(jìn)一步強(qiáng)化了“互聯(lián)網(wǎng)的核心應(yīng)該盡量保持簡(jiǎn)單,而把復(fù)雜的處理都放到端系統(tǒng)上去實(shí)現(xiàn)”的觀念。4.1傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)中過(guò)于簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)核心

功46但是,隨著20世紀(jì)90年代初以來(lái)各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和服務(wù)的蓬勃發(fā)展,傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)中核心網(wǎng)絡(luò)功能過(guò)于簡(jiǎn)單的缺陷也開(kāi)始逐漸引起人們的關(guān)注,近年來(lái)的許多研究工作實(shí)質(zhì)上都在圍繞這一問(wèn)題而展開(kāi)。比如在InterServ/RSVP（資源預(yù)留協(xié)議）模型中增設(shè)了確保服務(wù)(guaranteedservice)和負(fù)載受控服務(wù)(controlled-loadservice)兩種QoS保證服務(wù),它們都需要在網(wǎng)絡(luò)中間結(jié)點(diǎn)引入接納控制、分組調(diào)度、流量整形等更多復(fù)雜的處理機(jī)制但是,隨著20世紀(jì)90年代初以來(lái)各47主動(dòng)網(wǎng)的研究則將移動(dòng)代碼、主動(dòng)控制和動(dòng)態(tài)計(jì)算等技術(shù)引入到了核心網(wǎng)絡(luò)中,大大增加了路由器、交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)中間結(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力和可編程能力;本世紀(jì)初Clark等人展開(kāi)了關(guān)于端到端原則的重新反思,并提出了KnowledgePlane的概念(KP作為數(shù)據(jù)面和控制面之外的第三者，參與到網(wǎng)絡(luò)中，其功能不僅能夠知道網(wǎng)絡(luò)正在做什么，還能夠知道網(wǎng)絡(luò)中的問(wèn)題出在什么地方。KP是自組織的、可學(xué)習(xí)的、可推論的、分布的、自底向上的、約束驅(qū)動(dòng)的、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的、可以嵌套的認(rèn)知系統(tǒng)。所以可以看出KP是建立在高智能的認(rèn)知系統(tǒng)之上的)。,不但將更多的管理和控制功能納入到了互聯(lián)網(wǎng)中,而且指明未來(lái)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該具有更多的智能認(rèn)知能力。主動(dòng)網(wǎng)的研究則將移動(dòng)代碼、主動(dòng)控制和動(dòng)態(tài)48然而,應(yīng)該引起注意的是,試圖僅僅通過(guò)改造核心網(wǎng)絡(luò)來(lái)直接滿足所有網(wǎng)絡(luò)上層應(yīng)用需求的做法,已被實(shí)踐證明并不可行。由于應(yīng)用的需求多種多樣、千變?nèi)f化,因此網(wǎng)絡(luò)中不太可能存在“one-size-fit-all”的技術(shù)。另外,還應(yīng)該注意到,如果所采取的措施不恰當(dāng)或眼光不夠長(zhǎng)遠(yuǎn),則不但不太可能解決眼前所遇到的問(wèn)題,而且可能妨礙到網(wǎng)絡(luò)將來(lái)的發(fā)展,進(jìn)而影響到整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)過(guò)程的持續(xù)性和連貫性。然而,應(yīng)該引起注意的是,試圖僅僅通過(guò)改造49例如近年來(lái)針對(duì)中間盒(middlebox)問(wèn)題所展開(kāi)的諸多討論就表明:在今天的互聯(lián)網(wǎng)中大量涌現(xiàn)出來(lái)的中介設(shè)備,雖然在一定程度上暫時(shí)緩解了傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)在功能和性能方面的某些緊張狀況,但同時(shí)隨之而來(lái)引發(fā)了許多新的問(wèn)題和矛盾。比如：NAT地址轉(zhuǎn)換技術(shù)，防火墻等。例如近年來(lái)針對(duì)中間盒(middlebox504.2從服務(wù)角度來(lái)研究下一代網(wǎng)絡(luò)為

互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)新的發(fā)展契機(jī)像互聯(lián)網(wǎng)這樣規(guī)模十分龐大的分布式系統(tǒng),將不可避免地面臨異構(gòu)性、開(kāi)放性、安全性、并發(fā)性、可縮放性等方面的諸多挑戰(zhàn),因此從位于核心網(wǎng)絡(luò)之上且分布于網(wǎng)絡(luò)邊緣的互聯(lián)網(wǎng)端系統(tǒng)入手,致力于研究互聯(lián)網(wǎng)如何為用戶提供各種各樣的服務(wù),以及如何用這些服務(wù)來(lái)支持和開(kāi)發(fā)各種特定網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的分布計(jì)算技術(shù),便逐漸成為了互聯(lián)網(wǎng)研究中的一個(gè)重要分支和領(lǐng)域。4.2從服務(wù)角度來(lái)研究下一代網(wǎng)絡(luò)為

互聯(lián)網(wǎng)51在過(guò)去的二三十年中,逐步發(fā)展起來(lái)了諸如進(jìn)程間通信、遠(yuǎn)程調(diào)用、分布式命名、分布式文件系統(tǒng)、容錯(cuò)和備份、分布式事務(wù)處理等一系列與分布式系統(tǒng)有關(guān)的理論和技術(shù),從而大大增強(qiáng)了互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)能力和豐富了互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)類型。在過(guò)去的二三十年中,逐步發(fā)展起來(lái)了諸如進(jìn)52從早期互聯(lián)網(wǎng)在端系統(tǒng)所提供的最基本的網(wǎng)絡(luò)傳輸服務(wù)(如Socket和XTI這類網(wǎng)絡(luò)API),到其后應(yīng)運(yùn)而生的中間件(middleware)技術(shù)(其早期代表是RPC和DCE),再到20世紀(jì)80年代后期開(kāi)始出現(xiàn)的分布對(duì)象計(jì)算DOC(DistributiedObjectComputing)技術(shù)(其主流有CORBA、COM/DCOM、JavaRMI等),它們不但使互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)類型、服務(wù)方式得到了充分?jǐn)U展,而且使互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)提供、服務(wù)定制和服務(wù)集成能力也得到了顯著增強(qiáng)。從早期互聯(lián)網(wǎng)在端系統(tǒng)所提供的最基本的網(wǎng)絡(luò)傳輸服務(wù)(如Sock53隨著分布計(jì)算領(lǐng)域研究的逐漸深入以及相關(guān)支持技術(shù)的日趨成熟,網(wǎng)絡(luò)研究人員繼續(xù)沿著從網(wǎng)絡(luò)端系統(tǒng)入手來(lái)增強(qiáng)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供能力的思路,將研究視野和研究方法進(jìn)行了更加充分地拓展,相關(guān)研究工作基本上涵蓋了近年來(lái)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域一些重要的研究熱點(diǎn),包括覆蓋網(wǎng)(OverlayNetworks)、Grid、WebServices等。隨著分布計(jì)算領(lǐng)域研究的逐漸深入以及相關(guān)支54比如:覆蓋網(wǎng)主要采取以O(shè)verlay組網(wǎng)的方式,由網(wǎng)絡(luò)端系統(tǒng)在下層核心網(wǎng)絡(luò)之上構(gòu)建一個(gè)能夠提供各種特定服務(wù)的虛擬網(wǎng)絡(luò);網(wǎng)格試圖將地理上分布的大量有用資源(包括各種計(jì)算資源、通信資源、信息資源等)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行高效整合,并以網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的方式透明地提供給網(wǎng)絡(luò)用戶使用;而WebServices則關(guān)注了互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)本質(zhì),著力研究通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和數(shù)據(jù)格式來(lái)描述、發(fā)布、定位和調(diào)用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等。上述這些研究工作實(shí)際上已經(jīng)表明,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究的重點(diǎn)正在從通信向服務(wù)進(jìn)行躍遷,從服務(wù)角度來(lái)研究下一代網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)為互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)了新的發(fā)展契機(jī)。比如:覆蓋網(wǎng)主要采取以O(shè)verlay55

5、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究熱點(diǎn)（1）IPV6下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議

IPv6是"InternetProtocolVersion6"的縮寫(xiě)，也被稱作下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，它是由IETF小組(Internet工程任務(wù)組InternetEngineeringTaskForce)設(shè)計(jì)的用來(lái)替代現(xiàn)行的IPv4(現(xiàn)行的IP)協(xié)議的一種新的IP協(xié)議。我們知道，Internet的主機(jī)都有一個(gè)唯一的IP地址，IP地址用一個(gè)32位二進(jìn)制的數(shù)表示一個(gè)主機(jī)號(hào)碼，但32位地址資源有限，已經(jīng)不能滿足用戶的需求了，因此Internet研究組織發(fā)布新的主機(jī)標(biāo)識(shí)方法，即IPv6。在RFC1884中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)法建議把IPv6地址的128位（16個(gè)字節(jié)）寫(xiě)成8個(gè)16位的無(wú)符號(hào)整數(shù)，每個(gè)整數(shù)用四個(gè)十六進(jìn)制位表示，這些數(shù)之間用冒號(hào)（：）分開(kāi)，例如：3ffe:3201:1401:1280:c8ff:fe4d:db395、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究熱點(diǎn)（1）IPV6下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議56.ipv6的優(yōu)點(diǎn)1.提供更大的地址空間,能夠?qū)崿F(xiàn)plugandplay和靈活的重新編址2.更簡(jiǎn)單的頭信息,能夠使路由器提供更有效率的路由轉(zhuǎn)發(fā).3.與mobileip和ipsec保持兼容的移動(dòng)性和安全性4.提供豐富的從ipv4到ipv6的轉(zhuǎn)換和互操作的方法,ipsec在ipv6中是強(qiáng)制性的..ipv6的優(yōu)點(diǎn)57ipv6和ipv4的互操作能力從ipv4到ipv6有豐富的轉(zhuǎn)換手段使用dualstack或者6to4tunnel能夠進(jìn)行平滑轉(zhuǎn)換使用NAT能夠使ipv4和ipv6節(jié)點(diǎn)通信ipv6和ipv4的互操作能力58（2）下一代Web研究

下一代的Web研究涉及4個(gè)重要方向：語(yǔ)義互聯(lián)網(wǎng)、Web服務(wù)、Web數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)格。

語(yǔ)義互聯(lián)網(wǎng)是對(duì)當(dāng)前Web的一種擴(kuò)展，其目標(biāo)是通過(guò)使用本體和標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言，如XML，RDF（ResourceDescriptionFramework）和DAML（DARPAAgentMarkupLanguage），使Web資源的內(nèi)容能被機(jī)器理解，為用戶提供智能索引，基于語(yǔ)義內(nèi)容檢索和知識(shí)管理等服務(wù)。（2）下一代Web研究

下一代的Web研59

Web服務(wù)的目標(biāo)是基于現(xiàn)有的Web標(biāo)準(zhǔn)，如XML，SOAP（SimpleObjectAccessProtocol），WSDL（WebServicesDescriptionLanguage）和UDDI（UniversalDescription，DiscoveryandIntegration），為用戶提供開(kāi)發(fā)配置、交互和管理全球分布的電子資源的開(kāi)放平臺(tái)。Web服務(wù)的目標(biāo)是基于現(xiàn)有的Web標(biāo)準(zhǔn)，如XM60

Web數(shù)據(jù)管理是建立在廣義數(shù)據(jù)庫(kù)理解的基礎(chǔ)上，在Web環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息方便而準(zhǔn)確的查詢與發(fā)布，以及對(duì)復(fù)雜信息的有效組織與集成。從技術(shù)上講，Web數(shù)據(jù)管理融合了WWW技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、信息檢索技術(shù)、移動(dòng)計(jì)算技術(shù)、多媒體技術(shù)以及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，是一門綜合性很強(qiáng)的新興研究領(lǐng)域。

網(wǎng)格計(jì)算初期主要集中在高性能科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域，提升計(jì)算能力，并不關(guān)心資源的語(yǔ)義，故不能有效的管理知識(shí)，但目前網(wǎng)格已從計(jì)算網(wǎng)絡(luò)發(fā)展成為面向服務(wù)的網(wǎng)格，語(yǔ)義就成為提供有效服務(wù)的主要依據(jù)。Web數(shù)據(jù)管理是建立在廣義數(shù)據(jù)庫(kù)理解的基61（3）網(wǎng)絡(luò)計(jì)算

網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲透到我們工作和生活中的每個(gè)角落，Internet將遍布世界的大型和小型網(wǎng)絡(luò)連接在一起，使它日益成為企事業(yè)單位和個(gè)人日?；顒?dòng)不可缺少的工具。Internet上匯集了大量的數(shù)據(jù)資源、軟件資源和計(jì)算資源，各種數(shù)字化設(shè)備和控制系統(tǒng)共同構(gòu)成了生產(chǎn)、傳播和使用知識(shí)的重要載體。信息處理也已步入網(wǎng)絡(luò)計(jì)算（NetworkComputing）的時(shí)代。

（3）網(wǎng)絡(luò)計(jì)算

網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲透到我們62

目前，網(wǎng)絡(luò)計(jì)算還處于發(fā)展階段。網(wǎng)絡(luò)計(jì)算典型的形式有：企業(yè)計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算（GridComputing）、對(duì)等計(jì)算（P2P，Peer-to–PeerComputing）普適計(jì)算（UbiquitousComputing）和云計(jì)算。其中P2P與分布式已成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的兩大主流，通過(guò)分布式，將分布在世界各地的計(jì)算機(jī)聯(lián)系起來(lái)；通過(guò)P2P又使通過(guò)分布式聯(lián)系起來(lái)的計(jì)算機(jī)可以方便的相互訪問(wèn)，這樣就充分利用了所有的計(jì)算資源。

目前，網(wǎng)絡(luò)計(jì)算還處于發(fā)展階段。網(wǎng)絡(luò)計(jì)算典631999年，IBM提出普適計(jì)算(又叫普及計(jì)算)的概念。所謂普適計(jì)算（PervasiveComputing/UbiquitousComputing）指的是，無(wú)所不在的、隨時(shí)隨地可以進(jìn)行計(jì)算的一種方式；無(wú)論何時(shí)何地，只要需要，就可以通過(guò)某種設(shè)備訪問(wèn)到所需的信息。間斷連接與輕量計(jì)算（即計(jì)算資源相對(duì)有限）是普適計(jì)算最重要的兩個(gè)特征。普適計(jì)算的軟件技術(shù)就是要實(shí)現(xiàn)在這種環(huán)境下的事務(wù)和數(shù)據(jù)處理。1999年，IBM提出普適計(jì)算(又叫普及計(jì)算)的概念。所謂普64目前，IBM已將普適計(jì)算確定為電子商務(wù)之后的又一重大發(fā)展戰(zhàn)略，并開(kāi)始了端到端解決方案的技術(shù)研發(fā)。IBM認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)普適計(jì)算的基本條件是計(jì)算設(shè)備越來(lái)越小，方便人們隨時(shí)隨地佩帶和使用。在計(jì)算設(shè)備無(wú)時(shí)不在、無(wú)所不在的條件下，普適計(jì)算才有可能實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)課件65云計(jì)算（CloudComputing）是網(wǎng)格計(jì)算（GridComputing）、分布式計(jì)算（DistributedComputing）、并行計(jì)算（ParallelComputing）、效用計(jì)算（UtilityComputing）、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)（NetworkStorageTechnologies）、虛擬化（Virtualization）、負(fù)載均衡（LoadBalance）等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。云計(jì)算（CloudComputing）是網(wǎng)格計(jì)算（Grid66云計(jì)算技術(shù)體系結(jié)構(gòu)云計(jì)算技術(shù)體系結(jié)構(gòu)67廣義的云計(jì)算指廠商通過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器集群，向各種不同類型客戶提供在線軟件服務(wù)、硬件租借、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算分析等不同類型的服務(wù)。廣義的云計(jì)算包括了更多的廠商和服務(wù)類型，例如國(guó)內(nèi)用友、金蝶等管理軟件廠商推出的在線財(cái)務(wù)軟件，谷歌發(fā)布的Google應(yīng)用程序套裝等。通俗的理解是，云計(jì)算的“云“就是存在于互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器集群上的資源，它包括硬件資源（服務(wù)器、存儲(chǔ)器、CPU等）和軟件資源（如應(yīng)用軟件、集成開(kāi)發(fā)環(huán)境等），本地計(jì)算機(jī)只需要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送一個(gè)需求信息，遠(yuǎn)端就會(huì)有成千上萬(wàn)的計(jì)算機(jī)為你提供需要的資源并將結(jié)果返回到本地計(jì)算機(jī)，這樣，本地計(jì)算機(jī)幾乎不需要做什么，所有的處理都在云計(jì)算提供商所提供的計(jì)算機(jī)群來(lái)完成。廣義的云計(jì)算指廠商通過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器集群，向各種不同類型客戶68它旨在通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把多個(gè)成本相對(duì)較低的計(jì)算實(shí)體整合成一個(gè)具有強(qiáng)大計(jì)算能力的完美系統(tǒng)，并借助SaaS(軟件即服務(wù))、PaaS(平臺(tái)即服務(wù))、IaaS(基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))、MSP等先進(jìn)的商業(yè)模式把這強(qiáng)大的計(jì)算能力分布到終端用戶手中。CloudComputing的一個(gè)核心理念就是通過(guò)不斷提高“云”的處理能力，進(jìn)而減少用戶終端的處理負(fù)擔(dān)，最終使用戶終端簡(jiǎn)化成一個(gè)單純的輸入輸出設(shè)備，并能按需享受“云”的強(qiáng)大計(jì)算處理能力！它旨在通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把多個(gè)成本相對(duì)較低的計(jì)算實(shí)體整合成一個(gè)具有強(qiáng)大69軟件即服務(wù)(SaaS)

SaaS服務(wù)提供商將應(yīng)用軟件統(tǒng)一部署在自己的服務(wù)器上，用戶根據(jù)需求通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向廠商訂購(gòu)應(yīng)用軟件服務(wù)，服務(wù)提供商根據(jù)客戶所定軟件的數(shù)量、時(shí)間的長(zhǎng)短等因素收費(fèi)，并且通過(guò)瀏覽器向客戶提供軟件的模式。這種服務(wù)模式的優(yōu)勢(shì)是，由服務(wù)提供商維護(hù)和管理軟件、提供軟件運(yùn)行的硬件設(shè)施，用戶只需擁有能夠接入互聯(lián)網(wǎng)的終端，即可隨時(shí)隨地使用軟件。這種模式下，客戶不再像傳統(tǒng)模式那樣花費(fèi)大量資金在硬件、軟件、維護(hù)人員，只需要支出一定的租賃服務(wù)費(fèi)用，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)就可以享受到相應(yīng)的硬件、軟件和維護(hù)服務(wù)，這是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用最具效益的營(yíng)運(yùn)模式。對(duì)于小型企業(yè)來(lái)說(shuō)，SaaS是采用先進(jìn)技術(shù)的最好途徑。軟件即服務(wù)(SaaS)70平臺(tái)即服務(wù)(PaaS)

把開(kāi)發(fā)環(huán)境作為一種服務(wù)來(lái)提供。這是一種分布式平臺(tái)服務(wù)，廠商提供開(kāi)發(fā)環(huán)境、服務(wù)器平臺(tái)、硬件資源等服務(wù)給客戶，用戶在其平臺(tái)基礎(chǔ)上定制開(kāi)發(fā)自己的應(yīng)用程序并通過(guò)其服務(wù)器和互聯(lián)網(wǎng)傳遞給其他客戶。PaaS能夠給企業(yè)或個(gè)人提供研發(fā)的中間件平臺(tái)，提供應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用服務(wù)器、試驗(yàn)、托管及應(yīng)用服務(wù)。平臺(tái)即服務(wù)(PaaS)

把開(kāi)發(fā)環(huán)境作為一種服務(wù)來(lái)提供。這71基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)(IaaS)IaaS即把廠商的由多臺(tái)服務(wù)器組成的“云端”基礎(chǔ)設(shè)施，作為計(jì)量服務(wù)提供給客戶。它將內(nèi)存、I/O設(shè)備、存儲(chǔ)和計(jì)算能力整合成一個(gè)虛擬的資源池為整個(gè)業(yè)界提供所需要的存儲(chǔ)資源和虛擬化服務(wù)器等服務(wù)。這是一種托管型硬件方式，用戶付費(fèi)使用廠商的硬件設(shè)施。例如AmazonWeb服務(wù)（AWS），IBM的BlueCloud等均是將基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)出租。IaaS的優(yōu)點(diǎn)是用戶只需低成本硬件，按需租用相應(yīng)計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力，大大降低了用戶在硬件上的開(kāi)銷?；A(chǔ)設(shè)施服務(wù)(IaaS)72（4）業(yè)務(wù)綜合化

所謂業(yè)務(wù)綜合化，是指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不僅可以提供數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)，而且還可提供聲音、圖形、圖像等通信和處理業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)綜合化要求網(wǎng)絡(luò)支持所有的不同類型和不同速率的業(yè)務(wù)，如話音、傳真等窄帶業(yè)務(wù)；廣播電視，高清晰度電視等分配型寬帶業(yè)務(wù)；可視電話、交互式電視、視頻會(huì)議等交互型寬帶業(yè)務(wù)；高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)韧话l(fā)型寬帶業(yè)務(wù)等等。為了滿足這些要求，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)需要有很高的速度和很寬的頻帶。例如，一幅640×480中分辨度的彩色圖像的數(shù)據(jù)量為7.37Mb／幀。即便每秒傳輸一幀這樣的圖像，則網(wǎng)絡(luò)傳輸率要大于7.37Mbps方可，假如要求實(shí)現(xiàn)圖像的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)傳輸，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率還應(yīng)增加十倍。（4）業(yè)務(wù)綜合化

所謂業(yè)務(wù)綜合化，是指73業(yè)務(wù)綜合化帶來(lái)多媒體網(wǎng)絡(luò)。一般認(rèn)為凡能實(shí)現(xiàn)多媒體通信和多媒體資源共享的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，都可稱為多媒體計(jì)算機(jī)網(wǎng)。它可以是局域網(wǎng)、城域網(wǎng)或廣域網(wǎng)。多媒體通信是指在一次通信過(guò)程中所交換的信息媒體不只一種，而是多種信息媒體的綜合體。所以，多媒體通信技術(shù)是指對(duì)多媒體信息進(jìn)行表示、存貯、檢索和傳輸?shù)募夹g(shù)。它可以使計(jì)算機(jī)的交互性、通信的分布性、電視的真實(shí)性融為一體。業(yè)務(wù)綜合化帶來(lái)多媒體網(wǎng)絡(luò)。一般認(rèn)為凡能實(shí)74（5）移動(dòng)通信

便攜式智能終端（PCS，PersonalCommunicationSystem）可以使用無(wú)線技術(shù)，在任何地方以各種速率與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)絡(luò)。用戶利用PCS進(jìn)行個(gè)人通信，可在任何地方接收到發(fā)給自己的呼叫。PCS系統(tǒng)可以支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和報(bào)文等各種業(yè)務(wù)。PCS網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線技術(shù)將大大改進(jìn)人們的移動(dòng)通信水平，成為未來(lái)信息高速公路的重要組成部分。

隨著增加頻譜、采用數(shù)字調(diào)制、改進(jìn)編碼技術(shù)和建立微小區(qū)和宏小區(qū)等措施，在未來(lái)十年里，無(wú)線系統(tǒng)的容量將增加1000倍以上。而且系統(tǒng)的容量通過(guò)動(dòng)態(tài)信道分配技術(shù)將得到進(jìn)一步的增長(zhǎng)。利用自適應(yīng)無(wú)線技術(shù)，將由電子信息組成的無(wú)線電波信號(hào)發(fā)送到接收方，并將其它的干擾波束清除，從而可降低干擾，提高系統(tǒng)的容量和質(zhì)量。（5）移動(dòng)通信

便攜式智能終端（PCS，Person75第一代無(wú)線業(yè)務(wù)分為兩類：一類是蜂窩/PCS廣域網(wǎng)，提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)，工作在窄帶，服務(wù)區(qū)被分為宏小區(qū)；第二類是無(wú)線局域網(wǎng)，工作于更寬的帶寬(802.11n,300Mbps)，提供本地的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。新一代的無(wú)線業(yè)務(wù)將包括新的移動(dòng)通信系統(tǒng)和寬帶信道速率（>=512kps）在微小區(qū)之間進(jìn)行的固定無(wú)線接入業(yè)務(wù),3G4G--->5G。第一代無(wú)線業(yè)務(wù)分為兩類：一類是蜂窩/PC76（5）網(wǎng)絡(luò)安全與管理

當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)與信息的安全受到嚴(yán)重的威脅，一方面是由于Internet的開(kāi)放性和安全性不足，另一方面是由于眾多的攻擊手段的出現(xiàn)，諸如病毒、陷門、隱通道、拒絕服務(wù)、偵聽(tīng)、欺騙、口令攻擊、路由攻擊、中繼攻擊、會(huì)話竊取攻擊等。以破壞系統(tǒng)為目標(biāo)的系統(tǒng)犯罪，以竊取、篡改信息、傳播非法信息為目標(biāo)的信息犯罪，對(duì)國(guó)家的政治、軍事、經(jīng)濟(jì)、文化都會(huì)造成嚴(yán)重的損害。為了保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全，需要完整的安全保障體系和完善的網(wǎng)絡(luò)管理機(jī)制，使其具有保護(hù)功能、檢測(cè)手段、攻擊的反應(yīng)以及事故恢復(fù)功能。（5）網(wǎng)絡(luò)安全與管理

當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)與信息77計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從60年代末、70年代初的實(shí)驗(yàn)性網(wǎng)絡(luò)研究，經(jīng)過(guò)70年代中后期的集中式、閉關(guān)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，到80年代中后期的局部開(kāi)放應(yīng)用，一直發(fā)展到90年代的開(kāi)放式大規(guī)模推廣，其速度發(fā)展之快，影響之大，是任何學(xué)科不能與之相匹敵的。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用從科研、教育到工業(yè)，如今已滲透到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，它對(duì)于其它學(xué)科的發(fā)展具有使能和支撐作用。目前，關(guān)于下一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（NGN，NextGenerationNetwork）的研究已全面展開(kāi)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)正面臨著新一輪的理論研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)的熱潮，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)朝著開(kāi)放、集成、高性能和智能化方向的發(fā)展將是不可逆轉(zhuǎn)的大趨勢(shì)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從60年代末、70年代初的實(shí)驗(yàn)78結(jié)束2011年7月結(jié)束2011年7月79作業(yè):1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用目前存在哪些方面的問(wèn)題？作業(yè):80計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)主講:劉勝全教授計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)主講:劉勝全教授81目錄1、前言2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)與關(guān)鍵技術(shù)3、當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所面臨的主要問(wèn)題4、近年來(lái)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)與發(fā)展的主要趨勢(shì)5、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究熱點(diǎn)目錄1、前言821、前言計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在短短幾十年之間經(jīng)歷了一個(gè)從無(wú)到有、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的飛速發(fā)展過(guò)程,特別是作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)典型代表的互聯(lián)網(wǎng),已經(jīng)呈現(xiàn)出一種遍布全球的、開(kāi)放集成的、可承載多種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)格局,并且對(duì)于世界各國(guó)的政治、經(jīng)濟(jì)、科技和文化等諸方面都產(chǎn)生了巨大的影響。返回1、前言計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在短短幾十年之間經(jīng)歷了83TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層主機(jī)A主機(jī)B路由器網(wǎng)絡(luò)

2網(wǎng)絡(luò)

1應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層4321路由器在轉(zhuǎn)發(fā)分組時(shí)最高只用到網(wǎng)絡(luò)層而沒(méi)有使用運(yùn)輸層和應(yīng)用層。TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層主機(jī)A主機(jī)B路由器網(wǎng)絡(luò)2網(wǎng)84然而近年來(lái),隨著互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)化趨勢(shì)的進(jìn)一步加劇、新興網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的大量涌現(xiàn)、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的飛速發(fā)展、各種新的應(yīng)用需求的不斷提出,現(xiàn)行互聯(lián)網(wǎng)及其體系結(jié)構(gòu)所存在的一些缺陷也開(kāi)始變得日益明顯和突出,如服務(wù)質(zhì)量難以保證、服務(wù)不能靈活定制、網(wǎng)絡(luò)透明性逐漸喪失、網(wǎng)絡(luò)安全缺乏保障、軟/硬件實(shí)現(xiàn)越來(lái)越復(fù)雜、扭斗(tussle)現(xiàn)象日漸凸現(xiàn)和激化等。然而近年來(lái),隨著互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)化趨勢(shì)的進(jìn)一步85Internet各個(gè)組成部分的參與者之間的利益可能是相互沖突的，參與者相互競(jìng)爭(zhēng)以實(shí)現(xiàn)自己特定的利益，稱這種過(guò)程為“扭斗(tussle)”。因此在下一代Internet體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，容納(如果可能并利用)“扭斗”對(duì)于Internet體系結(jié)構(gòu)的演進(jìn)是至關(guān)重要的。Internet各個(gè)組成部分的參與者之間的利86種種跡象表明,現(xiàn)階段以互聯(lián)網(wǎng)為代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在表現(xiàn)出從未有過(guò)的興盛和繁榮的同時(shí),其相應(yīng)體系結(jié)構(gòu)也表現(xiàn)出從未有過(guò)的脆弱和不足。正確認(rèn)識(shí)當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀,深刻洞悉計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì),全方位重新審視計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的涵義,對(duì)于研究和建立滿足下一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需求的新一代網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),具有重要的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。種種跡象表明,現(xiàn)階段以互聯(lián)網(wǎng)為代表的計(jì)算87人們常用C&C（computerandcommunication）來(lái)描述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，但從系統(tǒng)觀點(diǎn)看，這還很不夠，計(jì)算機(jī)和通信系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中非常重要的基本要素，但計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)并不是計(jì)算機(jī)和通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)單結(jié)合，也不是計(jì)算機(jī)或通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)單擴(kuò)展或延伸，而是融合了信息采集、存儲(chǔ)、傳輸、處理和利用等一切先進(jìn)信息技術(shù)，是具有新功能的新系統(tǒng)。因此，對(duì)于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的研究和分析，應(yīng)該特別強(qiáng)調(diào)“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是系統(tǒng)”的觀點(diǎn)，站在更高的高度來(lái)重新認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、性能及網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)實(shí)際應(yīng)用中的重要問(wèn)題，便于把握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨向。人們常用C&C（computerand882、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)與關(guān)鍵技術(shù)

從系統(tǒng)的觀點(diǎn)看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由單個(gè)結(jié)點(diǎn)和連結(jié)這些結(jié)點(diǎn)的鏈路所組成。單個(gè)結(jié)點(diǎn)主要是連入網(wǎng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)以及負(fù)責(zé)通信功能的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)、路由器，這些設(shè)備的物理組成主要是集成電路，而集成電路的一個(gè)重要支撐就是微電子技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)組成部分就是通信鏈路，負(fù)責(zé)所有結(jié)點(diǎn)間的通信，通信鏈路的一個(gè)重要支撐就是光電子技術(shù)。為了對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展有所把握，我們首先要對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)重要的支撐技術(shù)，即微電子技術(shù)和光電子技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。返回2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)與關(guān)鍵技術(shù)從系統(tǒng)89微電子技術(shù)的發(fā)展是信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，也是驅(qū)動(dòng)信息革命的基礎(chǔ)。其發(fā)展速度可用摩爾定理來(lái)預(yù)測(cè)，即微電子芯片的計(jì)算功能每18個(gè)月提高一倍。這一發(fā)展趨勢(shì)到2010年趨于成熟，那時(shí)芯片最多可包含1010個(gè)元件，理論上的物理極限是每個(gè)芯片可包含1011個(gè)元件。對(duì)于典型的傳統(tǒng)邏輯電路，每個(gè)芯片可包含的元件數(shù)少于108到109個(gè)。每個(gè)芯片的實(shí)際元件數(shù)可能因經(jīng)濟(jì)上的限制而低于物理上的極限值。自1980年以來(lái)，微處理器的速度一直以每5年10倍的速度增長(zhǎng)。PC的處理能力在2000年達(dá)1000MIPS（MillionInstructionsPerSecond），預(yù)測(cè)在2011年可達(dá)100000MIPS。支撐技術(shù)微電子技術(shù)的發(fā)展是信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，也90

Metcalfe定理用于預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)性能的增長(zhǎng)，該定理預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)性能的增長(zhǎng)是連到網(wǎng)上的PC能力的平方。

這表示網(wǎng)絡(luò)帶寬的增長(zhǎng)率是每年3倍。不久的將來(lái)會(huì)出現(xiàn)每秒1015位的網(wǎng)絡(luò)帶寬需求。

912007年1月29日：英特爾公布采用突破性的晶體管材料即高-k柵介質(zhì)和金屬柵極。英特爾將采用這些材料在公司下一代處理器——英特爾®酷睿?2雙核、英特爾®酷睿?2四核處理器以及英特爾®至強(qiáng)®系列多核處理器的數(shù)以億計(jì)的45納米晶體管或微小開(kāi)關(guān)中用來(lái)構(gòu)建絕緣“墻”和開(kāi)關(guān)“門”，研發(fā)代碼Penryn。采用了這些先進(jìn)的晶體管，已經(jīng)生產(chǎn)出了英特爾45納米微處理器。2007年1月29日：英特爾公布采用突破性的晶體管材料即高-92美國(guó)信息技術(shù)峰會(huì)（IDF）于2009年9月23日在美國(guó)舉行，英特爾公司總裁歐德寧在峰會(huì)上展示了世界上第一款基于22納米制造工藝可工作芯片的硅晶圓。據(jù)介紹，22納米的工藝將出現(xiàn)在未來(lái)英特爾的處理器中。近年來(lái)，CPU的制程工藝一直在降低，目前最先進(jìn)的已投入生產(chǎn)的是32納米的微處理器，低數(shù)值能使CPU降低能耗。雖然有不少企業(yè)開(kāi)始說(shuō)摩爾定律已失效，但歐德寧在會(huì)上還是表示“英特爾遵循摩爾定律，正在推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。”他還透露，目前最新的32納米技術(shù)的CPU已經(jīng)成功整合了圖形功能，并計(jì)劃在第四季技術(shù)投產(chǎn)銷售。歐德寧展示的22納米晶圓由多個(gè)芯片構(gòu)成，每個(gè)芯片都包含364兆位的SRAM存儲(chǔ)器，在指甲蓋大的面積上集成了29億個(gè)晶體管。美國(guó)信息技術(shù)峰會(huì)（IDF）于2009年9月23日在美國(guó)舉行，93驅(qū)動(dòng)信息革命的另一個(gè)支撐技術(shù)是光電子技術(shù)。光電子技術(shù)是一個(gè)較為龐大的領(lǐng)域，可應(yīng)用于信息處理的各個(gè)環(huán)節(jié)，這里我們討論的是在信息傳輸中的光電子技術(shù)——光纖通信。在過(guò)去10年間，該性能每年翻一番，這種增長(zhǎng)速度可望持續(xù)10到15年。第一代光纖傳輸使用0.8μm波長(zhǎng)的激光器，傳輸速率可達(dá)280Mbps。第二代光纖使用1.3μm波長(zhǎng)的激光器和單模光纖，傳輸速率可達(dá)560Mbps。驅(qū)動(dòng)信息革命的另一個(gè)支撐技術(shù)是光電子技術(shù)94第三代光纖使用單頻1.5μm波長(zhǎng)的激光器和單模光纖。目前使用的第四代光纖采用光放大器，數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)10G～20Gbps。隨著光發(fā)大器的引入，它給光纖傳輸帶來(lái)了突破性的進(jìn)展。第三代光纖使用單頻1.5μm波長(zhǎng)的激光95而波分復(fù)用(WDM)技術(shù)對(duì)于傳輸容量的提高有極大影響，如一個(gè)40Gbps的系統(tǒng)能在同一光纖中傳送16種波長(zhǎng)的信號(hào)，每一波長(zhǎng)速率為2.5Gbps。因?yàn)樵试S所有波長(zhǎng)同時(shí)放大，所以光放大器能提供很大的容量。在單芯光纖上傳輸100Gbps含40種波長(zhǎng)的商用系統(tǒng)已在2000年實(shí)現(xiàn)，可同時(shí)傳送100萬(wàn)個(gè)話音信號(hào)和1500個(gè)電視頻道。目前，實(shí)驗(yàn)室商用的WDM系統(tǒng)可以承載超過(guò)160個(gè)波長(zhǎng)，其中每個(gè)波長(zhǎng)的傳輸速率為OC192（10Gbps），總的傳輸速率達(dá)到1.6Tbit/s。而波分復(fù)用(WDM)技術(shù)對(duì)于傳輸容量的提高有極大影響，如一個(gè)96關(guān)鍵技術(shù)

上面我們從系統(tǒng)物理組成的角度分析了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)，下面我們?cè)購(gòu)南到y(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向?qū)⑹荌P技術(shù)+光網(wǎng)絡(luò)，光網(wǎng)絡(luò)將會(huì)演進(jìn)為全光網(wǎng)絡(luò)。從網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)層面上看將是一個(gè)IP的世界；從傳送層面上看將是一個(gè)光的世界；從接入層面上看將是一個(gè)有線和無(wú)線的多元化世界。因此，從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上看，目前比較關(guān)鍵的技術(shù)主要有軟交換技術(shù)、IPv6技術(shù)、光交換與智能光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、寬帶接入技術(shù)、3G以上的移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)等。關(guān)鍵技術(shù)

上面我們從系統(tǒng)物理組成的角度97

（1）軟交換技術(shù)

從廣義上講，軟交換是指一種體系結(jié)構(gòu)。利用該體系結(jié)構(gòu)建立下一代網(wǎng)絡(luò)框架，主要包含軟交換設(shè)備、信令網(wǎng)關(guān)、媒體網(wǎng)關(guān)、應(yīng)用服務(wù)器、綜合接入設(shè)備等等。從狹義上講，軟交換是指軟交換設(shè)備，其定位是在控制層。它的核心思想是硬件軟件化，通過(guò)軟件的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)原來(lái)交換機(jī)的控制、接續(xù)和業(yè)務(wù)處理等功能。各實(shí)體之間通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議進(jìn)行連接和通信，以便于在下一代網(wǎng)絡(luò)中更快地實(shí)現(xiàn)有關(guān)協(xié)議及更方便地提供服務(wù)。（1）軟交換技術(shù)98軟交換網(wǎng)絡(luò)示意圖軟交換網(wǎng)絡(luò)示意圖99軟交換技術(shù)作為業(yè)務(wù)／控制與傳送／接入分離思想的體現(xiàn)，是下一代網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，通過(guò)使用軟交換技術(shù)，把服務(wù)控制功能和網(wǎng)絡(luò)資源控制功能與傳送功能完全分開(kāi)。根據(jù)新的網(wǎng)絡(luò)功能模型分層，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將分為接入與傳輸層，媒體層，控制層，業(yè)務(wù)／應(yīng)用層（也叫網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層）四層，從而可對(duì)各種功能作不同程度的集成。軟交換技術(shù)作為業(yè)務(wù)／控制與傳送／接入分離100通過(guò)軟交換技術(shù)能把網(wǎng)絡(luò)的功能層分離開(kāi)，并通過(guò)各種接口規(guī)約（規(guī)程公約的簡(jiǎn)稱），使業(yè)務(wù)提供者可以非常靈活地將業(yè)務(wù)傳送和控制規(guī)約結(jié)合，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)融合與業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移，非常適用于不同網(wǎng)絡(luò)并存互通的需要，也適用于從話音網(wǎng)向數(shù)據(jù)網(wǎng)和多業(yè)務(wù)多媒體網(wǎng)演進(jìn)。引入軟交換技術(shù)的切入點(diǎn)隨運(yùn)營(yíng)商的側(cè)重點(diǎn)而異，通常從經(jīng)濟(jì)效果比較突出的長(zhǎng)途局和匯接局開(kāi)始，然后再進(jìn)入端局和接入網(wǎng)。通過(guò)軟交換技術(shù)能把網(wǎng)絡(luò)的功能層分離開(kāi)，并101（2）IPv6技術(shù)

未來(lái)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是基于IPv6技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)有的IPv4技術(shù)在地址空間方面有很大的局限性，已成為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的最大障礙。此外，IPv4在服務(wù)質(zhì)量，傳送速度，安全性，支持移動(dòng)性與多播等方面也有局限性，這些局限性妨礙網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使許多服務(wù)與應(yīng)用難以開(kāi)展。因此，在IPv6的設(shè)計(jì)過(guò)程中除了要根本解決地址短缺問(wèn)題外，還要考慮在IPv4中解決不好的許多問(wèn)題，例如提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，改善服務(wù)質(zhì)量，提高安全性，支持即插即用和移動(dòng)性，更好地實(shí)現(xiàn)多播功能等。IPv6將使網(wǎng)絡(luò)上升到一個(gè)新臺(tái)階，并將在發(fā)展過(guò)程中不斷地完善。（2）IPv6技術(shù)

未來(lái)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是基102（3）光交換與智能光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

盡管波分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)有巨大的傳輸容量，但它只提供了原始帶寬，還需要有靈活的光網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)更加有效與更加靈活的組網(wǎng)能力。當(dāng)前組網(wǎng)技術(shù)正從具有上下光路復(fù)用（OADM，OpticalAdd/DropMultiplexer）和光交叉連接（OXC，OpticalCrossConnect）功能的光聯(lián)網(wǎng)向由光交換機(jī)構(gòu)成的智能光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展；從環(huán)形網(wǎng)向網(wǎng)狀網(wǎng)發(fā)展；從光—電—光交換向全光交換發(fā)展。即在光聯(lián)網(wǎng)中引入自動(dòng)波長(zhǎng)配置功能，也就是自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON，AutomaticSwitchedOpticalNetwork），使靜態(tài)的光聯(lián)網(wǎng)走向動(dòng)態(tài)的光聯(lián)網(wǎng)。（3）光交換與智能光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

盡管103其主要特點(diǎn)是：允許將網(wǎng)絡(luò)資源動(dòng)態(tài)的分配給路由；縮短業(yè)務(wù)層升級(jí)擴(kuò)容的時(shí)間；顯著增大業(yè)務(wù)層結(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)量負(fù)荷，快速的業(yè)務(wù)提供和拓展；降低運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理費(fèi)用；具備光層的快速反應(yīng)和業(yè)務(wù)恢復(fù)能力；也減少了人為出錯(cuò)的機(jī)會(huì)；還可以引入新的業(yè)務(wù)類型，例如按帶寬需求分配業(yè)務(wù)，波長(zhǎng)批發(fā)和出租，動(dòng)態(tài)路由分配，光層虛擬專用網(wǎng)等；還具有可擴(kuò)展的信令能力，提高了用戶的自助性；提高了網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性和可靠性等；總之，智能光網(wǎng)絡(luò)將成為今后光通信網(wǎng)的發(fā)展方向和市場(chǎng)機(jī)遇。其主要特點(diǎn)是：允許將網(wǎng)絡(luò)資源動(dòng)態(tài)的分配給路由；縮短業(yè)務(wù)層升級(jí)104

（4）寬帶接入技術(shù)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)必須要有寬帶接入技術(shù)的支持，各種寬帶服務(wù)與應(yīng)用才有可能開(kāi)展。因?yàn)橹挥薪尤刖W(wǎng)的帶寬瓶頸問(wèn)題被解決，核心網(wǎng)和城域網(wǎng)的容量潛力才能真正發(fā)揮。盡管當(dāng)前寬帶接入技術(shù)有很多種，但只要是不和光纖或光結(jié)合的技術(shù)，就很難在下一代網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。目前光纖到戶（FTTH，F(xiàn)iberToTheHome）的成本已下降至每戶100～200美元，即將為多數(shù)用戶接受。這里涉及兩個(gè)新技術(shù)，一個(gè)是基于以太網(wǎng)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（EPON，EthernetPassiveOpticalNetwork）的光纖到戶技術(shù)，一個(gè)是自由空間光系統(tǒng)（FSO，F(xiàn)reeSpaceOptical）。（4）寬帶接入技術(shù)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)必須要105

EPON是把全部數(shù)據(jù)都裝在以太網(wǎng)幀內(nèi)傳送的網(wǎng)絡(luò)。EPON的基本作法是在G.983的基礎(chǔ)上，設(shè)法保留物理層PON（PassiveOpticalNetwork），而用以太網(wǎng)代替ATM（AsynchronousTransferMode）作為數(shù)據(jù)鏈路層，構(gòu)成一個(gè)可以提供更大帶寬，更低成本和更多更好業(yè)務(wù)能力的結(jié)合體。現(xiàn)今95％的局域網(wǎng)都是以太網(wǎng)，故將以太網(wǎng)技術(shù)用于對(duì)IP數(shù)據(jù)最佳的接入網(wǎng)是非常合乎邏輯的。由EPON支持的光纖到戶，現(xiàn)正在異軍突起，它能支持千兆比特的數(shù)據(jù)并且不久的將來(lái)成本會(huì)降到與數(shù)字用戶線路（DSL，DigitalSubscriberLine）和光纖同軸電纜混合網(wǎng)（HFC，HybridFiberCable）相同的水平。

EPON是把全部數(shù)據(jù)都裝在以太網(wǎng)幀內(nèi)傳送106

FSO技術(shù)是通過(guò)大氣而不是光纖傳送光信號(hào)，它是光纖通信與無(wú)線電通信的結(jié)合。FSO技術(shù)能提供接近光纖通信的速率，例如可達(dá)到1Gbps，它既在無(wú)線接入帶寬上有了明顯的突破，又不需要在稀有資源無(wú)線電頻率上有很大的投資，因?yàn)椴灰S可證。FSO和光纖線路比較，系統(tǒng)不僅安裝簡(jiǎn)便，時(shí)間少很多，而且成本也低很多，大概是光纖到大樓成本（100000～300000美元）的1／3～1／10。FSO現(xiàn)已在企業(yè)和居民區(qū)得到應(yīng)用。但是和固定無(wú)線接入一樣，易受環(huán)境因素干擾。

FSO技術(shù)是通過(guò)大氣而不是光纖傳送光信號(hào)107（5）3G以上的移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)

3G系統(tǒng)比現(xiàn)用的2G和2.5G系統(tǒng)傳輸容量更大，靈活性更高，它以多媒體業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)，已形成很多的標(biāo)準(zhǔn)，并將引入新的商業(yè)模式。3G以上包括后3G，4G，乃至5G系統(tǒng)，它們將更是以寬帶多媒體業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)，使用更高更寬的頻帶，傳輸容量會(huì)更上一層樓。它們可在不同的網(wǎng)絡(luò)間無(wú)縫連接，提供滿意的服務(wù)；同時(shí)網(wǎng)絡(luò)可以自行組織，終端可以重新配置和隨身攜帶，是一個(gè)包括衛(wèi)星通信在內(nèi)的端到端的IP系統(tǒng)，可與其它技術(shù)共享一個(gè)IP核心網(wǎng)。它們都是構(gòu)成下一代移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施。此外3G必將與IPv6相結(jié)合。歐盟認(rèn)為，IPv6是發(fā)展3G的必要工具。制定3G標(biāo)準(zhǔn)的3GPP組織于2000年5月已經(jīng)決定以IPv6為基礎(chǔ)構(gòu)筑下一代移動(dòng)通信網(wǎng)，使IPv6成為3G必須遵循的標(biāo)準(zhǔn)。（5）3G以上的移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)

3G系統(tǒng)比現(xiàn)用的21083、當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所面臨的主要問(wèn)題考慮到今天的互聯(lián)網(wǎng)不僅具有規(guī)模巨大、用戶眾多、影響深遠(yuǎn)和應(yīng)用基本成功等諸多優(yōu)點(diǎn),而且它也是目前唯一的一個(gè)可供參考的、覆蓋全球的、成功運(yùn)行的、現(xiàn)實(shí)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),因此對(duì)于當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所面臨現(xiàn)狀的討論主要以互聯(lián)網(wǎng)作為研究對(duì)象(同時(shí)也兼顧考慮了OSI/RM等較具代表性的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)參考模型)。返回3、當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所面臨的主要問(wèn)題考慮到今109

如果從Klernrock在1961年首次發(fā)表論及“分組交換”理論的博士論文算起,互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)走過(guò)了50年的研究、建設(shè)和發(fā)展歷程?；ヂ?lián)網(wǎng)之所以能夠取得成功,除了在其發(fā)展過(guò)程中所采取的一系列重大決策的正確與及時(shí),以及其管理機(jī)構(gòu)的相對(duì)健全和運(yùn)營(yíng)機(jī)制的比較合理等非技術(shù)因素以外,一個(gè)非常重要的原因就是得益于其體系結(jié)構(gòu)的支持:靈活的分組交換技術(shù)、簡(jiǎn)單的分層模型和開(kāi)放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)等。如果從Klernrock在1961年110這些特點(diǎn)較好地適應(yīng)了在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展初期主要以傳送離散型正文數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的各種簡(jiǎn)單應(yīng)用的需求,因而有效地支持和促進(jìn)了E-mail、Telnet、FTP等傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用類型的快速發(fā)展和廣泛普及。這些特點(diǎn)較好地適應(yīng)了在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展初期主要111然而,自從20世紀(jì)90年代初WWW技術(shù)的出現(xiàn),以及美國(guó)NSF解除互聯(lián)網(wǎng)上的商業(yè)限制以后,互聯(lián)網(wǎng)便進(jìn)入了應(yīng)用與服務(wù)的蓬勃發(fā)展階段,而傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的缺陷與不足也隨之逐漸顯露出來(lái)。然而,自從20世紀(jì)90年代初WWW技1123.1

缺乏高效的資源控制能力已成為

互聯(lián)網(wǎng)性能的瓶頸現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)在20世紀(jì)70、80年代就已基本建立和大體成型,主要采用的是以“統(tǒng)計(jì)復(fù)用”(statisticalmultiplexing)和“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”(storeandforward)為基礎(chǔ)的分組交換技術(shù),網(wǎng)絡(luò)本身只提供“盡力而為”的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù),而把差錯(cuò)處理、擁塞控制等復(fù)雜功能放到網(wǎng)絡(luò)端系統(tǒng)上去實(shí)現(xiàn)。3.1缺乏高效的資源控制能力已成為

113在網(wǎng)絡(luò)資源的控制和管理方面,傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)并沒(méi)有引起高度重視,也沒(méi)有建立起在全網(wǎng)范圍內(nèi)實(shí)施高效資源控制的可行方案和技術(shù),因此它能夠?yàn)樯蠈討?yīng)用提供的服務(wù)質(zhì)量支持相當(dāng)有限,也非常簡(jiǎn)單。在網(wǎng)絡(luò)資源的控制和管理方面,傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)體114然而,近年來(lái)由于人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的多樣化應(yīng)用需求的驅(qū)動(dòng),在線點(diǎn)播、視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程教育等實(shí)時(shí)多媒體應(yīng)用迅速發(fā)展,這就要求網(wǎng)絡(luò)必須能夠?yàn)檫@些實(shí)時(shí)多媒體應(yīng)用系統(tǒng)提供在帶寬、時(shí)延、抖動(dòng)和差錯(cuò)等方面QoS保證,這時(shí)傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)就顯得越來(lái)越難以勝任。然而,近年來(lái)由于人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的多樣化應(yīng)用115

盡管人們先后提出了IntServ模型、DiffServ模型、流量工程(TrafficEngineering)等服務(wù)質(zhì)量保證方案,并且展開(kāi)了關(guān)于資源預(yù)留、接納控制、擁塞控制、流量整形、QoS路由、主動(dòng)隊(duì)列管理AQM等多種服務(wù)質(zhì)量實(shí)現(xiàn)機(jī)制的研究,然而這些在理論上看似非常完美、在試驗(yàn)床上運(yùn)行良好的方案,在互聯(lián)網(wǎng)廣域范圍內(nèi)的實(shí)際部署卻并沒(méi)有像人們所預(yù)期的那樣完全取得成功,離真正解決傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)因缺乏高效資源控制能力而導(dǎo)致的服務(wù)質(zhì)量問(wèn)題尚有差距。盡管人們先后提出了IntServ模型、1163.2互聯(lián)網(wǎng)薄弱的服務(wù)定制能力已不能滿足

用戶的需求傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究比較偏重于將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)視為能夠滿足互連、互通和互操作的通信基礎(chǔ)設(shè)施,研究的重點(diǎn)大多是圍繞網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接、傳輸?shù)认嚓P(guān)的功能展開(kāi)。但是,隨著互聯(lián)網(wǎng)自身發(fā)展步伐的逐漸加快,互聯(lián)網(wǎng)在人類社會(huì)中所扮演的角色也正在逐漸發(fā)生改變,它已經(jīng)超越了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)單純作為通信基礎(chǔ)設(shè)施的原初意義,而變成了支撐人類社會(huì)全面信息化的一個(gè)重要載體。3.2互聯(lián)網(wǎng)薄弱的服務(wù)定制能力已不能滿足

117但現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)所能提供的少數(shù)幾種固定不變的服務(wù),已經(jīng)不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的多樣化應(yīng)用和服務(wù)需求,人們迫切希望互聯(lián)網(wǎng)能夠按照他們的個(gè)性化需求快速、靈活、高效、動(dòng)態(tài)地提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。但是,傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)本身卻存在著許多缺點(diǎn)和不足,比如:協(xié)議棧比較固定、應(yīng)用和服務(wù)模式相對(duì)單一、難以根據(jù)用戶的需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化等,因而已經(jīng)不能適