探究未来互联网体系结构

2014-02-03 22:58王亮
2014年38期
关键词:未来体系结构互联网

王亮

摘 要:互联网发展到今天,多种问题接踵而至,如安全问题、互联网的管理和控制问题、网络的性能与服务质量问题等,互联网体系结构支持与扩展将达到极限。本文就现阶段互联网发展中存在的问题以及未来互联网体系结构的研究现状进行了分析,探讨了未来互联网体系结构的研究方向。

关键词:未来;互联网;体系结构

随着信息技术的不断发展,互联网取得了巨大的成功,但如今也面临着越来越多的问题。其中,有的问题能够通过修补进行缓解和解决,但绝大部分问题是需要从互联网体系结构上着手解决的,而未来互联网的发展也同样需要良好的互联网体系结构。

一、现阶段互联网发展中存在的问题

当今社会,互联网的应用环境与技术已经发生了巨大的变化,为了满足各种新应用与服务,互联网本身也在不断地调整和完善,而早期互联网体系结构设计的不足也越发凸显,这种先天性的不足导致体系结构支持与扩展将达到极限。其问题突出表现在以下几个方面。

第一,互联网安全问题。最初设计的TCP/IP互联网其规模被限制在一个相对封闭和可控的范围,不存在安全问题,面对如今开放不可控的互联网环境,由于目前TCP/IP网络模式程扁平化,并且端到端趋于透明,使得网络中的的网元可被任意访问、甚至遭到攻击,使得互联网面临着严峻的安全问题。想要要从根本上解决TCP/IP协议中的安全缺陷,就需要对体系结构进行调整。

第二,可扩展性问题。如今互联网的规模正在不断的扩大,而路由表项也急剧的增加,互联网上执行的边界网关协议BGP路由器的路由表项就高达数十万条,由于路由表项的数量剧增,从而极大地降低了路由的更新速度与查找速度。这种流量的急剧增加和路由表的膨胀对互联网的可扩展性造成了严重的影响。

第三,IP地址空间。如今互联网用户正在快速的增长,网络地址越发不足,尽管目前的IPv4(32位)地址结构能够支持670万个网络40亿台主机,但是这些地址的实际分配效率却很低,目前采用的地址分配方案A类、B类、C类,使地址分配效率变得更低。

第四,移动问题。随着移动终端的不断发展与广泛的使用,互联网需要随时随地的向用户提供更加丰富的互联网综合性服务,因此现有的TCP/IP协议中,IP地址具有双重功能,既表示地址,也表示身份。但也正是因为这种双重功能的耦合造成了主机与IP地址无法实现动态绑定,主机移动问题无法很好的解决。另一方面,移动终端的移动性也使得网络的动态性和其承载的服务变得不稳定。

第五,互联网的管理和控制问题。数据在互联网中的传输是无记忆传送的,网络中基本不会保存状态信息,尽管数据的传输达到了高效、简单和快速,但是必要的管理信息也相应的缺少,这使得互联网的管理和控制并不能顾有效地进行。

第六,网络的性能与服务质量。传统电信网络为了保障服务质量,是通过独占网络资源来实现的,这就导了网络使用率的降低,而互联网的无连接服务尽管支持网络资源的重复利用,但是却不对服务质量进行保证。

二、未来互联网体系结构的研究现状

近年来,国际上对互联网体系结构的研究越来越重视,如美国就较早的启用了GENI和FIND计划,GENI通过实验大环境的创新主要实现对Internet2的构建,而FIND计划则是为实现赞新的未来互联网而实施的。此外,四个大型未来互联网体系结构研究项目:NDN项目、MobilityFirst项目、NEBULA项目、XIA项目也相继展开,其中NDN研究的网络体系结构以内容为中心,MobilityFirs研究以支持移动性为核心,NEBULA研究以云计算为中心,XIA研究以安全为核心。而欧盟在未来互联网体系结构的研究上展开了以4WARD为代表的项目,其基本思想是通过clean-slate方式实现互联网的创新,即实现通用的网络平台或者通用的唯一的网络结构体系。同时,日本与韩国也相继展开了未来互联网体系机构的研究,如AKARI项目、FIRET项目。

我国在2003年开始了中国下一代互联网示范工程,CNGI项目,其核心内容是搭建IPv6为核心的下一代互联网实验平台,但是IPv6只是一次演进,并不是新一代的互联网体系结构。此外,还部署了973计划、863计划重大项目等,并在上述项目的基础上提出了新型互联网体系机构的多种方案,如层次交换网络结构(钱林华),普适服务网络体系结构(张宏科),可重构网络体系结构(汪斌强)等。这些方案的提出目的是为了解决互联网中存在的一些问题,尽管尚未实施应用,但对未来互联网体系结构的研究具有一定的参考价值。

三、未来互联网体系结构的研究方向

根据目前互联网发展中问题的分析结果以及未来互联网体系结构的研究现状来看,未来互联网体系结构的研究主要目的还是为了解决上述问题,这里针对网络安全体系结构和Ambient网络进行探讨。

(一)网络安全体系结构

目前关于未来互联网安全体系结构的意见还不统一,确保安全的技术手段也尚未完全确定,现阶段DoS(拒绝服务攻击防御)的网络安全体系结构成为了主要研究对象。该安全体系结构为达到网络安全的目的,在网络的关键点上提高了对数据包的控制能力,这种网络安全体系结构能够一定程度地对DoS进行防御,但还不能够完全解决网络的安全问题。因此,在对可信的网络体系结构进行研究时,需要以开放系统的互联作为研究的原则。在这种可信网络体系结构中,保障协议是可信的,用户的需求处于数据传输平面,该可信控制平面的控制令完备一致,能够将用户信息、网络信息进行分布式的采集、处理和传递,实现用户间可信信息的共享,并能够在可信控制平面驱动和协调行为管理。该平面的管理包括了身份管理、行为管理、生存管理和脆弱性管理等,实现了对数据的监管,通过可信网络体系结构向可信控制平面提供的开放 访问接口,使得业务能够知晓网络运行的可信度,同时可信网络体系结构的运行方式还能够根据业务需求进行定制,这种定制的运行方式被赋予了更高的信任级别,进而保证网络的安全。

(二)Ambient网络

Ambient网络之所以能够适应新业务和新技术,是通过一个新型的重叠控制层来实现的,Ambient网络中ACS为控制空间,其主要组成包括ANI(Ambient网络接口)、ASI(Ambient业务接口)、ARI(Ambient资源接口)。其中mbient ASI提供管理能力和获取网络上下文信息的方法,即是指该ASI即是业务的提供者,也是业务的接收者,同时也是Ambient网络接口。Ambient网络与其他网络相比具有一定的优势,其ASI不仅能够支持流媒体的发布,还能够支持多种业务,从某种程度上来说ASI使Ambient网络中所有的业务与应用建立起联系。这些流媒体的处理是通过流媒体节点(流媒体端口)实现的,流媒体端口具有媒体处理能力、安全相关能力、客户化能力、监视能力、业务数据分组能力等,而Ambient网络也通过ASI能够实现对多种业务的处理与新技术的支持。

结束语

现如今,互联网本身的安全性、技术支持、服务质量等方面受到了严重的挑战,需要不断的进行调整和完善,而上述问题大部分是需要从互联网体系结构上着手解决的,因此,我们还需要在现阶段未来互联网体系结构研究的基础上进一步加大研究力度和投入,从而建立起更加安全、服务质量更优的互联网。(作者单位:齐齐哈尔工程学院)

参考文献:

[1] 谢高岗,张玉军,李振宇等.未来互联网体系结构研究综述[J].计算机学报,2012,35(6)

[2] 黄光发.未来互联網体系结构的研究探索[J].网络安全技术与应用,2013,(7)

[3] 花齐.未来互联网体系结构的研究探索[J].无线互联科技,2013,(6)

[4] 任勇毛,李俊,钱华林.未来互联网体系结构研究进展[J].科研信息化技术与应用,2012,(3)

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