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1、下一代互联网的特征及开展方向下一代互联网的特征及开展方向 主讲人主讲人:郝晓晓郝晓晓团队团队 :彦廷鲜 陈龙 迟强 孟凡茂孟凡茂 郝晓晓1编辑课件 引言引言 一一 研究背景研究背景 二二 研究意义研究意义 2编辑课件 研究背景研究背景第一代互联网第一代互联网 互联网又称作因特网(Internet)，它始建于上世纪60年代，当时采用数据包交换方式和统一标准的信息传输协议TCP/IP,其网状的数据传输方式可以在即使局部设施遭受核打击后整体仍能工作。3编辑课件 到80年代为止，互联网还主要局限于为数不多的科研人员使用，它的操作界面全是文字信息，需要计算机使用者输入命令与机器对话。这个阶段，互联网的典
2、型应用是收发电子邮件、传输文件、发布文字新闻及言论等，我们称之为第一代互联网。第一代互联网。4编辑课件第二代互联网第二代互联网 进入20世纪90年代后，欧洲高能物理研究中 心(CERN)为了能更好地与全世界的高能物理研究人员开展联合研究，创造了超文本格式，把分布在网 上的文件链接在一起。这样用户只要在图形界面上 点击鼠标，就能从一个网页跳到另一个网页，不仅 可以看到文字信息，还可以欣赏到丰富多彩的图片 、声音、动画、影像等多媒体信息。这个阶段的互联网被称作环球网(又叫万维网或WWW),它用超文本和多媒体技术改造了第一代互联网。5编辑课件 在环球网时代,用户只需坐在家里，就可以浏览新闻、与人聊天
3、、订购商品、对打游戏、欣赏电影环球网改变了人们工作、生活、学习、娱乐的方式，被称为第二代互联网。第二代互联网。6编辑课件第三代互联网第三代互联网 第二代互联网虽然比第一代互联网先进了许多，但它也暴露出了严重的弱点。一方面，这两代互联网使用的都是IPv4协议，其32位的地址空间只有大约40亿个地址可用，已经有70%被分配完了，而且由于Internet在早期缺乏规划，造成了IP地址分配“贫富不均的现象。以目前Internet开展速度计算，所有IPv4地址将在 20052021年间被分配完毕，这将严重制约互联网的开展;另一方面，互联网上的信息未经过有效的标准和整理，使用起来非常不方便。7编辑课件 针
4、对第二代互联网所暴露的问题，第三代互联网将会从两个角度来解决:一个角度是开展IPv6，将地址空间由32位扩展到128位,这样，原来有限的IP地址将变得无限丰富，真正让数字化生活变成现实。另外，IPv6还能够改善端到端的平安性，有利于移动通信的开展，提高效劳质量以及减轻系统管理负担。基于IPv6的下一代互联网至少有三种提法:NGI、Internet 2和NGN。8编辑课件 按照预想，NGN几乎是一个无所不包的络，将 网、移动网、互联网等各种网络都涵盖进来,目的就是为了解决现有网络的缺陷和缺乏，满足人 类对移动性和大数据量信息的需求。NGN同时是一个宽泛的名词，包括了软交换网络、下 一代互联网以及
5、下一代移动网的所有含义 。正是因为 NGN 的 长“触角，决定了其各个层面的技术不 可 能一下子都成熟起来，也不可能一夜之间就取代了现有的 网络，必然要经过一个循序渐进的演进过程。9编辑课件 下一代互连网的特征下一代互连网的特征 随着互联网技术存在的缺乏和 缺陷逐渐暴露出来，成为进一步开展的瓶颈，业界都在探讨和实施向下一代互联网NGI的过渡和开展问题。通过对近几年IP 业务的蓬勃开展所带来的一系列问题和挑战的再认识，我 们感到下一代互联网的主要特征应该是:可扩展、高可用、可管控、高平安、IPv6技术、QoS业务控制技术.10编辑课件(一一)网络可扩展性网络可扩展性 近几年来，IP应用的快速普及
6、化和宽带化对互联网的扩展性提出了严峻的挑战。大容量路由器、高速链路、大型网络负载分担技术、大规模网络路由稳定技术是实现和保证网络扩展性的主要技术。其中最关键的是大容量路由器制造技术，解决方案目前有多种，最可行的方法是采用一体化路由器结构方案.11编辑课件 此方案又称为路由器矩阵技术或多机箱Multi-Chassis组合技术。它的每个节点由一个交换矩阵机箱和多个接口板机箱组成，所有机箱之间的连接均是路由器内部连接，减少了链路数量，从而使网络拓扑和路由结构变得简洁清晰。采用新型的高容量、低本钱光接口互联各个机箱的背板，无需普通接口板卡为实现QoS调度，路由转发表、访问控制列表ACL、统计等功能所必
7、须采用的专用ASIC和超高速存储芯片阵列，再加上采用低本钱的光源VCSEL，使机箱之间的互联本钱远低于普通端口互联方式；另外，还克服了采用普通端口互联方式带来的带宽瓶颈问题，配合集中的交换矩阵能够较好地解决路由器的容量扩展性问题,真正实现了Tbits级和数十Tbits级的超大容量核心路由器.目前,采用这种思路开发的路由罪单机箱交换容量已经到达1.28 Tbits，交 换矩阵具备250的加速比，采用多机箱组合技术后，最大交换容量理论上可以到达92 Tbits，支持1 152个40 Gbits端口，大大减少了POP内设备间互联端口。12编辑课件 网络扩展性差，即当带宽需要扩展时，原有设备必须作相应
8、的调整，另一方面当增加接入点时，在中心点的也必须增加相应设备或者模块.13编辑课件(二二)网络可用性网络可用性 “度量可用性不仅仅和设备有关，而且还度量可用性不仅仅和设备有关，而且还涉及到紧急效劳的质量以及可以提供的支持。涉及到紧急效劳的质量以及可以提供的支持。设备将稳定地开展到具有设备将稳定地开展到具有5 5个个9 9的可靠程度的可靠程度(99.999%)(99.999%)，3Com3Com将和所有合作伙伴一起为实现将和所有合作伙伴一起为实现这一目标而奋斗。这一目标而奋斗。-Edgar Masri -Edgar Masri，3Com 3Com网络公司网络公司高级副总裁、总经理高级副总裁、总经
9、理14编辑课件 99.999%持续的可用。在过去几年里，网络可用性已经从90%提高到了99.99%(4个9)，而99.999%将进一步开展这种趋势。这将一进步实现每年最多1个小时硬件停机或停止响应时间的目标。15编辑课件(三三)网络管控性网络管控性 传统的互联网技术起源于美国国防部,具有很强的健壮性，是非赢利的网络，理念是自我管理和无为而治，管控性较差，而现代商用化的互联网络要求必须具备必要的管理和控制能力。16编辑课件 要实现网络业务的管理和控制，需要 依靠应用层和网络层的协同配合,技术瓶颈是管理协议和管理对象的标准化,目前网络管理协议主要是简单网络管理协议 SNMP和 网络配置协议NETC
10、ONF.NETCONF虽然起草不久,整个技术成熟大约还需要2-3年时间,但 NETCONF 代表网络管理协议开展的方向.17编辑课件(四四)网络平安性网络平安性 作为第一代互联网，作为第一代互联网，InternetInternet在设计之初没能充分在设计之初没能充分考虑信息平安问题，从而导致现在全世界不得不成天考虑信息平安问题，从而导致现在全世界不得不成天忙于忙于“打补丁来应对与日俱增的平安问题。打补丁来应对与日俱增的平安问题。肆虐网肆虐网络的病毒、络的病毒、无孔不入的间谍软件、无孔不入的间谍软件、居心叵测的木马、居心叵测的木马、以及嚣张猖獗的黑客攻击，已经成为困扰第一代互联以及嚣张猖獗的黑客
11、攻击，已经成为困扰第一代互联网用户的严重问题。由于平安问题给用户带来的不可网用户的严重问题。由于平安问题给用户带来的不可靠感，基于第一代互联网的电子商务的开展也受到了靠感，基于第一代互联网的电子商务的开展也受到了阻碍。阻碍。18编辑课件 下一代互连网在设计之初,将会充分考虑到平安因速,要求强制实施因特网平安协议 IPSec,并已将其标准化,而且允许接入设备之间可以平安地 鉴别远程节点和进行加密的通信,限制使用NAT(网 络地址转换),其几乎用之不竭的地址空间允许所有 的节点使用其全球惟一的地址进行通信.IPSec支持验证头协议、封装平安性载荷协议 和密钥交换IKE协议，这 3 种协议将是未来I
12、nternet的平安标准。19编辑课件五五IPv6IPv6技术技术 目前的互联网是以目前的互联网是以IPv4IPv4协议为根底的协议为根底的,还剩还剩1414亿地址可用，将在亿地址可用，将在20212021年左右全部耗尽。此外，年左右全部耗尽。此外，IPv4IPv4在应用限制、管理灵活性、平安性方面的内在在应用限制、管理灵活性、平安性方面的内在缺缺 陷也越来越不能满足未来开展的需要，互联网陷也越来越不能满足未来开展的需要，互联网逐渐转逐渐转 向向 以以IPv6IPv6互联网协议第互联网协议第6 6版为根底的下一代互联网版为根底的下一代互联网是不可防止的大趋势是不可防止的大趋势.IPv6 IPv
13、6是下一代互联网的根本特征之一。是下一代互联网的根本特征之一。20编辑课件 采用IPv6从根本上解决了IPv4存在的地址限制，并能够更加有效地支持移动IP，它给业务实现和网络运营管理带来的好处是革命性的:1.IPv6使地址空间从IPv4的32bit扩展到128bit，即能产生2的128次方个 IP 地址，这个数字如果写下来的话需要在3后面加38个零，其资源几乎是无穷的,完全消除了互联网地址壁垒造 成的网络 壁垒和通信壁垒.目前美国占了全球互联网 IPv4地址68.8%，中国却只有 2.99%.我国差不多三个网民共享一个IPv4地址，而美国每个网民平均有10个IPv4地址;21编辑课件 2.IP
14、v6防止了动态地址分配和网络地址转换(NAT)的使用,解决了网络层溯源问题，给 网络平安提供了根本的解决措施，同时扫清了NAT对业务实现的障碍；3.IPv6协议内置移动IPv6协议，可以使移动终端在不改变自身IP地址的前提下实现在不同接入媒质之间的自由移动，为3G、WLAN等的无线技术的使用创造了条件；22编辑课件4.IPv6协议通过一系列的自动发现和自动配置功能，简化了网络节点的管理和维护，可以实现即插即用，有利于支持移动节点以及大量小型家电和通信设备的应用.23编辑课件六六 QoS QoS业务控制技术业务控制技术 目前的互联网是一目前的互联网是一 个个“尽力而为的网络，尽力而为的网络，没有
15、严格的没有严格的QoSQoS概念和机制。而下一概念和机制。而下一 代代 互互联网需要有可运营的联网需要有可运营的QoSQoS机制，这机制，这 就就 要求网络要求网络具备业务质量保证和业务质量控制两个方具备业务质量保证和业务质量控制两个方 面的面的能力。能力。QoSQoS业务相关的关键技术包括质量业务相关的关键技术包括质量 保证、保证、质量控制、质量控制、QoSQoS管理、管理、QoSQoS业务标识和防盗。业务标识和防盗。24编辑课件 下一代互联网将怎样改变生活下一代互联网将怎样改变生活 未来的某一天，当你翻开冰箱，但冰箱出现警示语音，未来的某一天，当你翻开冰箱，但冰箱出现警示语音，提醒提醒你已
16、经超重；你正在家里看电视，突然有你已经超重；你正在家里看电视，突然有 打入，互联网将打入，互联网将主主动把电视调成静音，通话后声音又将自动调回动把电视调成静音，通话后声音又将自动调回 ；2021 2021年年奥运奥运 会会上，每一个运发动身上都有一个传感器和摄像头，你可以上，每一个运发动身上都有一个传感器和摄像头，你可以自由选自由选择不同角度的转播，当你戴上相关设备后，你还可以以运择不同角度的转播，当你戴上相关设备后，你还可以以运发动或发动或裁判员的身份感受比赛裁判员的身份感受比赛 这是科学家们为我们描绘的下一代互联网的广阔前景。这是科学家们为我们描绘的下一代互联网的广阔前景。25编辑课件 简单地说，下一代互联网与现代互联网的区别：更快；更大；更平安；更加快捷、及时、更加方便!26编辑课件 更快。日前开通的第二代中国教育和科研计算机网CERNET2)是“中国下一代互联网示范工程中最大的核心网和惟一学术网，它以每秒 10亿比特的速率连接中国20个主要城市的核心节点，为全国上百所高校和科研单位提供高速 IPv6网络接入效劳，高速连接国内外下一代互联网。这一网络至少要连接 100所大学、10
