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1、解放军信息工程大学 计算机应用技术 （独立本科段）毕业论文 （设计） 下一代互联网发展趋势研究准考证号：010811105136 学生姓名： 戴云云 专 业：计算机应用 技术完成时间：2013.0摘 要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互联网是
2、全球性的。这就意味着我们目前使用的这个网络，不管是谁发明了它，是属于全人类的。这种“全球性”并不是一个空洞的政治口号，而是有其技术保证的。互联网的结构是按照“包交换”的方式连接的分布式网络。因此，在技术的层面上，互联网绝对不存在中央控制的问题。也就是说，不可能存在某一个国家或者某一个利益集团通过某种技术手段来控制互联网的问题。反过来，也无法把互联网封闭在一个国家之内-除非建立的不是互联网。关键词互联网；Internet；下一代互联网；发展趋势；目 录摘 要I关键词I目 录II1. 互联网的概念11.1互联网的定义11.2互联网的起源12 下一代互联网的发展趋势22.1 下一代互联网的发展过程2
3、2.1.1 全球网络创新环境22.1.2 未来互联网设计项目32.1.3 未来互联网研究和试验项目32.1.4 未来互联网体系结构计划42.2下一代互联网的现状及发展趋势53.IPv6的产生64. IPv6的特点74.1地址和路由74.2报头格式74.3网络管理74.4安全性84.5 Q0S能力84.6 多点寻址方案84.7新的集群通信地址方式84.8可移动性95.IPv6的优势以及未来的发展前景9谢辞11参考文献121. 互联网的概念1.1互联网的定义中文名称：互联网 ，英文名称：internet ，定义：由多个计算机网络相互连接而成，而不论采用何种协议与技术的网络。互联网，即广域网、局域网
4、及单机按照一定的通讯协议组成的国际计算机网络。互联网是指将两台计算机或者是两台以上的计算机终端、客户端、服务端通过计算机信息技术的手段互相联系起来的结果，人们可以与远在千里之外的朋友相互发送邮件、共同完成一项工作、共同娱乐。通过全球唯一的网络逻辑地址在网络媒介基础之上逻辑地链接再一起。这个地址是建立在互联网协议（IP）或今后互联网时代其它协议基础之上的。可以通过传输控制协议和互联网协议（TCP/IP），或者今后其它接替的协议或与互联网协议（IP）兼容的协议来进行通信。以让公共用户或者私人用户享受现代计算机信息技术带来的高水平、全方位的服务。这种服务是建立在上述通信及相关的基础设施之上的。”这当
5、然是从技术的角度来定义互联网。这个定义至少揭示了三个方面的内容：首先，互联网是全球性的；其次，互联网上的每一台主机都需要有“地址”；最后，这些主机必须按照共同的规则（协议）连接在一起。1.2互联网的起源互联网始于1969年，是美军在ARPA（阿帕网，美国国防部研究计划署）制定的协定下将美国互联网西南部的大学UCLA(加利福尼亚大学洛杉矶分校)、Stanford ResearchInstitute(史坦福大学研究学院)、UCSB(加利福尼亚大学)和UniversityofUtah(犹他州大学)的四台主要的计算机连接起来。这个协定有剑桥大学的BBN和MA执行，在1969年12月开始联机。到1970
6、年6月，MIT(麻省理工学院)、Harvard(哈佛大学)、BBN和SystemsDevelopmentCorpinSantaMonica(加州圣达莫尼卡系统发展公司)加入进来。到1972年1月，Stanford(史坦福大学)、MITsLincolnLabs(麻省理工学院的林肯实验室)、Carnegie-Mellon(卡内基梅隆大学)和Case-WesternReserveU加入进来。紧接着的几个月内NASA/Ames(国家航空和宇宙航行局)、Mitre、Burroughs、RAND(兰德公司)和theUofIllinois(伊利诺利州大学)也加入进来。1983年，美国国防部将阿帕网分为军网和
7、民网，渐渐扩大为今天的互联网。之后有越来越多的公司加入。2 下一代互联网的发展趋势2.1 下一代互联网的发展过程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，包括美国的Internet2、欧洲的
8、GEANT2、亚洲的APAN以及跨欧亚的TEIN2等。这些项目的设计大多遵循“演进性”的技术路线。另一些研究者认为需要从根本上改变互联网的体系结构，才能彻底解决互联网所面临的诸多难题。于是有了“革命性”的研究路线。2.1.1 全球网络创新环境2005年NSF出资3亿美元提出全球网络创新环境（GENI）计划。GENI计划的目的是构建一个全新的、安全的、能够连接所有设备的互联网，以促进互联网的发展，并刺激科技创新，促进经济增长。GENI由两部分组成：研究计划和实验设施。“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，设计内
9、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。GENI的设计思想中引入了切片化、虚拟化和可编程，按照需要支持的业务类型虚拟地将网络节点设备划分资源和处理能力。GENI参考了OpenFlow技术。OpenFlow是一个开放的标准，允许人们在实际网络中运行试验协议，基本思想是：OpenFlow交换机由数据流表、安全通道和OpenFlow协议3个组成部分，网络中的路由和交换设备的最核心的路由和交换信息都存放在“数据流表”里。OpenFlow提出通用的“数据流表
10、”设计思想，每一条“表项”支持规则、操作和状态3个部分。灵活地定义“数据流”，同时“数据流表”支持多种远程的访问和控制，从而达到满足各种需求，控制流量的目的。GENI项目的发展遵循一种结构化的自适应的螺旋式的过程，包括规划、设计、实现、集成和应用。2009年1月，GENI实现了新的原始的端到端的工作模型的开发、整合和试运行。下一阶段，建立真正的大规模的虚拟实验环境，加强国际合作是其重点。2.1.2 未来互联网设计项目未来互联网设计项目（FIND）是由NSF的“网络系统和技术研究计划”（NeTS）于2005年提出的一个长期计划。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到以往的研究
11、思路的影响和束缚，即“Clean Slate Process”。FIND的目标是设计一种全新的满足未来15年社会需求的下一代互联网，其核心功能应安全、健壮、可管理、集成新的网络技术以及新的网络体系结构理论。FIND计划初拟分成3个阶段：第1阶段（2006到2008年）关注基础研究，解决互联网安全、命名及路由等基础问题；第2阶段（2009到2011年）提出可能不只一个的网络体系结构方案；第3阶段（2012到2014年）在GENI等实验床上测试和论证。2009年4月，FIND发布了新的专家评估报告5，建议继续FIND项目，并在网络安全、网络管理和项目总体集成方面投入更多研究精力。2.1.3 未来互
12、联网研究和试验项目2007年，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。FIRE的主要研究内容包括：网络体系结构和协议的新设计；未来互联网日益增长的规模、复杂性、移动性、安全性和通透性的解决方案；在物理和虚拟网络上的大规模测试环境中验证上述属性。FIRE和GENI有着很多的相似之处。它们都关注如何搭建试验环境为理论研究提供证据支持。FIRE也希望通过螺旋式的部署方案，突破地理限制，建立全球性的大规模试验环境；FIRE同样采用虚拟化思想，该技术将独立存在的资源和设施联系起来；FIRE同样也具有联盟和跨学科等特点。2.1.4 未来互联网体系结构计划2010年美国NSF
13、设立了未来互联网体系结构（FIA）计划。FIA的目标是设计和验证下一代互联网的综合的新型的体系结构，为期3年（2010到2013年），研究范围包括：网络设计、性能评价、大规模原型实现、端用户应用试验等。FIA资助了4个项目，分别致力于未来网络体系结构研究和设计的不同方向，同时也为集成架构方面有所考虑，为建立综合的可信的未来网络体系结构努力。NDN项目致力于使互联网支持不考虑内容存储所在的物理位置，直接提供面向内容的功能。NDN网络将通信的模式从关注于“在哪”，例如地址、服务器、端系统，到关注于“是什么”，即用户和应用关注的内容。NDN通过命名数据而不是它们的位置地址，把数据作为基础实体。项目重
14、点研究建立NDN网络面临的技术挑战，包括路由可扩展性、快速转发、信任模型、网络安全、内容保护和隐私，以及新的支持这一设计的基础通信原理。MobilityFirst项目则致力于对无缝的平滑的移动性的支持，它以支持移动节点间的通信为主，而不再是把对移动性的支持当成互联网连接中的一种特殊情况。这一体系结构使用“全面延迟容忍网络”（GDTN）来提供通信稳定性，关注于移动性和可扩展性的平衡，以及充分利用网络资源来实现移动端点间的有效通信。主要的技术包括分布式的命名服务和延迟容忍的路由和传输等。NEBULA项目的名字是拉丁文“云”的意思，它是一个体系结构，其中云计算数据中心是主要的数据存储和计算核心。在这
15、一未来的模型中，数据中心被高速的、可靠的、安全的骨干网络连接在一起。这一项目致力于建立一个以云计算为中心的体系结构。XIA项目致力于构建一种未来互联网体系结构，具有以下特点：可信、支持长期更新的多种使用模型、支持长期的技术革新、支持不同网络组成角色间的明晰的接口。XIA体系结构的核心是XIP协议，该协议支持不同类别目标直接的通信。XIA目标主要指内容、服务和端系统3种情况。协议簇将保留TCP/IP协议族的细腰特性，即在中间采用互操作协议定义最简单基础的功能。2.2下一代互联网的现状及发展趋势下一代的互联网、未来互联网有不同的技术路线，一种是叫做革命性的路线，革命性的路线是完全从头设计，像GENI和FING属于这样的项目。第二种是是演进性的路线，干脆我们IPv6都不要，我们要IPv4+NAT，第二种是直接演进成Internet2、Geant2、TEIN2。在2004年设计中国第二代教育网时候，大家都批评我们说，你们为什么用纯IPv4，而不用双战？因为我们的教授是认为纯的技术是可以展开做的。新一代互联网重大需求分析基本相同，四大挑战是可扩展性、安全性、移动性、可管理性、实时性、高性能，这也是反映在四大挑战，要解决这么六大问题了。另外，未来互联网有什么实际背景
