互联网域间路由可扩展性

互联网域间路由可扩展性问题是下一代互联网体系结构设计必须首先解决的关键问题之一.通过引入路由信息熵的概念,深入阐述Internet路由可扩展性问题的内在本质,并基于这一理论模型,分别从3个方面归纳解决路由可扩展性问题的3种可行思路.重点讨论了这3种思路应用于互联网路由系统的出发点和局限性.并就典型的具体提案从体系结构的角度进行了分析评价.最后总结路由可扩展性问题的挑战性,并展望了未来可扩展路由的研究发展方向.     

多媒体网络:从内容分发网络到未来互联网

近年来,随着网络技术的飞速发展,互联网流量视频化的趋势日益明显,视频应用使互联网的可扩展性、可演进性、服务质量和网络安全面临诸多挑战.内容分发网络通过在应用与网络间构建覆盖网,为解决网络视频应用面临的分发难题提供了有力的支持,也成为当前网络视频产业中的关键技术.但是随着视频应用在移动性、交互性、异构性以及可扩展性方面需求的不断增长,现有内容分发网络技术面临重大挑战,学术界与工业界都试图从互联网体系架构入手解决网络视频应用中的问题.文中系统总结了内容分发技术面临的挑战以及现有互联网体系结构研究的思路与核心技术,提出了面向未来网络的多媒体网络设计思路.     

互联网体系结构评估模型、机制及方法研究综述

互联网体系结构评估模型是推动互联网体系结构持续发展的理论支撑,它可以为运营商提供网络体系结构设计的相关建议,从而使运营商可选取最适合的协议或机制构建符合各种应用需求的互联网体系结构.随着互联网应用日趋多样化,互联网的安全性、稳定性、移动性等面临越来越大的挑战.互联网体系结构的演进已经成为学术界和工业界的共识,面向现有体系结构问题的修补策略以及革命式的体系结构方案不断被提出,借鉴前者的稳定性和后者的创新性,我们提出了一种基于演进式的互联网体系结构发展思路.为了更好地了解各种互联网体系结构发展方案,近年来,研究人员分别从协议、框架等不同方面对体系结构的服务能力、发展能力和安全能力进行了评估,互联网体系结构评估方法已经成为未来互联网体系结构研究的一大热点.文中介绍了与互联网体系结构发展密切相关的五种特性的基本评估模型,包括可服务性、可扩展性、可部署性、可演化性和可信性评估模型;归纳了用于构造互联网体系结构评估模型的机制,重点讨论了效用机制在这五类基本评估模型中的应用;并对用于实现互联网体系结构评估的若干方法进行了总结.基于上述讨论,文中最后从互联网体系结构的内在特性和外在特性出发,提出了一种基于适应能力的互联网体系结构可演进性评估系统,并对互联网体系结构评估领域的发展进行了展望.     

下一代互联网体系结构研究现状和发展趋势

现有互联网面临着众多技术挑战。为了更好地解决这些重大技术挑战,各国启动了多项下一代互联网研究计划,开展下一代互联网体系结构和关键技术研究。文章介绍了国际上和中国下一代互联网体系结构的研究现状和进展,并在此基础上分析展望了未来下一代互联网体系结构研究的发展趋势。     

下一代互联网体系结构基础研究及探索

随着人们对互联网的规模、功能和性能等方面的需求越来越高,以IPv4协议为核心技术的互联网面临着越来越严重的技术挑战.近年来,下一代互联网及其应用的研究引起了许多国家的特别关注,发达国家相继启动了下一代互联网研究计划,意图掌握未来互联网核心技术.国家"九七三"计划项目"新一代互联网体系结构理论研究",经过近5年的研究,在探索新一代互联网体系结构所面临的基础问题上,取得了初步的研究结果:提炼出新一代互联网体系结构研究的4个基本科学问题;初步提出了一种多维可扩展的新一代互联网体系结构及其基本要素;从基于IPv6的规模可扩展、基于可扩展交换节点的性能可扩展、基于真实IPv6地址的安全可扩展、基于4over6机制的功能可扩展和基于端到端无连接服务质量控制的服务可扩展等5个方面对新一代互联网多维可扩展体系结构进行了深入研究.这5项基本要素将构成未来新一代互联网的基础.     

未来互联网体系结构的研究探索

发展到今天的互联网在很多方面已经跟不上用户需求的脚步,一系列问题接连出现。如安全系数低,管理困难和许多还未发掘出来的问题,这些问题已经成为当前互联网架构发展的阻碍,影响了互联网应用的进一步发展,本文对现今互联网架构面临的问题和挑战进行了分析,从中探讨未来互联网体系结构的研究方向和相关技术升级的战略。     

自适应的未来网络体系架构

随着计算技术和互联网业务的蓬勃发展,用户对网络应用提出了越来越高的要求,多样化的需求使得现有Internet架构难以适用,成为了网络业务进一步发展的瓶颈.文中在分析当前Internet网络存在的问题、总结本源性因素的基础上,指出了自适应是未来网络的发展方向,可控、可管、可扩展和可信是实现自适应特性应满足的基本指标.在介绍和分析现有自适应未来网络关键技术和体系架构的同时,深入讨论了相关技术和体系结构的优势和兼容性,并在此基础上提出了自适应的未来网络体系架构,为未来网络的研究提供了参考.     

可编程虚拟路由器关键技术与原型系统

未来网络创新试验床和数据中心网络迫切需要具有虚拟化和可编程能力的路由器设备的支持,可编程虚拟路由器是构建未来网络试验床和数据中心网络的核心设备,逐渐成为研究热点.然而,可编程虚拟路由器在设计与实现中面临一系列挑战,其关键技术和原型系统研究对于可编程虚拟路由器研制具有十分重要的意义.文中从未来网络试验床和数据中心网络的需求出发,分析了可编程虚拟路由器的特性要求,归纳了可编程虚拟路由器在虚拟化、可编程性和高性能数据包转发等方面存在的技术挑战,并分类讨论了相关关键技术研究进展.论文最后评价和比较了国内外设计实现的可编程虚拟路由器原型系统,并讨论了可编程虚拟路由器中有待进一步解决的问题.     

互联网内生安全体系结构研究进展

随着互联网不断发展,网络功能逐步走向万物互联下自动交互与控制,大数据、云计算、边缘计算等技术不断深入应用,传统网络面临的源地址欺骗、DDoS攻击、路由劫持等安全问题仍然存在,新的应用场景使用户面临更严重的安全问题,现有互联网体系结构面向性能的设计难以承担网络安全的需求.互联网安全问题的根源在于体系结构设计时没有考虑安全需求,缺乏用户与网络的信任根基,由于体系结构设计缺失带来的问题应该从体系结构设计本身寻找解决方案.设计自带安全属性和安全能力的体系结构,通过内生的方式提供网络安全,能够从根本上提升网络安全性能.本文深入研究和总结了近年来针对互联网安全问题提出的各类解决方案,对方案的安全特性进行了分析,在此基础上提出了构建互联网内生安全体系结构的思路.     

下一代互联网体系结构研究

互联网发展到今天在很多方面已经无法满足用户的需求,面临着一系列问题,如安全性差、难以管理以及不可预测等.当前互联网的体系结构已经不能适应甚至阻碍互联网应用的进一步发展.文章对当前互联网体系结构存在的问题及面临的挑战进行了分析,并对国内外研究动态、在该领域的若干研究方向及提出的解决方案进行了总结评述.在此基础上重新审视互联网最初的基本设计原则是否符合当前和新兴网络应用环境的需求.并对互联网未来的发展进行了展望.     

可演进的新一代互联网体系结构研究进展

当前互联网正处于向新一代互联网过渡发展的阶段.对于新一代互联网体系结构的发展方向,支持革命式路线的研究人员认为应该重新设计,但他们提出的方案难以在目前的互联网实际部署;支持改良式路线的研究人员认为应该在现有互联网的基础上进行修改,但某些修改在一定程度上破坏了互联网的设计原则,影响了新应用的部署.互联网发展历史表明,当前互联网的核心机制和设计原则仍然具有旺盛的生命力,可以适用于新一代互联网,而需要修改的则是部分基本要素(例如IPv4协议向IPv6协议的发展).综合这些方面的考虑,我们认为新一代互联网体系结构的发展应当采用一个称为演进的中间路线:保持互联网的核心和设计原则相对稳定,谨慎地改变约束其扩展的基本要素,以适应和更好地支持未来的应用需求.文中首先分析了互联网体系结构的发展趋势,提出了可演进性的定义,阐述了可演进体系结构的设计原则和设计约束.可演进性的关键是如何确定重要的核心和设计原则,如何划分核心原则和基本要素之间的界限,如何分析研究者们提出的互联网体系结构或者某种协议机制是否符合可演进性.针对这些问题,文中提出了互联网体系结构可演进性评估模型的若干思路.在此基础上,进一步提出了基于IP的可演进网络体系结构实验网络的设计思路,以期为研究人员提供实验和验证体系结构设计的可用平台.该实验平台与现有实验平台的主要区别是强调了进行实验的体系结构和协议机制应当符合可演进性设计原则,使得这些体系结构和协议机制在当前互联网中有可能得到实际部署.     

Research achievements on the new generation Internet architecture and protocols

Despite the great success achieved by the Internet, it has been facing increasingly severe technical challenges that include address exhaustion, low-level network security and trustworthiness, weak quality-of- service control capability, limited bandwidth, and poor support toward mobility. In this paper we summarize the principal challenges facing the current Internet, introduce the research status of the future Internet, analyze the principal design goals of the new generation Internet evaluation methods and models of the present Internet architecture, introduce the research achievements made under the new generation Internet architecture in detail, and propose our next-step research priorities and perspectives in the face of an increasing number of innovative Internet applications.     

下一代因特网QoS路由机制的研究

目前得到广泛应用的因特网是一种尽力而为服务模式的网络,它不能对网上实时多媒体业务提供服务质量保证,传统的路由选择、流量控制与重传机制具有不可预测的时延特性,对时延敏感的媒体信息传输极为不利。随着多媒体应用领域的拓展和网上通信的日益增多,QoS路由越来越成为目前网络研究的热点。文中针对下一代因特网的综合服务模型与区分服务模型的QoS路由机制做了较详尽的探讨,分析了QoS路由算法的研究现状,并探讨了将来的研究方向。     

网络虚拟化环境中虚拟网络的嵌套映射算法

网络虚拟化技术可以在共用的底层网络基础设施上同时构建多个彼此隔离的虚拟网络,为用户提供差异化服务,从而解决现有因特网的僵化问题.然而,一个重要的挑战是,如何在共用的基础设施中高效地映射多个具有不同拓扑的虚拟网络,即虚拟网络的嵌套映射问题.主要根据基础设施的构成方式对现有的虚拟网络映射算法进行了综述.首先,阐述了网络虚拟化的概念、特点以及相应的虚拟网络映射模型;其次,按照基础设施的构成方式、问题空间完整性、映射阶段数等方面梳理了嵌套映射算法的最新研究进展;最后,对虚拟网络映射算法在公平性、扩展性、高利用率、信任度等未来可能的发展方向进行了展望.     

下一代互联网的可信性

本文首先概述了互联网可信性的研究概况．然后剖析了造成信任危机的原因;在给出可信性的 基本定义之后,讨论了互联网可信性的网络体系结构和协议工作模型,并归纳了目前互联网最新的网络安全 技术．最后给出了下一代互联网可信性研究的关键问题与展望．     

Theoretical research progress in new-generation Internet architecture

Internet has become the most important information infrastructure supporting modern socio-economic development, social progress and technological Innovation. Invented 30 years ago, today Internet is facing increasingly severe technical challenges. This paper introduces the progress of the major international newgeneration Internet research plans; analyzes its basic characteristics and the principal contradictions during the development; detsiledly introduces the research carried out by 973 Project ＂Research of Future Internet Architecture＂ on the key scientific issues of new-generation Internet architecture and its latest research results; and looks to the future of the research-focus faced with the new situations of the basic research of new-generation Internet architecture as well as the new demands of innovative applications on Internet architecture.