未來網絡體系結構研究及其對物聯網影響

李樂民lml@2010.09.08未來網絡體系結構研究及其對物聯網影響

李樂民1內容提要1.網絡的發展與存在問題2.解決可擴展性的方案2.1名址分離2.2邊緣網與骨干網分離3.對物聯網影響4.結語內容提要1.網絡的發展與存在問題1.網絡的發展與存在問題為了適應數據等多種業務，網絡向分組化發展。傳統的電話網（電路交換）不適合突發性業務運用。傳統的Internet采用了IP，但是，當初的設計思想與目前情況不適應。1.網絡的發展與存在問題為了適應數據等多種業務當初有下列幾點認為網絡用戶是基本友好的。欠考慮商業應用。欠考慮用戶移動性、邊緣的多樣化。網絡不透明，對管理者和用戶的可知性差。欠考慮應用的多樣性需求。當初有下列幾點認為網絡用戶是基本友好的。因此，國內外對未來互聯網的研究十分重視。由于三網融合，現在常說要研究“未來網絡”。在日本，他們說要研究“新一代網絡”未來網絡也包括傳感器網絡等。因此，國內外對未來互聯網的研究十分重視。日本

AKARI項目Asmalllightinthedarkpointingtothefuture

NewGenerationNetwork日本AKARI項目What’s“NewGenerationNetwork”orNWGN?PresentNetwork

Revised

NXGNNewGenerationNetwork(NWGN)200520102015PastNetworkNextGeneration

Network(NXGN)2)modification1)clean-slateExamples:

CellPhones>2G>3G>4G?

Internet>IPv4>IPv6>IPv?NextGenerationsNewGenerationsAKARI

…asmalllightinthedarkpointingtothefuture

What’s“NewGenerationNetwork未來網絡與物聯網研究考慮的問題1.可擴展性路由表的擴大2.安全性原地址欺騙，DDoS攻擊3.移動性快速切換研究考慮的問題1.可擴展性4.多歸宿（Multi-homing)5.業務量工程（TrafficEngineering）4.多歸宿（Multi-homing)2.可擴展性IPv4采用了32比特的地址碼，有約40億個地址碼，但是，現在面臨地址枯竭的境遇。IPv6采用了128比特的地址碼,地址空間比IPv4增加了2的96次方倍。但是，IPv6還存在可擴展性問題，主要是憂慮核心網中路由器的路由表擴大得太快，超過了電子器件的實現能力。即使不超過，電能消耗大也是不利的。IPv6還存在著安全、可控可管等問題。2.可擴展性IPv4采用了32比特的地址碼，有約40億個地BGP路由器中轉發信息表條目數BGP路由器中轉發信息表條目數傳統的IP地址碼既有位置標識的功能，又有身份標識的功能，這會使路由表的條目數增加，影響可擴展性。從壓縮路由表的角度，一個用戶單位內的IP地址最好由提供商分配，使他們可會聚，合用前綴。但是，換提供商時，用戶的IP地址要改，不方便，且易出錯。因此，有的用戶采用獨立的IP地址，會增加路由表的條目數。采用多歸宿、流量工程，也會增加條目數。傳統的IP地址碼既有位置標識的功能，又有身份標識的功能，這會名址分離解決可擴展性的方案之一是采用名址分離。除有利可擴展性外，也有利于解決移動性等。已提出多種方案。其中有：HIP-HostIdentityProtocolLISP等名址分離解決可擴展性的方案之一是采用名址分離。2.1HIP主機標識協議（HIP）方案：

在傳輸層和網絡層之間增加了主機標識層。應用層和傳輸層通信，基于加密的主機標識。IP地址只用于選路。2.1HIP主機標識協議（HIP）方案：HIP-HostIdentityProtocolThenewHostIdentitylayerIPaddrProcessTransportIPlayerLinklayerIPaddressHostIdentityHostIDTheHostIdentityLayer

translatesHIstoIP

addressessandvice

versaHIP-HostIdentityProtocolTheIPlayerFragmentationHIP分層功能LinkLayerForwardingIPsecTransportLayerEnd-to-end,HITHop-by-hop,IPaddressHIPMobilityMulti-homingv4/v6bridgeIPlayerFragmentationHIP分層功能2.2LISPHIP要對主機進行更改，主機要有相當的運算能力，這影響HIP的推廣應用。Cisco公司提出了LISP（LocatorIdentifierSplitProtocol），不改變主機。而把分離放在邊緣網和骨干網連接處。在連接處再采用全球路由地址。2.2LISPHIP要對主機進行更改，主機要有相當的運算LISPEIDEndpointidentifier(您是誰？）RLOCRoutingLocator(您連在網絡何處？）分離后，RLOC可有效地會聚。LISP采用了邊緣網和骨干網分離的概念。LISPEIDEndpointidentifier名址映射（Mapping)在名址分離的網絡中，需要解決名址映射，是一個新問題。名址映射（Mapping)在名址分離的網絡中，需要解決名址映HongbinLuo,YajuanQin,HongkeZhangADHT-BasedIdentifier-to-locatorMappingApproachforaScalableInternetIEEETrans.onParallelandDistributedSystems,20(10),Oct.2009

HongbinLuo,YajuanQin,Hongk全局位置、局部位置和身份分離Lisp中，邊緣網中身份和位置仍合在一起，因此提出再加LocalLocator。成為：GlobalLocator,LocalLocator,andIdentifierSplit但要改變主機。全局位置、局部位置和身份分離Lisp中，邊緣網中身份和位置仍究竟哪種體系結構好，還在研究中。究竟哪種體系結構好，還在研究中。3.對物聯網影響3.1物聯網的傳感器網若在局部地區使用，可用其自己的體系結構（作為邊緣網）。

例如，6LoWPAN（IPv6overLowpowerWirelessPersonalAreaNetworks）在802.15.4無線網上運行IPv6協議。若要連到骨干網去，需作地址變換。如將來用LISP，則用其連至骨干網的路由器。3.對物聯網影響3.1物聯網的傳感器網若在局部地區使用3.2物聯網中要考慮安全功能，可參考HIP。P.Urien,etal.HIP-Tags,anewparadigmfortheInternetofThings.WirelessDays,1stIFIP20083.2物聯網中要考慮安全功能，可參考HIP。3.3ONS（ObjectNamingService，對象名服務）ONS系統主要處理電子產品碼與對應的信息服務器地址的映射管理和查詢。在未來網絡研究中，有一些新的查找方法，例如，名址映射系統、NamedDataNetworking（基于數據名的連網）等，可參考。3.3ONS（ObjectNamingService，4.結語

未來網絡的體系結構是研究熱點，物聯網的體系結構與其有關，等待我們來研發。

4.結語謝謝！

lml@謝謝！

lml@28未來網絡體系結構研究及其對物聯網影響

李樂民lml@2010.09.08未來網絡體系結構研究及其對物聯網影響

李樂民29內容提要1.網絡的發展與存在問題2.解決可擴展性的方案2.1名址分離2.2邊緣網與骨干網分離3.對物聯網影響4.結語內容提要1.網絡的發展與存在問題1.網絡的發展與存在問題為了適應數據等多種業務，網絡向分組化發展。傳統的電話網（電路交換）不適合突發性業務運用。傳統的Internet采用了IP，但是，當初的設計思想與目前情況不適應。1.網絡的發展與存在問題為了適應數據等多種業務當初有下列幾點認為網絡用戶是基本友好的。欠考慮商業應用。欠考慮用戶移動性、邊緣的多樣化。網絡不透明，對管理者和用戶的可知性差。欠考慮應用的多樣性需求。當初有下列幾點認為網絡用戶是基本友好的。因此，國內外對未來互聯網的研究十分重視。由于三網融合，現在常說要研究“未來網絡”。在日本，他們說要研究“新一代網絡”未來網絡也包括傳感器網絡等。因此，國內外對未來互聯網的研究十分重視。日本

AKARI項目Asmalllightinthedarkpointingtothefuture

NewGenerationNetwork日本AKARI項目What’s“NewGenerationNetwork”orNWGN?PresentNetwork

Revised

NXGNNewGenerationNetwork(NWGN)200520102015PastNetworkNextGeneration

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CellPhones>2G>3G>4G?

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What’s“NewGenerationNetwork未來網絡與物聯網研究考慮的問題1.可擴展性路由表的擴大2.安全性原地址欺騙，DDoS攻擊3.移動性快速切換研究考慮的問題1.可擴展性4.多歸宿（Multi-homing)5.業務量工程（TrafficEngineering）4.多歸宿（Multi-homing)2.可擴展性IPv4采用了32比特的地址碼，有約40億個地址碼，但是，現在面臨地址枯竭的境遇。IPv6采用了128比特的地址碼,地址空間比IPv4增加了2的96次方倍。但是，IPv6還存在可擴展性問題，主要是憂慮核心網中路由器的路由表擴大得太快，超過了電子器件的實現能力。即使不超過，電能消耗大也是不利的。IPv6還存在著安全、可控可管等問題。2.可擴展性IPv4采用了32比特的地址碼，有約40億個地BGP路由器中轉發信息表條目數BGP路由器中轉發信息表條目數傳統的IP地址碼既有位置標識的功能，又有身份標識的功能，這會使路由表的條目數增加，影響可擴展性。從壓縮路由表的角度，一個用戶單位內的IP地址最好由提供商分配，使他們可會聚，合用前綴。但是，換提供商時，用戶的IP地址要改，不方便，且易出錯。因此，有的用戶采用獨立的IP地址，會增加路由表的條目數。采用多歸宿、流量工程，也會增加條目數。傳統的IP地址碼既有位置標識的功能，又有身份標識的功能，這會名址分離解決可擴展性的方案之一是采用名址分離。除有利可擴展性外，也有利于解決移動性等。已提出多種方案。其中有：HIP-HostIdentityProtocolLISP等名址分離解決可擴展性的方案之一是采用名址分離。2.1HIP主機標識協議（HIP）方案：

在傳輸層和網絡層之間增加了主機標識層。應用層和傳輸層通信，基于加密的主機標識。IP地址只用于選路。2.1HIP主機標識協議（HIP）方案：HIP-HostIdentityProtocolThenewHostIdentitylayerIPaddrProcessTransportIPlayerLinklayerIPaddressHostIdentityHostIDTheHostIdentityLayer

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versaHIP-HostIdentityProtocolTheIPlayerFragmentationHIP分層功能LinkLayerForwardingIPsecTransportLayerEnd-to-end,HITHop-by-hop,IPaddressHIPMobilityMulti-homingv4/v6bridgeIPlayerFragmentationHIP分層功能2.2LISPHIP要對主機進行更改，主機要有相當的運算能力，這影響HIP的推廣應用。Cisco公司提出了LISP（LocatorIdentifierSplitProtocol），不改變主機。而把分離放在邊緣網和骨干網連接處。在連接處再采用全球路由地址。2.2LISPHIP要對主機進行更改，主機要有相當的運算LISPEIDEndpointidentifier(您是誰？）RLOCRoutingLocator(您連在網絡何處？）分離后，RLOC可有效地會聚。LISP采用了邊緣網和骨干網分離的概念。LISPEIDEndpointidentifier名址映射（Mapping)在名址分離的網絡中，需要解決名址映射，是一個新問題。名址映射（Mapping)在名址分離的網絡中，需要解決名址映HongbinLuo,YajuanQin,HongkeZhangADHT-BasedIdentifier-to-locatorMappingApproachforaScalableInternetIEEETrans.onParallelandDistributedSystems,20(10),Oct.2009

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