陸 璇 龔向陽 程時(shí)端

[編者按] 互聯(lián)網(wǎng)目前面臨著各種問題和挑戰(zhàn),其體系結(jié)構(gòu)再次成為了網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。本講座將分為3期介紹互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀及未來的展望。第1期介紹了目前互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)面臨的挑戰(zhàn)以及國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。第2期介紹現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)向新一代互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)演進(jìn)中的關(guān)鍵技術(shù)與解決方案,內(nèi)容涉及新型路由尋址體系結(jié)構(gòu)、端到端原則、網(wǎng)絡(luò)安全性與可信性等方面的研究。第3期將介紹以全新的革命性方式來解決當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)缺陷的新一代互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu),包括國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和主要的解決方案,并對(duì)新一代互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)行了展望和總結(jié)。

5 全新的互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

經(jīng)過30多年的發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)已取得巨大的成功,成長為全球性的信息系統(tǒng)。但伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷普及、商業(yè)化、各種新技術(shù)的不斷涌現(xiàn),它的缺陷也日益明顯的暴露出來。服務(wù)質(zhì)量難以保證、網(wǎng)絡(luò)安全無法保障、網(wǎng)絡(luò)控制和管理的復(fù)雜度增加、多樣化的應(yīng)用需求無法滿足等問題亟待解決。為了能夠從根源上找到解決問題的方法,世界各研究團(tuán)體開始對(duì)互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新審視。對(duì)于如何解決當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)所面臨的問題與挑戰(zhàn),研究和建設(shè)新一代互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu),研究界目前存在著兩類方案:演進(jìn)型和革命型方案。本講座的第二期已經(jīng)對(duì)演進(jìn)型的下一代互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)方案作了介紹,本期將重點(diǎn)介紹革命型的下一代互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)方案。

NewArch、GENI和FIND是美國較早啟動(dòng)的針對(duì)未來網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的研究計(jì)劃。NewArch自2000年啟動(dòng),通過對(duì)目前網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用的需求分析,預(yù)測(cè)了未來網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的需求,如服務(wù)自動(dòng)生成、可測(cè)量性、分布式管理、安全與移動(dòng)性等。同時(shí),它還提出了未來網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)原則,包括全局連通性、即時(shí)傳輸、子網(wǎng)異構(gòu)性、通用傳輸服務(wù)、全局尋址、分布式控制、移動(dòng)性的設(shè)計(jì)、資源分配原則等。GENI啟動(dòng)自2005年,主要目標(biāo)是設(shè)計(jì)全新的網(wǎng)絡(luò)核心架構(gòu)(域名、尋址及安全架構(gòu))、增強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)功能(包括增強(qiáng)的安全可信和高可用性)和新的服務(wù)及應(yīng)用。FIND是美國科學(xué)基金會(huì)(NSF)資助的一個(gè)大型長期研究計(jì)劃,始于2005年,旨在研究15年后的未來網(wǎng)絡(luò),解決目前存在的缺陷并滿足未來的需求。FIND綜合考慮社會(huì),經(jīng)濟(jì)和政策方面的因素,力圖擺脫現(xiàn)有的技術(shù)束縛,探求全新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

歐盟于2006年相繼啟動(dòng)了ANA、BIONETS、HAGGLE等項(xiàng)目。2007年啟動(dòng)了ICT FP7,EFIPSANS為其中的項(xiàng)目之一。它們雖然從不同的研究視角出發(fā),但研究目標(biāo)都是分析未來互聯(lián)網(wǎng)的需求,設(shè)計(jì)適應(yīng)未來互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。

綜上所述,美國、歐洲等世界各國都對(duì)全新的下一代互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的研究投入了大量的資金和人力。在這些全新的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的自治性和跨層設(shè)計(jì)是主要研究方向之一。自治性是指網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)該使網(wǎng)絡(luò)具備自屬性(自管理、自保護(hù)、自優(yōu)化、自組織等特性),較強(qiáng)的處理未知變化的能力(例如拓?fù)?、?fù)載、任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)能訪問的物理及邏輯特征等),優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源的利用,減輕管理高度復(fù)雜且動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān),同時(shí)更好地支持目前已有的以及未來將會(huì)出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和業(yè)務(wù)(各種聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)性、為用戶提供無所不在的個(gè)性化服務(wù)等)?？鐚釉O(shè)計(jì)是部分研究者對(duì)傳統(tǒng)的分層體系結(jié)構(gòu)提出的挑戰(zhàn)。他們認(rèn)為不透明的分層使得層間信息與功能訪問缺乏靈活性,限制了性能優(yōu)化,應(yīng)打破這種限制,允許不相鄰層間的交互甚至擯棄分層結(jié)構(gòu)提出不分層的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

5.1 自治網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

自治系統(tǒng)(例如人類社會(huì)等),由自治元素(例如人類個(gè)體、家庭、公司等)組成。這些自治元素能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)的自組織并自適應(yīng)不斷變化的環(huán)境。通過這些自治組件,系統(tǒng)可以利用局部環(huán)境交互實(shí)現(xiàn)無集中控制下的一致的全局性行為,從而達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的平衡狀態(tài)。自治網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的靈感來源于此。由于自治系統(tǒng)的特征如非集中式的控制、適應(yīng)不斷變化的環(huán)境、個(gè)體的自私性與整體利益的權(quán)衡等都與目前的互聯(lián)網(wǎng)相似,研究學(xué)者開始嘗試從自治的角度來解決目前的網(wǎng)絡(luò)問題。自治的引入能使網(wǎng)絡(luò)以一種可靠的方式管理自己并成功地提供服務(wù),使網(wǎng)絡(luò)具備智能、認(rèn)知、可靠、安全等特點(diǎn)。

自治網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)在管理方面的自治包括:自動(dòng)運(yùn)行——根據(jù)所在環(huán)境的上下文和狀態(tài)自動(dòng)啟動(dòng)并配置基本功能而無需人工干涉,自動(dòng)控制內(nèi)部資源和功能,無需人工干涉地預(yù)測(cè)任務(wù)所需的資源并使用這些資源;感知功能——清楚自身的組件、資源和能力、當(dāng)前的上下文環(huán)境和狀態(tài)以及與所在環(huán)境中的其他系統(tǒng)之間的關(guān)系;適應(yīng)功能——感知內(nèi)外部環(huán)境的變化,并進(jìn)行自適應(yīng)的調(diào)整。

在聯(lián)網(wǎng)方面的自治則包括:節(jié)點(diǎn)級(jí)的自組織——節(jié)點(diǎn)通過和鄰居設(shè)備的局部交互自組織到網(wǎng)絡(luò)中的能力;自配置機(jī)制——節(jié)點(diǎn)能自動(dòng)地建立關(guān)鍵的聯(lián)網(wǎng)功能,例如尋址和命名;網(wǎng)絡(luò)級(jí)的自組織——異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)云能夠自組織到更大型的網(wǎng)絡(luò)中從而形成能夠全局可達(dá)的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟;自保護(hù)——阻止業(yè)務(wù)中斷和受到攻擊;自恢復(fù)技術(shù)——網(wǎng)絡(luò)從突發(fā)事件中的恢復(fù)。

近幾年來,對(duì)自治網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)成為了世界各國下一代互聯(lián)網(wǎng)研究計(jì)劃的重要內(nèi)容之一。SAC是歐盟的信息社會(huì)技術(shù)(IST)下的子項(xiàng)目——未來和正在興起的技術(shù)(FET)的研究領(lǐng)域之一,其目標(biāo)是促進(jìn)具有適應(yīng)性、自治控制、自組織、分布式的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究,從而使網(wǎng)絡(luò)演化為任務(wù)和認(rèn)知驅(qū)動(dòng)的、可完全擴(kuò)展的、能夠適應(yīng)多種動(dòng)態(tài)上下文、面向業(yè)務(wù)的通信網(wǎng)絡(luò)。ANA、BIONETS、HAGGLE等都是SAC這一研究領(lǐng)域下的項(xiàng)目。圖7顯示了各項(xiàng)目之間的關(guān)系和各自的研究視角:ANA和HAGGLE是以全新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為研究方向,BIONETS則是以新業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為研究方向。

5.2 ANA項(xiàng)目

ANA啟動(dòng)于2006年,由歐盟IST FP6資助,參與者主要為歐洲和北美的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)。ANA的目標(biāo)是探索全新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),設(shè)計(jì)一種自治的網(wǎng)絡(luò),支持節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)的靈活、動(dòng)態(tài)、完全自治地互聯(lián),能夠根據(jù)用戶需求動(dòng)態(tài)適應(yīng)和重配置。圖8為ANA的整體架構(gòu)圖。圖中的上部為ANA節(jié)點(diǎn)的抽象結(jié)構(gòu),包括兩個(gè)終端節(jié)點(diǎn)和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。可以看出,與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相比,終端節(jié)點(diǎn)多了一些應(yīng)用層上的功能,這些功能通過一個(gè)可擴(kuò)展的應(yīng)用編程接口(API)和翻譯機(jī)制與下層相聯(lián)系。下層網(wǎng)絡(luò)功能通過功能組合的方式來實(shí)現(xiàn)。圖中的橘色圓形區(qū)域可以看作是一個(gè)獨(dú)立的功能塊,多個(gè)功能塊之間相互協(xié)作完成特定的網(wǎng)絡(luò)功能(如路由、監(jiān)控等)。圖中的下部為ANA的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。圖中淡藍(lán)色的橢圓形區(qū)域可看作是ANA中的網(wǎng)絡(luò)組件,網(wǎng)絡(luò)組件可看作是使用相同通信機(jī)制(如尋址、路由等機(jī)制)的節(jié)點(diǎn)的集合,如目前的各類網(wǎng)絡(luò)(以太網(wǎng)、IPv6網(wǎng)、Ad Hoc網(wǎng)等)。ANA網(wǎng)絡(luò)可認(rèn)為是包含了多個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)組件的融合網(wǎng)絡(luò)。ANA分析了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的缺陷,確定了自治網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的需求,研究了ANA的框架結(jié)構(gòu)、功能、機(jī)制等原則問題。以以太網(wǎng)交換和無線接入點(diǎn)為主要支撐基礎(chǔ)的第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)原型已經(jīng)于2008年6月發(fā)布,主要實(shí)現(xiàn)自治節(jié)點(diǎn)如何自組織到網(wǎng)絡(luò)中。在第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)原型的基礎(chǔ)上,ANA計(jì)劃在2009年建立第二個(gè)網(wǎng)絡(luò)原型,此時(shí)的網(wǎng)絡(luò)將包括有線和多跳無線異構(gòu)設(shè)備,主要目標(biāo)是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)融合。

5.3 BIONETS和HAGGLE項(xiàng)目

BIONETS由歐盟IST FET資助,始于2006年,主要參與者包括諾基亞、意大利電信和瑞士巴塞爾大學(xué)等。BIONETS的目標(biāo)是解決傳統(tǒng)通信目前面臨的異構(gòu)性、擴(kuò)展性和復(fù)雜性問題。啟動(dòng)BIONETS項(xiàng)目的動(dòng)機(jī)來源于普適計(jì)算和不斷普及的各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò),它們與生物有機(jī)體、生態(tài)系統(tǒng)和人類的經(jīng)濟(jì)社會(huì)十分相似。BIONETS從這些系統(tǒng)中找尋靈感并提出了一種受生物學(xué)啟發(fā)的全新網(wǎng)絡(luò)框架。它能夠支持普適計(jì)算環(huán)境中的自治服務(wù)以及生物自我演化方式的自治服務(wù)。BIONETS提出了一種全新的兩層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),即用戶節(jié)點(diǎn)平面和小型節(jié)點(diǎn)平面,如圖9所示?！靶⌒凸?jié)點(diǎn)”是指便宜的小型設(shè)備如傳感器、射頻識(shí)別,它們有感應(yīng)/識(shí)別能力,最小的通信能力,嚴(yán)格的能源限制,較低的計(jì)算能力。它們不需要互相通信,只給用戶節(jié)點(diǎn)收集數(shù)據(jù)。用戶節(jié)點(diǎn)是運(yùn)行服務(wù)的設(shè)備,被用戶隨處攜帶,有計(jì)算/通信能力。這種兩層的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)支持局部化自治的通信服務(wù),無需集中控制,允許高層服務(wù)能夠自治、本能地進(jìn)化從而適應(yīng)周圍環(huán)境(類似自然選擇進(jìn)行的生物體進(jìn)化)。BIONETS通過一種自治的局部化的對(duì)等通信范例實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展性并解決設(shè)備的異質(zhì)性。這個(gè)新的范例打破了服務(wù)提供商和用戶之間的屏障,為迅速增長的自發(fā)性服務(wù)提供了機(jī)遇,為以服務(wù)為中心的信息與通信技術(shù)革命鋪平了道路。

HAGGLE是歐盟IST FET資助的關(guān)于自治通信的項(xiàng)目,研究周期為2006—2010年,主要參與者有Thomson Paris實(shí)驗(yàn)室、劍橋大學(xué)、Uppsala大學(xué)等。HAGGLE是一個(gè)新的自治網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),主要目標(biāo)是解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)存在的弊端,支持間歇性連接網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,特別是缺乏端到端連接的環(huán)境中的自治通信——機(jī)會(huì)通信。HAGGLE希望支持的通信模式如圖10所示。

5.4 EFIPSANS項(xiàng)目

EFIPSANS項(xiàng)目的關(guān)鍵任務(wù)是提出一個(gè)通用的自治網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)(GANA)。由于目標(biāo)是探索IPv6的新特性,EFIPSANS與此前介紹的項(xiàng)目不同,提出了一個(gè)演進(jìn)型的(并非全新的)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。EFIPSANS參與者包括瑞典的愛立信公司、德國的弗勞恩霍夫Fokus研究所、愛爾蘭的沃特福德理工學(xué)院、波蘭的華沙工業(yè)大學(xué)、中國的北京郵電大學(xué)等。北京郵電大學(xué)主要承擔(dān)其中的服務(wù)質(zhì)量、移動(dòng)性管理和網(wǎng)絡(luò)生存性的研究。EFIPSANS的目標(biāo)是在對(duì)IPv6進(jìn)行研究和拓展的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)/構(gòu)建自治網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)。具體來說,EFIPSANS將對(duì)用戶行為、終端行為、業(yè)務(wù)移動(dòng)性、e-移動(dòng)性、上下文感知通信、自感知、自治通信/計(jì)算/聯(lián)網(wǎng)等進(jìn)行研究并為自治行為給出詳細(xì)清晰的描述。EFIPSANA的研究內(nèi)容涉及到網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的各方面,包括當(dāng)前異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的需求分析和自治行為的定義、基本聯(lián)網(wǎng)服務(wù)(路由、轉(zhuǎn)發(fā)等)、高級(jí)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和應(yīng)用的支持(服務(wù)質(zhì)量、移動(dòng)性管理等)、自治網(wǎng)絡(luò)管理、自治的IPv6網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)實(shí)驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)化和成果的發(fā)表。

目前EFIPSANS已經(jīng)提出了GANA的設(shè)計(jì),包括自治平面(A4D)、分級(jí)控制環(huán)(HCL)、決策元素(DE)、管理元素(ME)等。A4D結(jié)構(gòu)如圖11所示。A4D是指將網(wǎng)絡(luò)功能分成4個(gè)平面:決策平面——負(fù)責(zé)管理根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境做出管理、配置等方面的決策;分發(fā)平面——負(fù)責(zé)各網(wǎng)絡(luò)元素之間控制信息的分發(fā);發(fā)現(xiàn)平面——負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)元素對(duì)周圍外部環(huán)境和自己內(nèi)部環(huán)境的發(fā)現(xiàn);數(shù)據(jù)平面——負(fù)責(zé)用戶數(shù)據(jù)的傳輸。DE是組成決策平面的基本元素,負(fù)責(zé)某個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能的決策部分,ME是被DE管理的元素,它接受來自DE的指示,根據(jù)這些指示來運(yùn)行相應(yīng)的實(shí)際操作。HCL規(guī)定了每個(gè)等級(jí)的自治控制過程,共分網(wǎng)絡(luò)級(jí)、節(jié)點(diǎn)級(jí)、功能級(jí)、協(xié)議級(jí)4個(gè)等級(jí)。圖12所示的是功能級(jí)的控制環(huán),功能級(jí)的DE通過ME的反饋信息以及其他信息來源提供的上下文信息如監(jiān)測(cè)信息等做出本功能的相關(guān)決策,并將這個(gè)決策以某種規(guī)則、策略或自治行為的形式下發(fā)給它所管理的ME,ME根據(jù)這些決策來采取相應(yīng)的措施,并將反饋發(fā)回給上級(jí)DE。這一等級(jí)的控制環(huán)使得網(wǎng)絡(luò)功能例如,路由、轉(zhuǎn)發(fā)、移動(dòng)性管理以及QoS管理等具有一定的自治屬性。每一等級(jí)的控制環(huán)流程類似,但由于控制環(huán)所屬等級(jí)和實(shí)現(xiàn)的功能不同,具體的DE、ME、需要收集的信息、具體的決策和采取的措施也存在差異。

5.5 總結(jié)與展望

目前,自治網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的研究方案大致可分為兩類:一類方案是以設(shè)計(jì)一個(gè)適合未來各種新型網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和業(yè)務(wù)的全新的通用的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)為目標(biāo),如ANA體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是適合未來網(wǎng)絡(luò)的,并不要求必須基于IP;另一類方案的目標(biāo)是為某一個(gè)特定的環(huán)境/目標(biāo)設(shè)計(jì)一個(gè)適合的自治網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),例如為了在普適環(huán)境以及未來到處充斥著移動(dòng)智能終端、傳感器等異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)自治服務(wù)的BIONETS;HAGGLE設(shè)計(jì)的自治網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)則是為了實(shí)現(xiàn)在缺少端到端通信的基礎(chǔ)設(shè)施下,進(jìn)行間歇性網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)絡(luò)通信;EFIPSANS是基于IPv6設(shè)計(jì)一個(gè)通用的自治網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)(GANA)。自治網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的研究涉及的領(lǐng)域較廣,需要大量的人力、物力和時(shí)間的投入,所以有一些研究項(xiàng)目只關(guān)注其中的某一自治屬性的研究。例如,ANA側(cè)重在網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)性以及節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)的自組織性方面。Apostolos Kousaridas等關(guān)注對(duì)自適應(yīng)性的研究,指出未來通信系統(tǒng)運(yùn)行在不可預(yù)知的環(huán)境中,必須具有適應(yīng)不斷變化的復(fù)雜環(huán)境的能力,并提出了一個(gè)綜合了自治和自組織概念的體系結(jié)構(gòu)框架從而實(shí)現(xiàn)支持可適應(yīng)行為的未來通信系統(tǒng)。

跨層設(shè)計(jì)是互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的另一個(gè)重要的研究方向。傳統(tǒng)的分層體系結(jié)構(gòu)簡化了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),給網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)提供了較大的自由度,但協(xié)議棧的每一層單獨(dú)運(yùn)行,只有相鄰層可以通過接口交換有限的信息。這種嚴(yán)格的分層結(jié)構(gòu)阻礙了網(wǎng)絡(luò)性能的最佳化(因?yàn)楣蚕淼膶有畔⑹切阅軆?yōu)化的先決條件)。例如,無線環(huán)境下的數(shù)據(jù)包丟失——由于高比特錯(cuò)誤率和移動(dòng)引起的連接中斷,TCP誤認(rèn)為是擁塞導(dǎo)致,調(diào)用擁塞控制機(jī)制,導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)性能退化。如果鏈路層和傳輸層之間能夠跨層進(jìn)行信息共享,這個(gè)問題就可以迎刃而解。所以研究人員在進(jìn)行下一代互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮引入跨層的思想。Razzaque等指出跨層體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)允許協(xié)議棧中兩個(gè)或多個(gè)不相鄰層之間進(jìn)行交互并根據(jù)交換的信息來優(yōu)化端到端性能的體系結(jié)構(gòu)。他提出了知識(shí)平面——存儲(chǔ)各層的信息和網(wǎng)絡(luò)范圍的全局狀況,允許各層的訪問;并為每一層設(shè)計(jì)了一個(gè)上下文器,作為各層與知識(shí)平面之間的接口。當(dāng)然,跨層設(shè)計(jì)也面臨挑戰(zhàn),無約束的跨層交互會(huì)產(chǎn)生回路,同時(shí)從控制理論的觀點(diǎn)看,有可能導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定,所以多個(gè)協(xié)議層之間的互操作必須能夠協(xié)調(diào)從而避免沖突或回路。所以Razzaque也指出跨層體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下的原則:跨層的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮整體的優(yōu)化目標(biāo);仍要保留層的概念,增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,不可完全摒棄分層結(jié)構(gòu);跨層的層間交互必須可控的進(jìn)行。

目前包括自治網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、跨層體系結(jié)構(gòu)等下一代互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的研究還處于初始階段,尚存很多問題有待解決。隨著研究的不斷深入,這些問題最終都將得到解決,下一代互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)研究一定會(huì)在研究人員的不斷努力下產(chǎn)生豐碩的成果。

6 結(jié)束語

目前,互聯(lián)網(wǎng)正面臨著各種困難和挑戰(zhàn),但同時(shí)也正是互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)更新需求逐漸明晰的重要時(shí)機(jī)。從對(duì)互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展的分析來看,國內(nèi)外的研究工作大多仍處于初始階段,尚存大量的理論與實(shí)現(xiàn)問題需要解決。中國作為一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)用戶的大國,必須抓住這個(gè)歷史性的機(jī)遇,一方面跟蹤分析國際上的最新研究進(jìn)展,另一方面立足自主創(chuàng)新,努力形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)成果;使中國在新型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域與國際水平同步甚至領(lǐng)先,推動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建立及技術(shù)進(jìn)步,在從理論分析到應(yīng)用基礎(chǔ)研究以至可用技術(shù)實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證的各個(gè)環(huán)節(jié),展開攻關(guān),實(shí)現(xiàn)中國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)實(shí)力的一次跳躍性發(fā)展,最終提升中國在信息領(lǐng)域的核心技術(shù)競爭力及影響力。(續(xù)完)

收稿日期:2009-05-22

陸璇,北京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院在讀博士研究生,主要研究方向?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)、自治網(wǎng)絡(luò)。

龔向陽,北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與交換技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副教授,主要研究領(lǐng)域?yàn)樾滦突ヂ?lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)、寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與服務(wù)質(zhì)量等。

程時(shí)端,北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與交換技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授、博士生導(dǎo)師,主要研究領(lǐng)域?yàn)閷拵ЬW(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)性能與服務(wù)質(zhì)量等。