未来互联网现状与发展趋势
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满足未来15年社会需求的新型网络
GENI (Global Environment for Network Innovations)
崭新的、高安全的、能够连接一切设备的互联网
2007年欧盟启动第七科技框架计划（FP7）
未来互联网研究和实验（Future Internet Research and Experimentation）
资助机构 EU PF7 (European Commission’s seventh framework program)
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构 Publish-Subscribe Internet Technology (PURSUIT)
系统组成示意图
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构 Publish-Subscribe Internet Technology (PURSUIT)
未来互联网 现状与发展趋势
王兴伟 东北大学
提纲
未来互联网的由来 未来互联网面临的重大挑战 未来互联网研发现状 关于未来互联网发展的几点思考 东北大学未来互联网研发简介
未来互联网的由来
未来互联网的由来
Internet的出现和发展
Internet创始于1969年 最初是由美国国防部高级研究计划局（DARPA）建设
Stuart Porter,
Martin Reed ,
Kun Yang,
Pekka Nikander,
Petri Mähönen,
·······
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构 Publish-Subscribe InternetTechnology(PURSUIT)
主要研制机构 Aalto University (Aalto-HIIT), Athens University of Economics and Business (AUEB), Cambridge University , Centre for Research and Technology Hellas (CERTH) CTVC, Essex University, Ericsson Research (LMF) RWTH Aachen (RWTH)
资助机构 NSF, British Telecom
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构 Data-Oriented Network Architecture(DONA)
系统组成示意图
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构 Data-Oriented Network Architecture(DONA)
未来互联网的由来
根据中国互联网行业“十二五”发展规划
网民数超过8亿，普及率超过57%，其中农村网 民超过2亿人
网页规模超过4000亿个 互联网固定宽带接入端口超过3.7亿个 城市家庭带宽接入能力基本达到20Mbps以上，
同时满足至少2路高清电视和1路高速上网 农村家庭带宽接入能力基本达到4Mbps以上，
民用
未来互联网的由来
Internet的出现和发展
当今的Internet规模巨大 到2013年6月，全球网民超过24亿，占全球 总人口数的1/3以上，发达国家每百人网民比 例超过70% 到2013年6月，全球活跃网站约6.73亿个 仅在中国大陆，到2013年5月，互联网普及 率43.6 % ，网民5.84亿以上，手机网民4.3 亿以上，微博用户3.1亿以上， 手机微博用 户规模2.02亿以上
主要研制机构 International Computer Science Institute (ICSI), Helsinki Institute for Information Technology (HIIT), UC Berkeley, Computer Science Division, ……
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构
Named Data Networking(NDN)
主要研制机构 University of California, University of Arizona, University of California, University of California, Colorado State University, University of Illinois UrbanaChampaign, University of Memphis, Washington University Northeastern University, University of Colorado University of Maryland, PARC, ……
美国5％的网民消耗全网50％的带宽，其中的90％是非法下载
严密的管理体系和齐全的管理手段→精细管理
未来互联网研发现状
Hale Waihona Puke Baidu
未来互联网研发现状
国外相关研发项目
1992年美国提出“信息高速公路” 2005年美国启动两项未来互联网研究计划
FIND(Future Internet Design )
高性能
更高的传输速率→更高性能的应用
服务质量QoS（Quality of Service）保证
网络QoS控制→用户体验质量QoE（Quality of Experience）保障
单播为核心，缺乏对组播等的内在支持
可用资源
地址 ▪ IPv4 → IPv6
频谱
未来互联网面临的重大挑战
动态性
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构 Publish-Subscribe Internet Technology (PURSUIT)
优点 简化的、更可靠的安全模式 提供任意可用对象副本的定位 迁移过程简化为路由选择，不需要修改底层的转发 缺点 需要额外手段将自认证名字与可读的应用层名字进行绑定 请求可能被转发到没有接收方的接口上 缺乏有效的兴趣聚合方式 缓存受限于数据对象的作用域 内容的移动性会造成交汇节点处路由状态的更新
主要技术特点 扁平结构的命名空间 名称具有不可读性和自认证性 命名对象为完整的数据对象 根据作用域进行路由聚合，得到明确的名字—定位映射 请求的路由采用名称解析的方式 数据的交付路由采用源路由方式 应用程序通过发布/订阅方式得到对象 传输过程依赖IP与PSIRP（Publish-Subscribe Internet Routing Paradigm）
未来互联网面临的重大挑战
未来互联网面临的重大挑战
理论落后于工程
难题：测量，分析，模型
自适应
网络缺乏认知能力和智慧 网络体系结构缺乏进化能力 难以适应上层应用和底层通信技术的飞速发展
扩展性
联网对象：机机互联→人机物互联→人机物融合 网络规模、功能、服务、安全……
未来互联网面临的重大挑战
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构 Named Data Networking(NDN)
优点 路由系统的可扩展性（分层命名空间） 用户可以评估名称与其实际所需数据的相关性（可读性） 请求聚合（PIT） 减少整体延迟、简化整体过程 缺点 需要外部信任源保障名称—数据的完整性 缓存受限于转发路径 内容的移动性会带来相关路由表的更新并可能破坏名称的前
日本AKARI
未来互联网研发现状
国外相关研发项目
2010年美国启动FIA(FUTURE INTERNET ARCHITECTURE )研究计划 Named Data Networking MobilityFirst NEBULA
cloud-computing-centric network architecture
未来互联网面临的重大挑战
高效运行
运行低效→绿色节能 ▪ ICT产业已经是全球第五大耗能产业 ▪ ICT设备二氧化碳排放已经占全球的2％－2.5％
经济性
商业模式
改变基础网络运营商投资巨大、盈利甚微乃至亏损而增值业务开 发商投资少、盈利丰的局面
公平合理的多方盈利模式
管理
体制、流量、内容→版权和隐私
缀聚合
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构
Publish-Subscribe Internet Technology(PURSUIT)
主要研制者
Arto Karila,
George Polyzos,
Dirk Trossen,
George Parisis,
Leandros Tassiulas, Martin Long,
资助机构 NSF
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构 Named Data Networking(NDN)
系统组成示意图
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构 Named Data Networking(NDN)
主要技术特点 分层的命名空间 名称具有可读性 数据包作为最小命名粒度 根据发布者进行路由聚合 采用基于名称的路由方式 数据交付路径与请求路径相反 应用程序同步获得数据对象 传输过程部分依赖IP
优点 简化的、更可靠的安全模式 减少整体延迟、简化整体过程 缺点 需要额外手段将自认证名称与可读的应用层名称进行绑定 缓存受限于转发路径 内容的移动性会带来解析处理器中路由状态的更新
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构 Named Data Networking(NDN)
主要研制者 Van Jacobson, Jeff Burke, Deborah Estrin, Lixia Zhang Beichuan Zhang, Gene Tsudik, Kim Claffy, Dmitri Krioukov Dan Massey, Christos Papadopoulos, Tarek Abdelzaher Lan Wang, Patrick Crowley, Edmund Yeh, Paul Ohm Katie Shilton, Ersin Uzun, ……
的军用网ARPANET 1982年，TCP/IP被DARPA接受并认可 1983年，ARPANET被划分为两部分－MILNET（军用）
和ARPANET（民用） 1988年，由美国国家自然科学基金会（NSF）建立的
NSFNET取代ARPANET成为Internet的主干网 1989年，ARPANET被撤销，Internet正式从军用转为
满足移动支持、生存/容错能力、节能等需求
安全性
安全事件频发 确保实体、运行、数据、内容安全 确保信息的真实性、机密性和可用性 行为可信，事件可追 第五维空间——网络空间
陆、海、空、天、网 领土、领海、领空、领天、领网 陆权、海权、空权、天权、网权 网络空间可管可控 → 网络安全可信
主要技术特点 扁平结构的命名空间 名称具有不可读性和自认证性 命名对象为完整的数据对象 根据发布者进行路由聚合，形成明确的名称—定位映射 采用基于名称的路由方式 数据的交付路径与请求路径相反或者直接采用IP连接 应用程序同步获得数据对象 传输过程依赖IP
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构 Data-Oriented Network Architecture(DONA)
同时满足至少1路标清电视和1路高速上网
未来互联网的由来
未来互联网的提出
现有的Internet基于IPv4 用户数量不断增长，新型应用不断涌现 用户在地址空间、服务质量（Quality of
Service, QoS）支持、移动支持以及安全支持 等方面提出更高要求 促使人们展开对下一代互联网（Next Generation Internet , NGI)乃至未来互联网 （ Future Internet ）的研究与开发
XIA(eXpressive Internet Architecture)
security issue
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构 Data-Oriented Network Architecture(DONA)
主要研制者 Teemu Koponen, Mohit Chawla, Byung-Gon Chun, Andrey Ermolinskiy, Kye Hyun Kim, Scott Shenker, Ion Stoica, ……
GENI (Global Environment for Network Innovations)
崭新的、高安全的、能够连接一切设备的互联网
2007年欧盟启动第七科技框架计划（FP7）
未来互联网研究和实验（Future Internet Research and Experimentation）
资助机构 EU PF7 (European Commission’s seventh framework program)
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构 Publish-Subscribe Internet Technology (PURSUIT)
系统组成示意图
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构 Publish-Subscribe Internet Technology (PURSUIT)
未来互联网 现状与发展趋势
王兴伟 东北大学
提纲
未来互联网的由来 未来互联网面临的重大挑战 未来互联网研发现状 关于未来互联网发展的几点思考 东北大学未来互联网研发简介
未来互联网的由来
未来互联网的由来
Internet的出现和发展
Internet创始于1969年 最初是由美国国防部高级研究计划局（DARPA）建设
Stuart Porter,
Martin Reed ,
Kun Yang,
Pekka Nikander,
Petri Mähönen,
·······
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构 Publish-Subscribe InternetTechnology(PURSUIT)
主要研制机构 Aalto University (Aalto-HIIT), Athens University of Economics and Business (AUEB), Cambridge University , Centre for Research and Technology Hellas (CERTH) CTVC, Essex University, Ericsson Research (LMF) RWTH Aachen (RWTH)
资助机构 NSF, British Telecom
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构 Data-Oriented Network Architecture(DONA)
系统组成示意图
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构 Data-Oriented Network Architecture(DONA)
未来互联网的由来
根据中国互联网行业“十二五”发展规划
网民数超过8亿，普及率超过57%，其中农村网 民超过2亿人
网页规模超过4000亿个 互联网固定宽带接入端口超过3.7亿个 城市家庭带宽接入能力基本达到20Mbps以上，
同时满足至少2路高清电视和1路高速上网 农村家庭带宽接入能力基本达到4Mbps以上，
民用
未来互联网的由来
Internet的出现和发展
当今的Internet规模巨大 到2013年6月，全球网民超过24亿，占全球 总人口数的1/3以上，发达国家每百人网民比 例超过70% 到2013年6月，全球活跃网站约6.73亿个 仅在中国大陆，到2013年5月，互联网普及 率43.6 % ，网民5.84亿以上，手机网民4.3 亿以上，微博用户3.1亿以上， 手机微博用 户规模2.02亿以上
主要研制机构 International Computer Science Institute (ICSI), Helsinki Institute for Information Technology (HIIT), UC Berkeley, Computer Science Division, ……
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构
Named Data Networking(NDN)
主要研制机构 University of California, University of Arizona, University of California, University of California, Colorado State University, University of Illinois UrbanaChampaign, University of Memphis, Washington University Northeastern University, University of Colorado University of Maryland, PARC, ……
美国5％的网民消耗全网50％的带宽，其中的90％是非法下载
严密的管理体系和齐全的管理手段→精细管理
未来互联网研发现状
Hale Waihona Puke Baidu
未来互联网研发现状
国外相关研发项目
1992年美国提出“信息高速公路” 2005年美国启动两项未来互联网研究计划
FIND(Future Internet Design )
高性能
更高的传输速率→更高性能的应用
服务质量QoS（Quality of Service）保证
网络QoS控制→用户体验质量QoE（Quality of Experience）保障
单播为核心，缺乏对组播等的内在支持
可用资源
地址 ▪ IPv4 → IPv6
频谱
未来互联网面临的重大挑战
动态性
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构 Publish-Subscribe Internet Technology (PURSUIT)
优点 简化的、更可靠的安全模式 提供任意可用对象副本的定位 迁移过程简化为路由选择，不需要修改底层的转发 缺点 需要额外手段将自认证名字与可读的应用层名字进行绑定 请求可能被转发到没有接收方的接口上 缺乏有效的兴趣聚合方式 缓存受限于数据对象的作用域 内容的移动性会造成交汇节点处路由状态的更新
主要技术特点 扁平结构的命名空间 名称具有不可读性和自认证性 命名对象为完整的数据对象 根据作用域进行路由聚合，得到明确的名字—定位映射 请求的路由采用名称解析的方式 数据的交付路由采用源路由方式 应用程序通过发布/订阅方式得到对象 传输过程依赖IP与PSIRP（Publish-Subscribe Internet Routing Paradigm）
未来互联网面临的重大挑战
未来互联网面临的重大挑战
理论落后于工程
难题：测量，分析，模型
自适应
网络缺乏认知能力和智慧 网络体系结构缺乏进化能力 难以适应上层应用和底层通信技术的飞速发展
扩展性
联网对象：机机互联→人机物互联→人机物融合 网络规模、功能、服务、安全……
未来互联网面临的重大挑战
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构 Named Data Networking(NDN)
优点 路由系统的可扩展性（分层命名空间） 用户可以评估名称与其实际所需数据的相关性（可读性） 请求聚合（PIT） 减少整体延迟、简化整体过程 缺点 需要外部信任源保障名称—数据的完整性 缓存受限于转发路径 内容的移动性会带来相关路由表的更新并可能破坏名称的前
日本AKARI
未来互联网研发现状
国外相关研发项目
2010年美国启动FIA(FUTURE INTERNET ARCHITECTURE )研究计划 Named Data Networking MobilityFirst NEBULA
cloud-computing-centric network architecture
未来互联网面临的重大挑战
高效运行
运行低效→绿色节能 ▪ ICT产业已经是全球第五大耗能产业 ▪ ICT设备二氧化碳排放已经占全球的2％－2.5％
经济性
商业模式
改变基础网络运营商投资巨大、盈利甚微乃至亏损而增值业务开 发商投资少、盈利丰的局面
公平合理的多方盈利模式
管理
体制、流量、内容→版权和隐私
缀聚合
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构
Publish-Subscribe Internet Technology(PURSUIT)
主要研制者
Arto Karila,
George Polyzos,
Dirk Trossen,
George Parisis,
Leandros Tassiulas, Martin Long,
资助机构 NSF
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构 Named Data Networking(NDN)
系统组成示意图
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构 Named Data Networking(NDN)
主要技术特点 分层的命名空间 名称具有可读性 数据包作为最小命名粒度 根据发布者进行路由聚合 采用基于名称的路由方式 数据交付路径与请求路径相反 应用程序同步获得数据对象 传输过程部分依赖IP
优点 简化的、更可靠的安全模式 减少整体延迟、简化整体过程 缺点 需要额外手段将自认证名称与可读的应用层名称进行绑定 缓存受限于转发路径 内容的移动性会带来解析处理器中路由状态的更新
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构 Named Data Networking(NDN)
主要研制者 Van Jacobson, Jeff Burke, Deborah Estrin, Lixia Zhang Beichuan Zhang, Gene Tsudik, Kim Claffy, Dmitri Krioukov Dan Massey, Christos Papadopoulos, Tarek Abdelzaher Lan Wang, Patrick Crowley, Edmund Yeh, Paul Ohm Katie Shilton, Ersin Uzun, ……
的军用网ARPANET 1982年，TCP/IP被DARPA接受并认可 1983年，ARPANET被划分为两部分－MILNET（军用）
和ARPANET（民用） 1988年，由美国国家自然科学基金会（NSF）建立的
NSFNET取代ARPANET成为Internet的主干网 1989年，ARPANET被撤销，Internet正式从军用转为
满足移动支持、生存/容错能力、节能等需求
安全性
安全事件频发 确保实体、运行、数据、内容安全 确保信息的真实性、机密性和可用性 行为可信，事件可追 第五维空间——网络空间
陆、海、空、天、网 领土、领海、领空、领天、领网 陆权、海权、空权、天权、网权 网络空间可管可控 → 网络安全可信
主要技术特点 扁平结构的命名空间 名称具有不可读性和自认证性 命名对象为完整的数据对象 根据发布者进行路由聚合，形成明确的名称—定位映射 采用基于名称的路由方式 数据的交付路径与请求路径相反或者直接采用IP连接 应用程序同步获得数据对象 传输过程依赖IP
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构 Data-Oriented Network Architecture(DONA)
同时满足至少1路标清电视和1路高速上网
未来互联网的由来
未来互联网的提出
现有的Internet基于IPv4 用户数量不断增长，新型应用不断涌现 用户在地址空间、服务质量（Quality of
Service, QoS）支持、移动支持以及安全支持 等方面提出更高要求 促使人们展开对下一代互联网（Next Generation Internet , NGI)乃至未来互联网 （ Future Internet ）的研究与开发
XIA(eXpressive Internet Architecture)
security issue
未来互联网研发现状
几个重要的体系结构 Data-Oriented Network Architecture(DONA)
主要研制者 Teemu Koponen, Mohit Chawla, Byung-Gon Chun, Andrey Ermolinskiy, Kye Hyun Kim, Scott Shenker, Ion Stoica, ……