未来网络的发展及前景

Japan
AKARI
（独）情報通信研究機構 の研究者グ NICT promotes NWGN(NICT) research activity ループが中心となり、新たなネットワーク “AKARI Architecture”, aiming at アーキテクチャの確立と、それに基づいた implementation of NWGN via establishing ネットワーク設計図の作成を目的としたプロ new NW architecture / ジェクト「 AKARI 」が立ち上げられた。 design and experiments. The concept AKARI プロジェクトでは、議論を重ね、 paper of NWGN architecture was 2007 年4月に、新ネットワークアーキテクチャの published in Apr 2007. NICT 原理と手法、基本構成、その検証のための established Strategic Headquarter for テストベッドに対する要求条件等からなる NWGN R&D in Oct 2007 to build up 「新世代ネットワークアーキテクチャ strategic roadmap of R&D and to AKARI 概念設計書」を取りまとめ、公表。 promote it. AKARIプロジェクトのURL： http://akariJGN2 JGN2plus project.nict.go.jp/ - R&D testbed network operated by NICT with nation-wide access points, utilized to R&D activities and experiments through collaboration of industry, academia and government. - Contributing to human resource development in ICT area via experience of practical experiments. - NICT modifies existing JGN2 network and starts operation of “JGN2plus” from next fiscal year, as a testbed for NWGN researches, R&D of NW technology, etc.
• （来源：http://www.cidr-report.org/）
速度(2006年IAB阿姆斯特丹会议)
• IPv6的部署将使问题更加严重
网络可持续发展面临严峻挑战
• （来源：http://bgpupdates.potaroo.net/）
问题2：安全性问题
据统计，由于网络安全问题（恶意 攻击、病毒等），造成的损失全球 每年约1800亿 美国成立白宫网络安全办公室，五 角大楼成立了网络司令部，海陆空 也分别成立各自网络司令部。开始 招募网络安全人才，组建“网军” 2011年5月16日，美国发布《网络 空间国际战略》，2011年7月14日， 发布《网络空间行动战略》，网络 空间列为与陆、海、空、太空并列 的五大“行动领域”
– 以内容为中心，wherewhat的转变 – 以“content name”定位内容，不需要地址
XIA
– 系统级、内嵌的安全与可信机制
MobilityFirst
– 标识和地址分离，支持移动计算 – 路由节点缓存屏蔽链路中断问题
Nebula
– 建立可信、可靠的核心网络连接各个数据中心
GENI (Global Environment for Network Innovations，全 球网络创新环境)的概念设计
D C
随着网络规模越来越大，如何实现信息系统的自诊 断、自修复和自恢复已成为必须解决的科学问题
问题4：绿色与节能
互联网设备芯片容量与速度的提升，意 味着更高的工作频率和复杂的加工工艺，直 接导致芯片耗电量的增大，从而增加了设备
的功耗，为此需要购买更大容量的供电系统
和冷却系统。 截至目前，互联网耗电量约占全球总电
目前互联网安全不是一个系统的解决方案，基本处于被动应对状态。
问题3：不可控、不可管、QoS

路由器技术的问题
不能测试，不能感知网络实时状态 路由器间不能交换网络实时状态信息
A E B
IP网的开放最短路径 OSPF 算法只根 据网络的静态拓扑结构数据库进行 即：缺乏流量工程 TE（Traffic Engineering）及没有操作维护管理 OAM（Operation Administration Management）及资源管理功能
（二）美欧日都在加大未来网络技术的研究
US
FIND
- Research funding program aiming at establishing future Internet architecture - Clean-slate approach - Focusing on comprehensive research of network architecture design - Many small projects are adopted and converged to a few full-scale architectures. Those architectures will be examined on GENI infrastructure.
GÉANT2
- Giga-bps R&D network covering all over Europe area, funded by EU committee. - Interconnecting 34 NRENs in EU. - Over 3,000 research organizations in Europe can share information about research activities. - Migration to GEANT3 is planned in 2008; improving bandwidth and functionality.
IP网络体系结构在设计的时候并没有充分考虑到当前网络应用的复 杂性，演进方式难以从根本上解决Internet面临的问题。 从头再来的思路：不受IP限制，构建全新的网络体系结构。 互联网是一个巨大的成功，但是… 以增量式改进当今设计的方法，我们能够满足明天的需求吗? 10到15年以后，全球网络的需求是什么，那个网络是什么样?
传感器网络
移动无线网络
边缘站点
网络分割为切片(Slice)，网络虚拟化，可编程
引自: 美国自然科学基金 Peter Freeman
目前GENI的参与者几乎囊括了美国所有顶尖的机构：
国家部门：美国国防部； 大学：斯坦福、麻省理工、卡耐基梅隆、普林斯顿、伯克利；
公司：Cisco、 Juniper、Fujitsu、HP、微软研究院、IBM、 Infinera、 Ciena、 CNRI、NEC、Netronome、SPARTA 、AT&T 、Qwest、 法国电信；
美国FIND（Future Internet Design）计划，2005
目前FIND支持的项目（～50）
细分研究领域 新型体系结构 资助项目数 16
美国NSF资助，专注于未 来网络体系结构和技术研 究，提出未来网络架构 (可能不止一个)。 项目规模不大，但数量较 多，涉及的细分领域较为 全面。 未来可能会汇聚为若干较 为完整的体系结构设计， 并通过GENI进行验证。
未来网络的发展及前景
刘韵洁
2011－11－11（南京）
提
纲
第一部分
国内外未来网络的发展
第二部分
国家网络创新基础平台
第三部分
我们对网络发展的思考
（一）互联网已经成为重要基础设施
无线通信、传输技术、计算技术长足发展
• 光传输、无线通信、云计算、移动计算、虚拟化
层出不穷的新应用
• 物联网、社会网络、大流量视频业务、3DTV
量的5.4%，且目前正按照8%~10%的速度
增长，节能降耗已经成为运营商必须面对和 亟待解决的技术难题 。
网络通信行业已经不仅是一个高科技行业，也是一个高耗能行业。 高效节能网络已经成为影响国民经济和社会发展的重大科技问题。
解决思路：从头再来(clean slate)
任何技术体系都有它的生命周期。
GENI Initiative
- Succeeding to the result of Planet Lab - Programmable - Aiming at innovation by fundamental reconsideration of service architecture to overcome problems of current Internet - Research scopes: Security, Mobile / Wireless, Sensor NW, etc. - Trying to secure budget from MREFC - International collaboration is also in a scope.
EU
FP7
- R&D funding program to support to secure technological improvement and competitiveness of universities and companies in Europe < Related projects> 1. The network of the future 2. Service and software architectures, Infrastructures and Engineering 3. Secure, Dependable and Trusted Infrastructure 4. Networked Media
CNRI
GENI第2阶段完成的国家级中尺度(MesoScale)网络原型
OpenFlow
Stanford U Washington Wisconsin U Indiana U Rutgers Princeton Clemson Georgia Tech
WiMAX
Stanford UCLA UC Boulder Wisconsin Rutgers NYU Polytech UMass Columbia
内容分发系统
路由机制 网络虚拟化技术 新型光网络 网络管理 故障诊断、生存性
1
3 2 3 4 3
网络感知、测量
安全与隐私 无线、移动网络与 服务 应用管理
2
4 6 1
美国NSF最新支持的未来互联网体系架构研究课题，2010
每个课题的资助额度大概为800万美元
NDN （Named Data Network）
源自文库
OpenFlow Backbones
ShadowNet
Salt Lake City Kansas City Washington, DC Atlanta Seattle Salt Lake City Sunnyvale Denver New York City Houston Chicago Los Angeles Atlanta
构想未来的目的是帮助我们看得比今天更远
如果能够从零开始，我们今天如何重新构想明天的全球网络? 不是为了变革而变革，目的是解放思想
引自: David Clark，麻省理工学院
第三代Internet的提出（IP后网络和未来网络）
From Prof. Rahim Tafazolli, University of Surrey, UK
现有IP网络中的问题越来越严重，更无法满足未来发展的需要
目前网络存在的主要问题
问题1：可扩展性问题 互联网流量爆炸，路由表超线性增长
• 流量增长速度远远高于芯片处理性能增长 速度（摩尔定律） • 域间路由收敛变慢，网络稳定性下降。根 据APNIC提供的数据：BGP（边界网关协 议）更新频率平均达到6次/s，一天累计 50万次以上，峰值高达1000次/s • 路由表项增长速度已超过硬件性能的提升