未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)研究綜述

任亞?wèn)|

摘 要：隨著技術(shù)水平的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)在日常生活與生產(chǎn)中得到普及，并成為人們工作、學(xué)習(xí)以及生活中不可或缺的重要組成部分，但是隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的加快，人們對(duì)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提出了更高的要求，此時(shí)很多網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題逐漸顯露出來(lái)，這些問(wèn)題嚴(yán)重影響著網(wǎng)絡(luò)在社會(huì)生活中的有效應(yīng)用。可以說(shuō)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)是較多的，為了使技術(shù)應(yīng)用可以滿(mǎn)足現(xiàn)實(shí)需要，應(yīng)當(dāng)不斷對(duì)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)進(jìn)行完善，研究發(fā)展新技術(shù)。因此未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)成為相關(guān)人員關(guān)注的重點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外均對(duì)這一內(nèi)容展開(kāi)了研究與討論，并取得了較多的成果。文中將對(duì)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的研究成果以及發(fā)展趨勢(shì)展開(kāi)探究。

關(guān)鍵詞：未來(lái) 網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu) 研究

中圖分類(lèi)號(hào)：TN915.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）10（a）-0138-02

最初網(wǎng)絡(luò)主要作為學(xué)術(shù)網(wǎng)絡(luò)存在，隨著技術(shù)的進(jìn)步，它已經(jīng)漸漸發(fā)展為商業(yè)網(wǎng)絡(luò)，在社會(huì)生產(chǎn)、生活活動(dòng)中普及，并受到廣泛的歡迎與認(rèn)可，成為社會(huì)發(fā)展過(guò)程中不可或缺的一部分。但是由于社會(huì)發(fā)展速度的加快，技術(shù)生命周期越來(lái)越短，若想使網(wǎng)絡(luò)能夠不斷適應(yīng)變化發(fā)展的社會(huì)環(huán)境，就必須對(duì)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的發(fā)展做出必要的創(chuàng)新與調(diào)整。各個(gè)國(guó)家都對(duì)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)展開(kāi)了研究，美國(guó)、日本、歐盟等都制定了框架發(fā)展計(jì)劃，我國(guó)也應(yīng)當(dāng)對(duì)此予以重視。對(duì)這一問(wèn)題展開(kāi)探討有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的研究成果

1.1 軟件定義網(wǎng)絡(luò)

軟件定義網(wǎng)絡(luò)也可以稱(chēng)為SDN，該模型希望能夠突破傳統(tǒng)分布式框架的約束，使數(shù)據(jù)平面脫離于控制平面，讓軟件定義網(wǎng)絡(luò)，在這種模型中，網(wǎng)絡(luò)的靈活性與虛擬性將大大提升，而其設(shè)計(jì)成本則能夠得到有效降低。數(shù)控分離的處理能夠使管理視圖更為集中，同時(shí)幫助抽象處于底層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施資源，使其能夠成為虛擬資源，為上層服務(wù)與應(yīng)用提供必要支持，最終提高系統(tǒng)的可控性與靈活性。軟件定義網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)有三點(diǎn)，一是控制平面可編程；二是接口開(kāi)放；三是邏輯集中。其關(guān)鍵技術(shù)包括架構(gòu)可擴(kuò)展性技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)控制及其技術(shù)以及交互協(xié)議技術(shù)。

1.2 信息中心網(wǎng)絡(luò)

信息中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可稱(chēng)為ICN，美國(guó)與歐盟最先對(duì)這一框架展開(kāi)研究，當(dāng)前的研究重點(diǎn)集中為信息中心網(wǎng)絡(luò)/命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，研究基礎(chǔ)為當(dāng)前IP網(wǎng)絡(luò)所使用的沙漏模型，不同的是IP被內(nèi)容塊所取代。該架構(gòu)涉及到的關(guān)鍵技術(shù)較多，如命名機(jī)制技術(shù)、移動(dòng)性技術(shù)、路由與轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制技術(shù)、緩存策略以及傳輸策略等。由于該結(jié)構(gòu)仍處于初期研究階段，因而還存在著較多的細(xì)節(jié)性技術(shù)問(wèn)題，未來(lái)應(yīng)當(dāng)深入對(duì)其展開(kāi)分析與討論。

1.3 其他未來(lái)網(wǎng)絡(luò)模型

目前重點(diǎn)的未來(lái)網(wǎng)絡(luò)模型包括移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)模型、云網(wǎng)絡(luò)模型、可選網(wǎng)絡(luò)模型等。具體來(lái)說(shuō)，首先是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)模型，在該模型架構(gòu)中，移動(dòng)性將成為架構(gòu)的基本屬性之一，其信任機(jī)制與安全機(jī)制將會(huì)更加完善；其次是云網(wǎng)絡(luò)模型架構(gòu)，其形成依賴(lài)于自管理技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，系統(tǒng)中的資源傳輸、存儲(chǔ)、計(jì)算、分析等工作都可以按照實(shí)際需求進(jìn)行管理與控制；最后是可選模型網(wǎng)絡(luò)，由于網(wǎng)絡(luò)可應(yīng)用的領(lǐng)域愈加廣泛，因而網(wǎng)絡(luò)需求也呈現(xiàn)出了較強(qiáng)的多樣化特征，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)必須加強(qiáng)功能設(shè)計(jì)，提高功能的全面性與可靠性，可選模型就是符合這一趨勢(shì)的模型，讓用戶(hù)可以自主選擇服務(wù)。

1.4 軟件定義網(wǎng)絡(luò)與信息中心網(wǎng)絡(luò)的融合

這一模型融合了軟件定義網(wǎng)絡(luò)與信息中心網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，具有較強(qiáng)的綜合性、實(shí)用性與可控性，能夠有效對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行傳輸、存儲(chǔ)以及計(jì)算等處理，在解決網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題方面發(fā)揮著巨大的優(yōu)勢(shì)，包括綠色節(jié)能、可感知、移動(dòng)性、安全性、可控可管、可擴(kuò)展性、可重構(gòu)等多種問(wèn)題。

2 未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)

2.1 演進(jìn)式部署與革新式架構(gòu)

未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)是全新的一種架構(gòu)，其創(chuàng)設(shè)的核心意義在于不會(huì)受到當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)模式的限制與約束，但是這一架構(gòu)不是直接投入使用的，其部署是演進(jìn)式的，即循序漸進(jìn)地對(duì)架構(gòu)進(jìn)行革新。由于網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)越來(lái)越多，其接入的應(yīng)用程序也數(shù)以百萬(wàn)計(jì)，因而未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)當(dāng)能夠滿(mǎn)足大規(guī)模的用戶(hù)需求，保證原有的應(yīng)用程序以及網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以在未來(lái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上直接展開(kāi)通信。在構(gòu)建新架構(gòu)時(shí)應(yīng)當(dāng)在新舊邊界點(diǎn)設(shè)置必要的設(shè)施，保證版本不同的底層通信協(xié)議可以被兼容，從小規(guī)模逐漸部署到大規(guī)模。

2.2 堅(jiān)持簡(jiǎn)單開(kāi)放的基本原則

傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)采取從端到端的模式，這種模式已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架應(yīng)當(dāng)采取以用戶(hù)、數(shù)據(jù)以及內(nèi)容為中心的模式。基于這一特點(diǎn)，設(shè)計(jì)規(guī)則也必須發(fā)生變化，構(gòu)架形式應(yīng)當(dāng)向著簡(jiǎn)單開(kāi)放的方向發(fā)展，這樣才能夠提高網(wǎng)絡(luò)使用的廣泛性，簡(jiǎn)單開(kāi)放的設(shè)計(jì)原則也是網(wǎng)絡(luò)持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

2.3 應(yīng)滿(mǎn)足內(nèi)嵌安全性的需求

自管理、移動(dòng)性、中斷容忍、安全性等都是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)具備的基礎(chǔ)功能，當(dāng)前的很多架構(gòu)都針對(duì)某一種功能展開(kāi)研究與討論，但是單一功能的強(qiáng)大并不能從根本上推動(dòng)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的完善與發(fā)展，如何滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)內(nèi)嵌安全性的需求，提升網(wǎng)絡(luò)功能的綜合性與可靠性是未來(lái)研究的重點(diǎn)與關(guān)鍵。

2.4 關(guān)注各利益方的博弈關(guān)系

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中涉及到的利益主體較多，包括數(shù)據(jù)擁有者、應(yīng)用服務(wù)以及互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商、政府、用戶(hù)等，為了使各方的利益得到有效的調(diào)節(jié)與平衡，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架中應(yīng)當(dāng)設(shè)置具有靈活性以及可擴(kuò)展性的接口，保證法律、政策以及交互的有效實(shí)施，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的共贏。

2.5 應(yīng)具備天然服務(wù)分發(fā)能力

在以往的研究中，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展將提高服務(wù)的多樣性作為重點(diǎn)，無(wú)論是YouTube還是Facebook等都體現(xiàn)了這一特點(diǎn)。隨著互聯(lián)網(wǎng)流量服務(wù)的增加，人們對(duì)服務(wù)質(zhì)量與效率提出了更高的要求，因而天然服務(wù)分發(fā)能力的增強(qiáng)成為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要趨勢(shì)。電信運(yùn)營(yíng)商應(yīng)當(dāng)為提供商提供必要的分發(fā)服務(wù)，以保證定制應(yīng)用、多宿、復(fù)制、強(qiáng)安全性、容錯(cuò)、負(fù)載均衡、移動(dòng)性等需求都能得到滿(mǎn)足。

2.6 對(duì)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)因素予以關(guān)注

應(yīng)用是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力量，如電話(huà)網(wǎng)、萬(wàn)維網(wǎng)技術(shù)等，這些應(yīng)用都在一定時(shí)期推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模、持續(xù)性發(fā)展。當(dāng)具有驅(qū)動(dòng)意義的應(yīng)用產(chǎn)生后，系統(tǒng)的最優(yōu)性與兼容性都將得到極大的增強(qiáng)。因此在未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)中，應(yīng)當(dāng)對(duì)新應(yīng)用的研究與設(shè)計(jì)予以重視，不斷對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，并利用新應(yīng)用推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展，這是十分必要且重要的。

2.7 應(yīng)建設(shè)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

當(dāng)前所有的未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)研究都是以原有的研究作為基礎(chǔ)的，這種研究雖然能夠取得一定的成果，但是創(chuàng)新性與突破性不強(qiáng)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的有效整合與利用，應(yīng)當(dāng)積極建設(shè)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，保證資源可以在虛擬化的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)共享，繼而對(duì)資源進(jìn)行有效的整合，保證對(duì)其優(yōu)勢(shì)的充分利用。

3 結(jié)語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò)在人們?nèi)粘Ｉ?、工作中的作用是不可忽視的，然而社?huì)發(fā)展速度越來(lái)越快，此時(shí)人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)也提出了更多、更新的要求，各國(guó)應(yīng)當(dāng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)予以關(guān)注，并加強(qiáng)技術(shù)方面的創(chuàng)新，使網(wǎng)絡(luò)能夠更好地提供服務(wù)，滿(mǎn)足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)、變化的需求?，F(xiàn)階段未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)研究取得了較多的成果，包括軟件定義網(wǎng)絡(luò)、信息中心網(wǎng)絡(luò)等多種模型，在今后的研究中，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)應(yīng)當(dāng)具備更多的功能，以滿(mǎn)足現(xiàn)實(shí)需要。

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