可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系研究

1、項(xiàng)目名稱：可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系研究首席科學(xué)家：蘭巨龍 中國(guó)人民解放軍信息工程大學(xué)起止年限：2012.1-2016.8依托部門：河南省科技廳一、關(guān)鍵科學(xué)問題及研究?jī)?nèi)容2.1 關(guān)鍵科學(xué)問題由立項(xiàng)依據(jù)和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀不難看出：第一，隨著IP網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)形態(tài)的不斷豐富，業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求越來(lái)越多樣和多變，而IP網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力卻是有限的和確定的，這就直接導(dǎo)致了業(yè)務(wù)需求與網(wǎng)絡(luò)固有能力之間的差距日益擴(kuò)大，最終將使得網(wǎng)絡(luò)難以甚至不能支持多樣化的業(yè)務(wù)。解決該問題需要探索網(wǎng)絡(luò)按照業(yè)務(wù)需求動(dòng)態(tài)進(jìn)行結(jié)構(gòu)重組、功能重構(gòu)的機(jī)理與方法，通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的自組織、功能的自調(diào)節(jié)和業(yè)務(wù)的自適配來(lái)最大程度地彌合網(wǎng)絡(luò)能力與業(yè)務(wù)需求之間的

2、時(shí)變鴻溝，使網(wǎng)絡(luò)能有效適配多變的業(yè)務(wù)需求。第二，信息網(wǎng)絡(luò)所依賴的基礎(chǔ)互聯(lián)傳輸能力過于簡(jiǎn)單且長(zhǎng)期不變。大量實(shí)踐已經(jīng)證明，現(xiàn)有信息基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)或者基于現(xiàn)有基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的各種修修補(bǔ)補(bǔ)都難以滿足泛在、互聯(lián)、質(zhì)量、融合、異構(gòu)、可信、可管、可擴(kuò)等信息網(wǎng)絡(luò)的高等級(jí)需求。依據(jù)“結(jié)構(gòu)決定功能”的物理法則，面對(duì)這些高等級(jí)需求，重新設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、模型與協(xié)議，直接增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)互聯(lián)傳輸能力便成為解決上述問題的一個(gè)關(guān)鍵切入點(diǎn)和突破口。國(guó)際上關(guān)于新型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的研究方興未艾，但整體上來(lái)看這些研究仍處于百家爭(zhēng)鳴的初級(jí)階段，尤其是對(duì)于新型信息通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)理論的研究還十分初步，這為我國(guó)利用“彎道效應(yīng)”搶占未來(lái)信息技術(shù)制高點(diǎn)

3、提供了難得的機(jī)遇。第三，作為支持信息網(wǎng)絡(luò)泛在互聯(lián)、融合異構(gòu)及可信可管可擴(kuò)等的新型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)要素，可重構(gòu)技術(shù)日益成為一個(gè)重要的研究和發(fā)展方向，但是目前可重構(gòu)技術(shù)的作用范圍和固有能力均局限于網(wǎng)絡(luò)單元層面，不能做到全局意義的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。從節(jié)點(diǎn)和局部意義的可重構(gòu)發(fā)展到網(wǎng)絡(luò)級(jí)別的可重構(gòu)需要機(jī)理和機(jī)制的創(chuàng)新，其中多維認(rèn)知協(xié)同機(jī)理是實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)的重要基礎(chǔ)。第四，安全可管可控是信息網(wǎng)絡(luò)的重要設(shè)計(jì)目標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)的安全可管可控直接受制于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)在功能和結(jié)構(gòu)要素，必須在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中內(nèi)嵌網(wǎng)絡(luò)安全與管控機(jī)制。在可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系下，需要結(jié)合基礎(chǔ)互聯(lián)傳輸能力的增強(qiáng)及網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)，從網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的層面上探索網(wǎng)絡(luò)安全可管可控的全

4、新形態(tài)、機(jī)理與模型。本項(xiàng)目以信息網(wǎng)絡(luò)的上述挑戰(zhàn)性問題為切入點(diǎn)，針對(duì)未來(lái)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的根本需求，凝練出如下四個(gè)擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題及其基本解決思路：（1）可重構(gòu)可擴(kuò)展的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)問題。業(yè)務(wù)的特征和需求通常是多樣和變化的，而網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力卻是相對(duì)有限和確定的。業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)之間這種愈發(fā)顯著的差異性成為制約網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一個(gè)顯著瓶頸。這種差異性是信息網(wǎng)絡(luò)研究與發(fā)展的永恒動(dòng)力。本項(xiàng)目研究這種差距的成因和特性，提出“可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)”的核心思想，研究并建立面向業(yè)務(wù)需求的網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)機(jī)理、模型與方法。創(chuàng)立網(wǎng)絡(luò)元能力理論，即通過對(duì)各種業(yè)務(wù)需要提供的服務(wù)的基本網(wǎng)絡(luò)服務(wù)元素（元服務(wù)）進(jìn)行聚類構(gòu)建元服務(wù)模型，通過對(duì)各種元

5、服務(wù)需要網(wǎng)絡(luò)提供的基本網(wǎng)絡(luò)功能元素（元能力）構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)元能力模型，通過元服務(wù)與元能力的適配實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)對(duì)多種業(yè)務(wù)的普適。（2）信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)互聯(lián)傳輸能力的強(qiáng)化機(jī)理與模型問題。為了解決IP網(wǎng)絡(luò)層功能單一、服務(wù)質(zhì)量難以保證、安全可信性差、可管可控可擴(kuò)能力不足、移動(dòng)泛在支持乏力等瓶頸性問題，在可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)核心思想指導(dǎo)下，將網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層的功能進(jìn)行有機(jī)融合，提出“可重構(gòu)多態(tài)網(wǎng)絡(luò)層”的概念和功能模型, 直接增強(qiáng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)傳輸能力；提出新型多態(tài)尋址路由機(jī)制，通過定義網(wǎng)絡(luò)尋址路由機(jī)制的基本“微內(nèi)核”構(gòu)建基態(tài)模型，基于基態(tài)模型進(jìn)行擴(kuò)展的尋址路由機(jī)制構(gòu)建多態(tài)模型，從而使得網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)互聯(lián)傳輸能力得以動(dòng)態(tài)增強(qiáng)，并且支持網(wǎng)絡(luò)的

6、多模多態(tài)共存。（3）業(yè)務(wù)普適的網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)機(jī)理問題。為了解決IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能較為剛性、難以支持普適業(yè)務(wù)的問題，基于元能力理論，對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能力進(jìn)行組合、對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行調(diào)配，通過資源和節(jié)點(diǎn)能力的靈活組合實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能力對(duì)業(yè)務(wù)的普適。研究網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)過程中的資源虛擬管理機(jī)制、節(jié)點(diǎn)能力組合機(jī)制、邏輯承載和控制管理之間的配合機(jī)制，構(gòu)建完整的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)機(jī)理和結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層面的結(jié)構(gòu)可重構(gòu)、資源自配置、能力自調(diào)整。（4）可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的安全可管可控問題。為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全管控能力的內(nèi)嵌，研究“可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)”的安全可信模型，建立針對(duì)共性安全與管控特征要求而構(gòu)造的基本安全要素和功能的總和，即安全基片。提出具有多級(jí)強(qiáng)度的安全基

7、片結(jié)構(gòu)及安全管控機(jī)制，探索邏輯承載網(wǎng)間和邏輯承載網(wǎng)內(nèi)的業(yè)務(wù)隔離機(jī)制，提出多類安全需求共同依賴的基礎(chǔ)安全機(jī)制和具體結(jié)構(gòu)，建立基于證據(jù)推導(dǎo)的安全強(qiáng)度度量，提出針對(duì)邏輯承載網(wǎng)內(nèi)用戶和終端的辨識(shí)和管控機(jī)制，通過智能的多維態(tài)勢(shì)分析解決安全行為的追蹤溯源問題。上述四個(gè)科學(xué)問題的研究可以有效地解決現(xiàn)有信息網(wǎng)絡(luò)存在的主要弊端，將為構(gòu)建一個(gè)支持目前業(yè)務(wù)和未來(lái)新業(yè)務(wù)的不同服務(wù)質(zhì)量需求，功能靈活擴(kuò)展，滿足泛在互聯(lián)、融合異構(gòu)、可信可管可擴(kuò)需求，支持現(xiàn)有網(wǎng)兼容演進(jìn)和適于規(guī)模應(yīng)用的新型網(wǎng)絡(luò)通信信息基礎(chǔ)設(shè)施提供一種解決途徑。2.2 主要研究?jī)?nèi)容2.2.1 可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)理論體系為了從根本上突破傳統(tǒng)IP承載的能力瓶頸

8、，解決服務(wù)適配擴(kuò)展性差、信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)互聯(lián)傳輸能力弱、業(yè)務(wù)普適能力低、安全可管可控性差等問題，本項(xiàng)目創(chuàng)立可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)理論體系，其中包括網(wǎng)絡(luò)元能力理論、多態(tài)尋址路由機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)機(jī)理。網(wǎng)絡(luò)元能力構(gòu)成可重構(gòu)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系模型中核心能力增強(qiáng)要素的支撐理論，多態(tài)尋址路由是網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)尋址路由能力的模型，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)界定網(wǎng)絡(luò)功能和結(jié)構(gòu)自調(diào)節(jié)的本質(zhì)特征和作用機(jī)理。從總體上講，該理論體系是可重構(gòu)新型網(wǎng)絡(luò)體系功能參考模型的理論基礎(chǔ)，它由圖2.1描述。圖 2.1 可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)理論體系（1）網(wǎng)絡(luò)元能力理論通常，業(yè)務(wù)的特征和需求是多樣和多變的，相對(duì)而言，網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力卻是有限和確定的，有效彌合這種差異性的一

9、個(gè)可行途徑是將業(yè)務(wù)特征需求與網(wǎng)絡(luò)承載服務(wù)二者抽象成一種特定的“業(yè)務(wù)元服務(wù)元能力”模型，即將直接承載一種業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)分解成一組細(xì)粒度的基本網(wǎng)絡(luò)服務(wù)元素SMi，稱每一個(gè)基本網(wǎng)絡(luò)服務(wù)元素為“元服務(wù)”，每一種業(yè)務(wù)由一個(gè)元服務(wù)集合S=SMi，i=1，2，N，N為元服務(wù)個(gè)數(shù)提供服務(wù)，該集合是封閉的，其中的元素是有限的。全部業(yè)務(wù)對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)元素總和就構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的“元服務(wù)層”。進(jìn)一步，每一個(gè)元服務(wù)需要一組基本網(wǎng)絡(luò)功能元素CMj予以支撐，稱每一基本網(wǎng)絡(luò)功能元素為一個(gè)“元能力”，支撐一個(gè)元服務(wù)的所有元能力集合為C=CMj，j=1，2，L，L為元能力個(gè)數(shù)，該集合也是封閉的，其中的元素也是有限的。于是，全體元服務(wù)所

10、對(duì)應(yīng)的基本網(wǎng)絡(luò)功能元素總和就構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的“元能力層”。上述“業(yè)務(wù)元服務(wù)元能力”模型可用圖2.2予以表達(dá)。圖 2.2 “業(yè)務(wù)元服務(wù)元能力”功能模型該“業(yè)務(wù)元服務(wù)元能力”模型構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)元能力理論的核心。業(yè)務(wù)層通過相應(yīng)的認(rèn)知機(jī)制對(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的特性和要求進(jìn)行聚類和抽象，提煉出各類業(yè)務(wù)需要的基本網(wǎng)絡(luò)服務(wù)元素。元服務(wù)層利用網(wǎng)絡(luò)元能力功能層提供的全網(wǎng)范圍內(nèi)的基本承載能力，對(duì)基本承載功能組件進(jìn)行認(rèn)知適配，針對(duì)多樣業(yè)務(wù)的公共承載特性和要求進(jìn)行聚類從而形成元服務(wù)。元能力層表征網(wǎng)絡(luò)的元能力，它通過動(dòng)態(tài)感知業(yè)務(wù)、節(jié)點(diǎn)資源和網(wǎng)絡(luò)資源的動(dòng)態(tài)行為特征，對(duì)網(wǎng)絡(luò)提供的基礎(chǔ)傳輸能力進(jìn)行聚類和組配，在全局網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)對(duì)能力和資源進(jìn)行認(rèn)知協(xié)

11、調(diào)和動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，從而為元服務(wù)層提供全網(wǎng)范圍內(nèi)的多種基礎(chǔ)承載能力。網(wǎng)絡(luò)元能力的兩種基本傳遞模式是分組傳遞和宏電路，它們之間的內(nèi)在邏輯結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。分組傳遞模式是支持基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳遞和網(wǎng)際互聯(lián)的原子功能要素。宏電路是一種全新的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳遞模式，它是網(wǎng)絡(luò)為一組具有共同傳輸路徑的同類業(yè)務(wù)流而動(dòng)態(tài)建立的自適應(yīng)型虛電路。宏電路直接表達(dá)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳遞模式的增強(qiáng)，這種增強(qiáng)可以具體表現(xiàn)為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)在性能、安全、組播、移動(dòng)性、可擴(kuò)展等方面的功能擴(kuò)展，使得我們可以將“從基礎(chǔ)上增強(qiáng)和擴(kuò)展信息基礎(chǔ)傳輸能力”作為研究切入點(diǎn)，最終達(dá)到滿足信息通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)多樣化業(yè)務(wù)的承載和服務(wù)、多態(tài)尋址路由、可信可管可擴(kuò)展等多重應(yīng)用需求的目標(biāo)。圖

12、 2.3 網(wǎng)絡(luò)元能力理論下的傳遞模式（2）多態(tài)尋址路由機(jī)制多態(tài)尋址路由是可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)尋址路由能力的模型。該模型給出宏電路自適應(yīng)建立機(jī)理，描述分組和宏電路共存環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)內(nèi)在形態(tài)和行為的新特征，描述對(duì)應(yīng)的尋址和路由交換機(jī)理，進(jìn)而完成業(yè)務(wù)要求和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)共同驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)和協(xié)同路由，發(fā)現(xiàn)分組和宏電路共存對(duì)尋址和路由交換的影響，通過網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，形成相應(yīng)的應(yīng)對(duì)機(jī)制和方法，實(shí)現(xiàn)多態(tài)之間的切換。（3）網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)機(jī)理網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)界定網(wǎng)絡(luò)功能和結(jié)構(gòu)自調(diào)節(jié)的本質(zhì)特征和作用機(jī)理。它區(qū)分并定義網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和資源重構(gòu)兩個(gè)功能維度，給出多維認(rèn)知協(xié)同機(jī)理，基于從網(wǎng)絡(luò)局部到整體的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自管理和自進(jìn)化等固有能力，表達(dá)網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)之

13、間、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部多種單元功能之間的動(dòng)態(tài)感知與智能協(xié)同原理，為網(wǎng)絡(luò)按照業(yè)務(wù)需求動(dòng)態(tài)進(jìn)行結(jié)構(gòu)重組、功能重構(gòu)的機(jī)制與方法提供理論依據(jù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的自組織、功能的自調(diào)節(jié)和業(yè)務(wù)的自適配。2.2.2 網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的關(guān)鍵機(jī)制及結(jié)構(gòu)形態(tài)在“可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)”的核心思想指引下，本課題將探索業(yè)務(wù)普適的網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)機(jī)理這一關(guān)鍵科學(xué)問題。主要研究：（1）基于元能力表述的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)結(jié)構(gòu)形態(tài)，從網(wǎng)絡(luò)元能力理論和網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)技術(shù)伊始，深入分析可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中元能力的內(nèi)在功能和結(jié)構(gòu)要素，提出一種支持全網(wǎng)重構(gòu)的細(xì)粒度的節(jié)點(diǎn)資源描述方法；（2）層次化的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)機(jī)理，從實(shí)踐出發(fā)，通過聚類與抽象業(yè)務(wù)公共特性和要求，揭示網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)到重構(gòu)功能的一般性規(guī)律，發(fā)現(xiàn)

14、并形成支撐業(yè)務(wù)普適的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)機(jī)理，進(jìn)而為業(yè)務(wù)、元服務(wù)、元能力的重構(gòu)奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)；（3）網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)中的規(guī)范化，通過自頂向下對(duì)可重構(gòu)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系中的各功能層面進(jìn)行建模，構(gòu)建一個(gè)重構(gòu)知識(shí)庫(kù)，幫助管理面實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)重構(gòu)，通過定義標(biāo)準(zhǔn)化的管控接口，使得管理面能對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行統(tǒng)一的控制管理。2.2.3業(yè)務(wù)自適應(yīng)認(rèn)知承載機(jī)理研究可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)是基于業(yè)務(wù)特性，在網(wǎng)絡(luò)元能力理論及重構(gòu)機(jī)制規(guī)范基礎(chǔ)上，通過構(gòu)建邏輯承載網(wǎng)的方式為業(yè)務(wù)提供自適應(yīng)的承載服務(wù)。為此本課題的研究?jī)?nèi)容為：（1）對(duì)業(yè)務(wù)特性進(jìn)行研究，通過研究不同業(yè)務(wù)流量的建模及特征抽取方法，準(zhǔn)確把握業(yè)務(wù)的本質(zhì)特征及動(dòng)態(tài)行為特性，通過對(duì)多樣化業(yè)務(wù)特性的聚類

15、生成元服務(wù)，基于元服務(wù)與元能力間的適配實(shí)現(xiàn)對(duì)多種業(yè)務(wù)的普適；（2）構(gòu)建邏輯承載網(wǎng)需要對(duì)物理網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)及具備的能力進(jìn)行感知，并可結(jié)合相關(guān)認(rèn)知理論及人工智能方法，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)策略，因此，需要研究多維信息感知與認(rèn)知重構(gòu)機(jī)理；（3）以業(yè)務(wù)適配為目標(biāo)，兼顧資源的高效利用，基于上述認(rèn)知重構(gòu)機(jī)理及數(shù)學(xué)規(guī)劃理論，研究邏輯承載網(wǎng)構(gòu)建問題的建模理論與方法，分析邏輯承載網(wǎng)生成機(jī)理，給出邏輯承載網(wǎng)的構(gòu)建方法。2.2.4 元服務(wù)驅(qū)動(dòng)的多態(tài)尋址及路由交換為解決現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)層與傳輸層提供差異化服務(wù)能力不足的問題，研究可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的尋址與路由模型與方法。主要包括：（1）基態(tài)尋址與路由機(jī)制，探索支持包括基于地址和基于內(nèi)容等多

16、種形態(tài)的共性尋址與路由方式；（2）多態(tài)尋址與路由機(jī)制，研究基于基態(tài)進(jìn)行多態(tài)協(xié)議派生與重載的方法；（3）支持元服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)制，研究基于代數(shù)交換理論的支持宏電路的網(wǎng)絡(luò)交換基礎(chǔ)架構(gòu)；（4）路由交換虛擬化技術(shù)，研究多態(tài)協(xié)議間、元服務(wù)間的資源隔離方法；（5）多態(tài)尋址路由機(jī)制下的點(diǎn)到多點(diǎn)數(shù)據(jù)分發(fā)，探索利用網(wǎng)絡(luò)編碼等方法建立高效宏電路樹的組播機(jī)理；（6）可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性支持技術(shù)。2.2.5 可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系下的安全可管可控機(jī)理為了實(shí)現(xiàn)安全可管可控的網(wǎng)絡(luò)傳輸，本課題主要研究：（1）基于網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的安全可管可控體系，設(shè)計(jì)具有多級(jí)強(qiáng)度的安全基片結(jié)構(gòu)；（2）研究安全可信度量的安全基片構(gòu)建機(jī)理，從密碼理論和信任機(jī)制

17、角度研究安全強(qiáng)度度量的多樣化方法；（3）提出基于用戶和終端辨識(shí)的安全管控機(jī)制，設(shè)計(jì)符合可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)特征的安全協(xié)議，以安全基片的安全屬性為核心，設(shè)計(jì)基于多業(yè)務(wù)接入認(rèn)證信息的用戶和終端辨識(shí)，構(gòu)建基于身份與行為雙重信任的邏輯承載網(wǎng)動(dòng)態(tài)管控機(jī)制；（4）通過對(duì)邏輯承載網(wǎng)內(nèi)部安全態(tài)勢(shì)的分析，研究面向網(wǎng)絡(luò)行為的安全態(tài)勢(shì)分析方法和面向業(yè)務(wù)內(nèi)容的網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)分析模型，并針對(duì)網(wǎng)絡(luò)異常狀態(tài)或安全事件，提出層次化多粒度追蹤溯源機(jī)制。2.2.6 可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)模擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)針對(duì)可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)理論體系，研究實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)相關(guān)理論、關(guān)鍵技術(shù)、業(yè)務(wù)支撐能力和安全特性進(jìn)行驗(yàn)證。主要包括：

18、（1）研究可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的模擬仿真，分析和評(píng)估可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵理論與技術(shù)；（2）開發(fā)原型系統(tǒng)，研究具有典型規(guī)模的可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，驗(yàn)證可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)機(jī)制、模型、原理及可擴(kuò)展性；（3）研究可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試體系和相關(guān)測(cè)試工具。二、預(yù)期目標(biāo)項(xiàng)目總體目標(biāo)：突破傳統(tǒng)IP承載的能力瓶頸，形成具有重要科學(xué)意義的基礎(chǔ)理論和方法，創(chuàng)建可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)理論體系，形成一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)家、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，為提高我國(guó)信息技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。五年預(yù)期目標(biāo)：（1）創(chuàng)建可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)理論體系，包括：創(chuàng)立網(wǎng)絡(luò)元能力理論，構(gòu)建可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模

19、型，揭示可重構(gòu)的自匹配機(jī)理；建立基于元能力和元服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)資源多尺度多層次描述體系，創(chuàng)建基于元能力理論的多業(yè)務(wù)普適網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)機(jī)理，形成元能力和元服務(wù)的建模規(guī)范；提出面向業(yè)務(wù)的精細(xì)化流量特征分析方法，提出業(yè)務(wù)自適應(yīng)的承載重構(gòu)認(rèn)知機(jī)理及構(gòu)建機(jī)制；建立面向多態(tài)的網(wǎng)絡(luò)尋址及路由體系結(jié)構(gòu)模型，提出新型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)下協(xié)議尋址和路由機(jī)理，構(gòu)建支持宏電路的交換機(jī)制；提出可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的安全可管可控體系，提出具有多級(jí)強(qiáng)度的安全基片結(jié)構(gòu)及相關(guān)的安全管控機(jī)制；研制原型系統(tǒng)，建立可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。（2）創(chuàng)建具有重要科學(xué)意義的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和方法，掌握自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，形成可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的系列國(guó)內(nèi)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，包括：

20、可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；元能力、元服務(wù)、多態(tài)尋址及路由交換的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。（3）培養(yǎng)博士生70名以上，分別發(fā)表SCI和EI檢索的學(xué)術(shù)論文30篇以上和100篇以上，申請(qǐng)國(guó)際或國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)明專利40項(xiàng)以上，提交國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)草案8項(xiàng)以上，形成國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)至少4項(xiàng)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)至少2項(xiàng)。三、研究方案4.1研究思路項(xiàng)目研究方案的基本學(xué)術(shù)思路是：以全新的思想探索一種新型信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，其核心思想是在構(gòu)建一個(gè)功能可動(dòng)態(tài)重構(gòu)和擴(kuò)展的基礎(chǔ)物理網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，為不同業(yè)務(wù)構(gòu)建滿足其根本需求的邏輯承載網(wǎng)，關(guān)鍵突破思路是增強(qiáng)OSI七層網(wǎng)絡(luò)參考模型中網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層的功能，以解決目前IP網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)層的功能瓶頸，

21、與日益增長(zhǎng)的應(yīng)用需求和豐富的光傳輸資源相匹配。（1）采用革命性技術(shù)路線，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新。多年的實(shí)踐已經(jīng)證明，現(xiàn)有信息基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)或者基于現(xiàn)有信息基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)所做的各種修補(bǔ)工作都難以從根本上解決信息通信網(wǎng)絡(luò)在泛在、互聯(lián)、質(zhì)量、融合、異構(gòu)、可信、可管、可擴(kuò)等方面存在的問題，根據(jù)“結(jié)構(gòu)決定功能”的物理法則，信息通信網(wǎng)絡(luò)的基本體系結(jié)構(gòu)決定了其所有的特征以及所能提供的服務(wù)能力，要想從根本上解決上述問題，并且不斷滿足日益增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)新需求，就需要摒棄現(xiàn)有的基于IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行修修補(bǔ)補(bǔ)、“頭痛醫(yī)頭腳痛醫(yī)腳”的技術(shù)思路，面對(duì)新需求研究全新的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，采用自頂向下方法，將泛在互聯(lián)、服務(wù)質(zhì)量保證、融合異構(gòu)、安全

22、可信、可管可擴(kuò)等功能內(nèi)嵌到網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中去，從而使得新的信息通信網(wǎng)絡(luò)具有解決這些問題的“基因”，天然滿足這些需求。為此本項(xiàng)目從提升信息通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳送能力的角度出發(fā)，針對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)層功能單一的問題，提出“可重構(gòu)多態(tài)網(wǎng)絡(luò)層”的概念和功能模型，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳送能力。為了支持以后仍然不斷出現(xiàn)的新業(yè)務(wù)，使得網(wǎng)絡(luò)能力具有動(dòng)態(tài)調(diào)整適應(yīng)的功能，提出一種新的尋址路由機(jī)制“多態(tài)尋址路由機(jī)制”，包括基態(tài)子層和多態(tài)子層兩層結(jié)構(gòu)，基態(tài)子層定義了網(wǎng)絡(luò)尋址路由功能的“微內(nèi)核”，多態(tài)子層可以基于基態(tài)子層進(jìn)行多態(tài)尋址路由協(xié)議的派生與重載，支持網(wǎng)絡(luò)的多模多態(tài)共存，從而使得網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)互聯(lián)傳輸能力得以動(dòng)態(tài)增強(qiáng)。（2）以可重

23、構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來(lái)替代以前試圖利用單一網(wǎng)絡(luò)體制來(lái)支持普適業(yè)務(wù)的技術(shù)思路。長(zhǎng)期以來(lái)，面對(duì)日益復(fù)雜多樣多變的業(yè)務(wù)需求，學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界一直試圖尋找能夠支持普適業(yè)務(wù)、放之四海而皆準(zhǔn)的單一的網(wǎng)絡(luò)體系，為此付出了艱辛的努力，從ISDN到ATM，再到IP。本項(xiàng)目通過對(duì)利用單一網(wǎng)絡(luò)體制來(lái)適應(yīng)快速多變的業(yè)務(wù)的技術(shù)思路的反思，以網(wǎng)絡(luò)對(duì)業(yè)務(wù)需求的靈活適配為突破口，提出網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)的核心思想，充分利用在可重構(gòu)技術(shù)方面取得的已有成果，建立新型的可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，形成滿足多樣化業(yè)務(wù)要求的可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形態(tài)。提出網(wǎng)絡(luò)元能力理論，對(duì)多樣業(yè)務(wù)特性進(jìn)行抽象聚類形成元服務(wù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)能力特性進(jìn)行聚類形成元能力，通過元服務(wù)與元能力

24、的匹配來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)對(duì)多樣業(yè)務(wù)的自適配。提出“宏電路”的概念，增強(qiáng)和擴(kuò)展信息基礎(chǔ)傳輸能力，通過網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)和資源可重構(gòu)為宏電路提供靈活的尋址路由和交換途徑，滿足多業(yè)務(wù)承載的應(yīng)用需求。通過構(gòu)建具有一定規(guī)模的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證上述新型體系和結(jié)構(gòu)的合理性與有效性。4.2 技術(shù)路線4.2.1 創(chuàng)立可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)理論體系創(chuàng)立包括網(wǎng)絡(luò)元能力理論、多態(tài)尋址路由機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)機(jī)理三個(gè)部分的可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)理論體系。深入分析當(dāng)前信息網(wǎng)絡(luò)在性能、安全、組播、移動(dòng)性、可擴(kuò)展等方面面臨的挑戰(zhàn)性問題，揭示當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)互聯(lián)傳輸功能的本質(zhì)特征，發(fā)現(xiàn)這些問題的網(wǎng)絡(luò)體系機(jī)制成因，特別是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)傳輸能力對(duì)這些

25、成因的固有貢獻(xiàn)，有針對(duì)性地創(chuàng)立直接破除問題成因的全新的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)傳輸能力，建立以分組傳遞和宏電路為核心要素的網(wǎng)絡(luò)元能力理論，提出具有增強(qiáng)型基礎(chǔ)傳輸能力的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型，構(gòu)造并內(nèi)嵌與泛在、互聯(lián)、質(zhì)量、融合、異構(gòu)、可信、可管、可擴(kuò)等高等級(jí)要求相稱的基礎(chǔ)能力，建立以可重構(gòu)為核心功能要素、滿足業(yè)務(wù)多樣要求為目標(biāo)的新型信息網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最終使得新型的信息通信網(wǎng)絡(luò)能夠內(nèi)在地支持泛在的信息服務(wù)、提供多樣化和全方位的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)、滿足多樣性的業(yè)務(wù)要求、具備高質(zhì)量的通信效果、確保信息交互的安全可信等。（1）網(wǎng)絡(luò)元能力理論網(wǎng)絡(luò)元能力理論是為信息通信網(wǎng)絡(luò)引入新型基礎(chǔ)傳送能力進(jìn)而建立新型可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系的理論基礎(chǔ)。

26、首先，它包含業(yè)務(wù)、元服務(wù)和元能力三個(gè)層面；其次，元能力層面能夠?qū)崿F(xiàn)分組傳遞和宏電路兩種基本傳遞模式；最后，它界定上述兩種基本傳遞模式在構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)新型傳輸能力意義上的內(nèi)在邏輯關(guān)系。網(wǎng)絡(luò)元能力理論中元能力層面的兩個(gè)要素之間形成依賴支持、聯(lián)合起效的內(nèi)在邏輯關(guān)系。分組傳遞能力直接支持網(wǎng)絡(luò)的可生存性和健壯性，是本項(xiàng)目從現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)體系中繼承的優(yōu)質(zhì)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)傳輸能力，它構(gòu)成宏電路和重構(gòu)的物質(zhì)基礎(chǔ)?；诜纸M能力，宏電路具有新型信息通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)傳輸能力的新內(nèi)涵并構(gòu)成一種增強(qiáng)的基礎(chǔ)能力；另一方面，宏電路與分組共同成為重構(gòu)能力的支撐要素。本項(xiàng)目旨在通過創(chuàng)立網(wǎng)絡(luò)元能力理論及相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)能力的固有要素、

27、揭示要素間的內(nèi)在邏輯，形成相關(guān)的國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，培育我國(guó)在新型信息通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究實(shí)力。（2）多態(tài)尋址路由機(jī)制分析未來(lái)網(wǎng)絡(luò)對(duì)尋址、路由和交換能力的需求，構(gòu)建可重構(gòu)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的新型尋址路由交換模型與結(jié)構(gòu)形態(tài)。具體而言，揭示由業(yè)務(wù)特征要求和網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)行為驅(qū)動(dòng)的多態(tài)尋址特征和模型，給出宏電路自適應(yīng)建立機(jī)理，建立分組和宏電路共存環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)內(nèi)在形態(tài)和行為的新特征，描述對(duì)應(yīng)的尋址和路由交換機(jī)理，進(jìn)而完成業(yè)務(wù)要求和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)共同驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)和協(xié)同路由。（3）網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)機(jī)理在局部（即節(jié)點(diǎn)級(jí)）資源重構(gòu)的基礎(chǔ)上，揭示資源、功能重構(gòu)的全局（即網(wǎng)絡(luò)級(jí)）特征，建立網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)機(jī)理，形成網(wǎng)絡(luò)元能力理論、多態(tài)尋址路由機(jī)制

28、和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)機(jī)理聯(lián)合作用的邏輯結(jié)構(gòu)形態(tài)。以網(wǎng)絡(luò)元能力理論和多態(tài)尋址路由機(jī)制為基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)界定功能和結(jié)構(gòu)自調(diào)節(jié)的本質(zhì)特征和作用機(jī)理。區(qū)分并定義網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和資源重構(gòu)兩個(gè)功能維度，給出多維認(rèn)知協(xié)同機(jī)理，基于從網(wǎng)絡(luò)局部到整體的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自管理和自進(jìn)化等固有能力，表達(dá)網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)之間、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部多種單元功能之間的動(dòng)態(tài)感知與智能協(xié)同原理，界定網(wǎng)絡(luò)內(nèi)在功能元素的認(rèn)知協(xié)同組配機(jī)理，為網(wǎng)絡(luò)按照業(yè)務(wù)需求動(dòng)態(tài)進(jìn)行結(jié)構(gòu)重組、功能重構(gòu)的機(jī)制與方法提供理論依據(jù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的自組織、功能的自調(diào)節(jié)和業(yè)務(wù)的自適配。（4）可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系功能參考模型在可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)理論體系的基礎(chǔ)上，提出以網(wǎng)絡(luò)元能力為基礎(chǔ)、以可重構(gòu)基礎(chǔ)網(wǎng)

29、絡(luò)為核心、以滿足業(yè)務(wù)多樣要求為目標(biāo)的新型信息網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型。本項(xiàng)目提出的可重構(gòu)新型網(wǎng)絡(luò)體系功能參考模型如圖4.1所示。這是一種新型的網(wǎng)絡(luò)功能分層模型，在數(shù)據(jù)平面，它具有一個(gè)增強(qiáng)型的網(wǎng)際互聯(lián)傳輸層可重構(gòu)多態(tài)網(wǎng)絡(luò)層，而在管理平面，它在原有五大功能的基礎(chǔ)上引入一個(gè)全新的認(rèn)知承載功能。圖 4.1 可重構(gòu)新型網(wǎng)絡(luò)體系功能參考模型可重構(gòu)多態(tài)網(wǎng)絡(luò)層是一個(gè)增強(qiáng)型的網(wǎng)際互聯(lián)傳輸層，其直接目標(biāo)是增強(qiáng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)傳輸能力，其基本功能包括OSI七層網(wǎng)絡(luò)參考模型中網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層的功能，并增加了支持業(yè)務(wù)需求的新功能。可重構(gòu)多態(tài)網(wǎng)絡(luò)層由基態(tài)和多態(tài)兩個(gè)子層構(gòu)成，基態(tài)子層實(shí)現(xiàn)基本尋址、路由和交換功能，是同時(shí)支持面向連接和無(wú)

30、連接分組傳遞的網(wǎng)際互聯(lián)傳輸子層。從滿足業(yè)務(wù)要求的角度看，要求宏電路呈現(xiàn)性能特定、安全特定、組播特定等的多模態(tài)特性，即，對(duì)于具有同類性能（或安全、組播等）要求的一組業(yè)務(wù)流，通過確保其性能要求的特定宏電路形態(tài)予以承載，我們稱其為性能（或安全、組播等）特定的宏電路。這樣，多態(tài)子層就包含各種模態(tài)的宏電路?？芍貥?gòu)新型網(wǎng)絡(luò)體系功能參考模型中的認(rèn)知功能是位于管理面內(nèi)的一個(gè)全新網(wǎng)絡(luò)管理功能，它為管理面中的業(yè)務(wù)承載管理提供對(duì)業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知服務(wù)以及節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)同服務(wù)。作為基于認(rèn)知機(jī)理的管理功能，認(rèn)知功能包含資源虛擬切面、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)切面和邏輯承載切面，它一方面為業(yè)務(wù)承載直接提供基礎(chǔ)性的認(rèn)知功能組件，另一方面還

31、完成對(duì)節(jié)點(diǎn)資源和網(wǎng)絡(luò)資源的抽象與匯聚，通過對(duì)特征、要求和行為的認(rèn)知建立柔性重構(gòu)實(shí)現(xiàn)多態(tài)的邏輯網(wǎng)絡(luò)，以滿足多種服務(wù)需求。依據(jù)節(jié)點(diǎn)智能和群體智能的認(rèn)知機(jī)理，認(rèn)知功能中的資源虛擬切面對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)資源和網(wǎng)絡(luò)資源的特征及動(dòng)態(tài)行為進(jìn)行感知，將有形和具體的節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)資源虛擬成具有一致性的形式描述和網(wǎng)境語(yǔ)義、全局可見和可用的抽象資源，從而為網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)切面提供基礎(chǔ)重構(gòu)組件。網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)切面是全網(wǎng)范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)能力總和。資源虛擬切面向網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)切面提供的是與設(shè)備和特定網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)的虛擬化抽象資源，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)切面則對(duì)雖屬全網(wǎng)范圍內(nèi)但卻是相互分離無(wú)關(guān)的抽象資源以及對(duì)位于數(shù)據(jù)面的可重構(gòu)多態(tài)網(wǎng)絡(luò)層提供的分組和宏電路基礎(chǔ)傳輸能力進(jìn)行認(rèn)

32、知聚合與組配，形成邏輯承載切面需要的基本重構(gòu)承載能力。邏輯承載切面是為多樣化的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供直接承載的網(wǎng)絡(luò)功能部分，它直接表現(xiàn)為各種具有特定能力的邏輯承載網(wǎng)，從而構(gòu)成具體承載控制實(shí)體運(yùn)行的直接物理基礎(chǔ)。邏輯承載切面基于網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)切面提供的具有全局意義的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)能力，形成為業(yè)務(wù)構(gòu)建邏輯承載網(wǎng)而提供的全部基本業(yè)務(wù)承載服務(wù)抽象能力要素的總和，比如，邏輯軟交換控制單元，邏輯信令網(wǎng)關(guān)，邏輯域內(nèi)路由協(xié)議實(shí)體，邏輯域間路由協(xié)議實(shí)體等。（5）基于可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)端到端模型基于本項(xiàng)目提出的網(wǎng)絡(luò)元能力理論、多態(tài)尋址路由機(jī)制、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)機(jī)理，研究數(shù)據(jù)平面水平分層、管理層面垂直分層的網(wǎng)絡(luò)端到端模型及工作機(jī)理，如圖4

33、.2所示。圖 4.2 數(shù)據(jù)平面水平分層、管理平面垂直分層的網(wǎng)絡(luò)端到端拓?fù)淠Ｐ驮谛聵?gòu)建的可重構(gòu)多態(tài)網(wǎng)絡(luò)層中，數(shù)據(jù)平面的網(wǎng)元功能相對(duì)單一，采取分域管理方式，并且邏輯分層和多態(tài)重構(gòu)，可以高效的完成數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)，支持業(yè)務(wù)普適；管理平面主要由負(fù)責(zé)管理轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)元的智能體（Agent）組成，Agent一方面負(fù)責(zé)本域內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)元的多維感知、資源管理、網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)，以及多態(tài)網(wǎng)絡(luò)的生成，另一方面負(fù)責(zé)域間的智能協(xié)調(diào)，完成域間尋路、標(biāo)識(shí)映射、資源調(diào)度、知識(shí)提煉與支撐、構(gòu)造、維護(hù)等工作。數(shù)據(jù)平面和管理平面形成了水平分層與垂直分層相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)端到端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)平面是多模多態(tài)的，多模是指數(shù)據(jù)平面可以基于業(yè)務(wù)需求通過網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)實(shí)現(xiàn)

34、多種邏輯承載網(wǎng)絡(luò)的并存；多態(tài)是指每個(gè)邏輯承載網(wǎng)絡(luò)中的尋址路由方式可以基于多態(tài)尋址路由機(jī)制按需進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置，實(shí)現(xiàn)邏輯承載網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)形態(tài)的靈活配置。在端到端網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)路徑所經(jīng)過的不同域中所運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可以不同，甚至不同域中網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系可以截然不同，如在轉(zhuǎn)發(fā)路徑需要域A的邏輯承載平面a1和域B的邏輯承載平面b1，a1和b1可以分別是ATM和IP，則管理平面中的Agent A和Agent B負(fù)責(zé)兩個(gè)邏輯承載層面的對(duì)接，包括尋址路由、資源調(diào)度、QoS匹配等工作。為了提高網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性，Agent間擬采用層次化管理結(jié)構(gòu)，高層Agent負(fù)責(zé)底層Agent間的控制、協(xié)調(diào)與管理。4.2.2 網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的關(guān)鍵機(jī)制及結(jié)構(gòu)

35、形態(tài)為擺脫傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系束縛，本項(xiàng)目還將針對(duì)重構(gòu)的關(guān)鍵機(jī)制及結(jié)構(gòu)形態(tài)展開研究。在網(wǎng)絡(luò)元能力理論的基礎(chǔ)之上，細(xì)化“業(yè)務(wù)元服務(wù)元能力”的功能模型，提出了“面元能力點(diǎn)元能力”的元能力結(jié)構(gòu)形態(tài)。其基本學(xué)術(shù)思想及技術(shù)途徑為：1）基于元能力表述的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的結(jié)構(gòu)形態(tài)；）層次化的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)機(jī)理；3）網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)中的規(guī)范化研究。（1）基于元能力表述的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)結(jié)構(gòu)形態(tài)網(wǎng)絡(luò)元能力提出的功能模型從全網(wǎng)重構(gòu)的角度，在業(yè)務(wù)、元服務(wù)、元能力三個(gè)功能層面對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)了抽象和劃分，但是其并未明確元能力的結(jié)構(gòu)形態(tài)。本課題從節(jié)點(diǎn)支撐全網(wǎng)重構(gòu)的角度出發(fā)，研究性地提出“面元能力點(diǎn)元能力”的元能力層次劃分，如圖4.3所示，自下而上從點(diǎn)元能力

36、、面元能力、元服務(wù)三個(gè)層面對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行多尺度描述。點(diǎn)元能力是對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中異構(gòu)異質(zhì)資源進(jìn)行重構(gòu)抽象而產(chǎn)生的邏輯實(shí)體，通過對(duì)節(jié)點(diǎn)所具備的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度和規(guī)劃，點(diǎn)元能力對(duì)全網(wǎng)的重構(gòu)提供基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)承載；面元能力則從全網(wǎng)的角度出發(fā)，感知業(yè)務(wù)并對(duì)數(shù)據(jù)面的網(wǎng)絡(luò)資源的行為特征進(jìn)行聚類和組配，適配元服務(wù)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)多種業(yè)務(wù)的普適?；谠芰Ρ硎龅木W(wǎng)絡(luò)重構(gòu)其結(jié)構(gòu)形態(tài)還表現(xiàn)為對(duì)網(wǎng)絡(luò)元能力的功能要素“宏電路”的多模態(tài)特性靈活自適應(yīng)，面對(duì)同類性能要求的一組業(yè)務(wù)，元能力通過感知全網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)資源和網(wǎng)絡(luò)資源的特征及動(dòng)態(tài)行為，積極應(yīng)對(duì)、有選擇地構(gòu)建或復(fù)用可確保其性能要求的特定宏電路，最終滿足網(wǎng)絡(luò)對(duì)多樣化業(yè)務(wù)的承載和服務(wù)的

37、需求。圖 4.3 基于元能力的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)結(jié)構(gòu)形態(tài)通過規(guī)范化的元服務(wù)和元能力建模，確立”業(yè)務(wù)元服務(wù)元能力”的邏輯映射關(guān)系；而進(jìn)一步通過規(guī)范化建模點(diǎn)元能力，使管理面能夠通過定義標(biāo)準(zhǔn)接口實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一的控制管理。針對(duì)一個(gè)在物理上異構(gòu)互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，管理面可以對(duì)全網(wǎng)實(shí)施重構(gòu)操作，配置產(chǎn)生支持不同業(yè)務(wù)的承載網(wǎng)。（2）層次化的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)機(jī)理基于“業(yè)務(wù)元服務(wù)面元能力點(diǎn)元能力”的網(wǎng)絡(luò)元能力結(jié)構(gòu)形態(tài)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)在多層面上提出了需求。就元服務(wù)而言，它通過對(duì)多樣化業(yè)務(wù)的公共特性和要求進(jìn)行聚類和抽象，可以在最大程度上降低網(wǎng)絡(luò)資源與業(yè)務(wù)間的耦合性。元服務(wù)利用面元能力提供的全網(wǎng)范圍內(nèi)的基本網(wǎng)絡(luò)承載能力，通過重構(gòu)對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行適配

38、。如圖4.4所示，其重構(gòu)過程表現(xiàn)為全網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)相互協(xié)作、節(jié)點(diǎn)內(nèi)部資源靈活組合以實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)的普適。圖 4.4 面元能力的重構(gòu)機(jī)理面元能力對(duì)元服務(wù)的支持應(yīng)該是全方位的，絕不是簡(jiǎn)單的一對(duì)一的映射，如圖4.4，可能的情況有：1）一個(gè)元服務(wù)需要通過集合多個(gè)面元能力為業(yè)務(wù)提供支撐；2）一個(gè)面元能力也可能要同時(shí)為多個(gè)元服務(wù)提供支持。因此，用于支撐面元能力的各個(gè)節(jié)點(diǎn)需要充分考慮彼此間的協(xié)調(diào)及資源共享問題。面元能力從全網(wǎng)的角度出發(fā)，感知業(yè)務(wù)特征并對(duì)數(shù)據(jù)面網(wǎng)絡(luò)資源的行為進(jìn)行聚類和組配，以支撐元服務(wù)的重構(gòu)。面元能力的重構(gòu)表現(xiàn)為適應(yīng)元服務(wù)而整合點(diǎn)元能力的過程。如圖4.5所示，通過對(duì)節(jié)點(diǎn)所具備的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度和規(guī)劃

39、，為部署點(diǎn)元能力提供最佳的節(jié)點(diǎn)資源配置方案。圖 4.5 點(diǎn)元能力的重構(gòu)機(jī)理點(diǎn)元能力是可重構(gòu)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系中最小粒度的資源或能力，對(duì)全網(wǎng)的重構(gòu)提供基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)承載。點(diǎn)元能力的重構(gòu)是指對(duì)節(jié)點(diǎn)內(nèi)的軟件或硬件資源（節(jié)點(diǎn)的協(xié)議實(shí)體、表格管理、控制實(shí)體、用于分組轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)處理器微核等）的重新編程控制甚至包含對(duì)軟件的完全重載，以實(shí)現(xiàn)對(duì)該資源模塊功能的靈活重構(gòu)。點(diǎn)元能力的控制通道性能對(duì)全網(wǎng)可重構(gòu)性具有重要意義，可通過流量矩陣估算建模等方法對(duì)點(diǎn)元能力的控制通道的流量進(jìn)行分析，較完整地估算出控制通道中流量的分布情況，進(jìn)而給控制通道設(shè)計(jì)提供依據(jù)并優(yōu)化通道流量。假如給定控制通道的流量序列X(t),那么在N階次上的多尺度分析

40、的結(jié)果為：其中，分別用和表示多尺度分析的尺度系數(shù)和小波系數(shù)。通過小波變換后的Kalman Filter算法，就可以求得估算值，即求得流量矩陣值。（3）網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)中的規(guī)范化研究通過對(duì)元服務(wù)進(jìn)行規(guī)范化建模，可以最大程度上減少元服務(wù)與業(yè)務(wù)的耦合性。對(duì)其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化建模應(yīng)該遵循以下技術(shù)思想：采用統(tǒng)一的形式化描述方法進(jìn)行描述，以保證業(yè)務(wù)模型的準(zhǔn)確性和一致性；完整地描述元服務(wù)包含的各種內(nèi)容；支持與服務(wù)等級(jí)承諾之間的相互轉(zhuǎn)化；方便實(shí)現(xiàn)元服務(wù)和點(diǎn)元能力的映射關(guān)系；具有良好的擴(kuò)展性，能應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)的演進(jìn)和不斷變化的用戶需求。面對(duì)種類繁多的點(diǎn)元能力，從實(shí)踐出發(fā)歸納出典型的點(diǎn)元能力及其與元服務(wù)的映射關(guān)系，對(duì)面元能力模型進(jìn)行

41、統(tǒng)一描述，并對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)化、最終構(gòu)建一個(gè)重構(gòu)知識(shí)庫(kù)，幫助管理面實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)重構(gòu)。點(diǎn)元能力是在對(duì)節(jié)點(diǎn)功能聚類的基礎(chǔ)上抽象出的一組邏輯實(shí)體，根據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行的不同處理操作，可將點(diǎn)元能力進(jìn)行分類，典型的點(diǎn)元能力有端口、查表等。據(jù)此對(duì)點(diǎn)元能力外在形態(tài)進(jìn)行統(tǒng)一描述并標(biāo)準(zhǔn)化，其模型描述可包含屬性、容量、事件等，如圖4.6所示。圖4.6 點(diǎn)元能力的規(guī)范化模型為全面支撐管理面對(duì)全網(wǎng)實(shí)施重構(gòu)操作，還需定義相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)接口以實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)元能力進(jìn)行統(tǒng)一的控制。點(diǎn)元能力的管理規(guī)范應(yīng)包含：1）對(duì)點(diǎn)元能力屬性的配置、查詢等；2）對(duì)點(diǎn)元能力事件的訂閱及查詢；3）對(duì)點(diǎn)元能力拓?fù)涞呐渲眉安樵儯?）對(duì)點(diǎn)元能力容量的查詢。4.2.3 業(yè)務(wù)自適應(yīng)

42、認(rèn)知承載機(jī)理（1）面向業(yè)務(wù)的精細(xì)化網(wǎng)絡(luò)流量分析研究本研究將突破傳統(tǒng)業(yè)務(wù)粗粒度流量測(cè)量和分析模式，研究面向業(yè)務(wù)的精細(xì)化流量測(cè)量、建模、預(yù)測(cè)和異常檢測(cè)等系統(tǒng)化方法，從而分別實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量狀態(tài)精確感知、揭示業(yè)務(wù)行為規(guī)律和特征抽象、網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化配置和提高可管可控性。具體如下：首先，利用主動(dòng)、被動(dòng)及混合方式的智能測(cè)量方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)流量測(cè)量。應(yīng)用信息熵理論以及數(shù)據(jù)挖掘、知識(shí)發(fā)現(xiàn)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)和可視化等方法對(duì)業(yè)務(wù)行為內(nèi)在機(jī)理與動(dòng)態(tài)規(guī)律進(jìn)行剖析。基于所獲得的流量特征，通過多維信息融合，為網(wǎng)絡(luò)多維感知和智能分析提供基礎(chǔ)和依據(jù)。其次，通過對(duì)各種業(yè)務(wù)流量特征的全面提取、分析和融合，建立流量特性模型并抽象和聚類出揭示業(yè)務(wù)流量

43、共性和規(guī)律的各種元服務(wù)。對(duì)元服務(wù)進(jìn)行規(guī)范化建模，在最大程度上減少元服務(wù)與業(yè)務(wù)的耦合性，使得各個(gè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)或不同自治系統(tǒng)可進(jìn)行統(tǒng)一的業(yè)務(wù)重構(gòu)操作并實(shí)現(xiàn)快速的業(yè)務(wù)部署。再次，基于感知得到的流量信息和流量模型，對(duì)多時(shí)間尺度上的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流量行為進(jìn)行預(yù)先估計(jì)和推測(cè)。運(yùn)用統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法構(gòu)建預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型，在不同時(shí)間尺度上對(duì)業(yè)務(wù)流量行為的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)、方向和可能的狀態(tài)作出合理的推斷，提高新型可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系下的資源優(yōu)化配置。最后，通過對(duì)不同情形下的網(wǎng)絡(luò)流量異常行為，如DoS攻擊、瞬間流量激增和鏈路失效等，進(jìn)行及時(shí)感知和快速處理，以提高可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的自愈能力和可控可管性。利用時(shí)間序列分析、模式識(shí)別、機(jī)器

44、學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)挖掘等方法分析流量的動(dòng)態(tài)行為特性及其分布，構(gòu)建業(yè)務(wù)流量的異常行為模型。通過面向業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)流量檢測(cè)，可快速感知異常事件，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況和業(yè)務(wù)行為進(jìn)行診斷，從而及時(shí)采取有針對(duì)性的措施來(lái)提高服務(wù)提供能力的穩(wěn)健性。（2）多維感知及智能分析針對(duì)現(xiàn)有信息網(wǎng)絡(luò)由于缺乏感知及智能處理所暴露出的網(wǎng)絡(luò)層和業(yè)務(wù)層跨層資源管理能力弱、網(wǎng)絡(luò)管控能力差、網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)匹配效率低下等問題，擬研究并建立基于智能Agent的多維認(rèn)知體系，探索并形成“業(yè)務(wù)元服務(wù)元能力”模型中的多維感知與適配機(jī)制、方法。通過智能Agent實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)之間的雙向認(rèn)知、元服務(wù)與網(wǎng)絡(luò)元能力的感知與適配、域間邏輯承載能力的認(rèn)知等。本課題擬建立業(yè)

45、務(wù)資源與網(wǎng)絡(luò)資源抽象及映射模型，探索業(yè)務(wù)應(yīng)用的一般規(guī)律和特殊屬性，得出普適的管控模型。研究宏電路的網(wǎng)絡(luò)資源分配機(jī)制以及智能管控模型，進(jìn)一步提高對(duì)信息的基礎(chǔ)傳輸能力，滿足可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的多類型業(yè)務(wù)承載、多態(tài)尋址、可信可管可擴(kuò)展等應(yīng)用需求和目標(biāo)。根據(jù)精細(xì)化流量特性分析，抽象出業(yè)務(wù)流量的關(guān)鍵特征，同時(shí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的特征和狀態(tài)進(jìn)行多維感知，進(jìn)一步通過信息融合、相關(guān)認(rèn)知算法的分析和決策來(lái)完成業(yè)務(wù)聚類，完成業(yè)務(wù)、元服務(wù)與元能力的認(rèn)知計(jì)算和協(xié)同計(jì)算，漸進(jìn)優(yōu)化策略庫(kù)，對(duì)應(yīng)的知識(shí)庫(kù)生成流程如圖4.7所示。策略庫(kù)的內(nèi)容包含從多種業(yè)務(wù)抽象出的各種關(guān)鍵特征集與對(duì)應(yīng)關(guān)鍵元服務(wù)及其參數(shù)集的規(guī)則列表，該策略庫(kù)能有效地指導(dǎo)宏電路

46、及邏輯承載網(wǎng)的構(gòu)建和自適應(yīng)調(diào)整，提高邏輯承載網(wǎng)業(yè)務(wù)適配的有效性及整體性能。在理論研究過程中，結(jié)合模擬仿真，并在驗(yàn)證平臺(tái)上進(jìn)行檢驗(yàn)，不斷對(duì)模型進(jìn)行評(píng)估和修正，最終得出合理有效的模型。圖4.7知識(shí)庫(kù)的生成流程（3）業(yè)務(wù)自適應(yīng)邏輯承載網(wǎng)生成機(jī)理可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)基于業(yè)務(wù)特性，通過構(gòu)建邏輯承載網(wǎng)的方式為業(yè)務(wù)提供自適應(yīng)的承載服務(wù)。邏輯承載網(wǎng)的構(gòu)建機(jī)制就是根據(jù)“業(yè)務(wù)-元服務(wù)-元能力”間的內(nèi)在邏輯關(guān)系，確定業(yè)務(wù)承載所需的網(wǎng)絡(luò)元能力的需求以及物理網(wǎng)絡(luò)資源的需求，并將邏輯承載網(wǎng)的點(diǎn)到點(diǎn)邏輯鏈路映射到物理網(wǎng)絡(luò)的端到端路徑，該映射既要考慮邏輯承載網(wǎng)構(gòu)建的業(yè)務(wù)需求，又需要結(jié)合其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特性及資源的高效利用。此外，

47、為了使得邏輯網(wǎng)構(gòu)建機(jī)制具備擴(kuò)展性，擬借鑒分層路由的思想，將邏輯承載網(wǎng)的構(gòu)建問題分為域內(nèi)構(gòu)建和跨域構(gòu)建兩個(gè)子問題。l 域內(nèi)邏輯承載網(wǎng)構(gòu)建通過對(duì)邏輯承載網(wǎng)的構(gòu)建需求以及對(duì)物理網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知，擬提出基于知識(shí)的域內(nèi)邏輯承載網(wǎng)構(gòu)建機(jī)制，以達(dá)到構(gòu)建的邏輯承載網(wǎng)與業(yè)務(wù)的適配和資源高效利用。為了對(duì)上述目標(biāo)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，在對(duì)域內(nèi)邏輯承載網(wǎng)構(gòu)建機(jī)制進(jìn)行建模前，提出以下三種度量方式：對(duì)于業(yè)務(wù)適配，通過感知機(jī)制獲取路由節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的可用資源，根據(jù)所需構(gòu)建的邏輯承載網(wǎng)的業(yè)務(wù)特性以及智能策略庫(kù)中的知識(shí)，對(duì)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)對(duì)業(yè)務(wù)的適配程度進(jìn)行判定并作出決策，選擇能夠支持同類業(yè)務(wù)的宏電路進(jìn)行傳輸。為了提高物理網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，擬研究負(fù)載均

48、衡及其度量。由于邏輯承載網(wǎng)的動(dòng)態(tài)構(gòu)建和拆除，物理網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)負(fù)載是隨著時(shí)間在變化的，因而導(dǎo)致負(fù)載均衡也是時(shí)變的，我們將研究鏈路帶寬資源占用和時(shí)間資源占用相結(jié)合的二維負(fù)載均衡度量方法。邏輯承載網(wǎng)的構(gòu)建勢(shì)必消耗鏈路、節(jié)點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)資源，因而需要以極小化的邏輯承載網(wǎng)構(gòu)建代價(jià)為目標(biāo)，建立對(duì)所消耗資源的代價(jià)度量。在此基礎(chǔ)上，擬采用網(wǎng)絡(luò)最大流理論、多商品流問題模型、跨層聯(lián)合優(yōu)化、數(shù)學(xué)規(guī)劃等理論與方法，根據(jù)邏輯承載網(wǎng)業(yè)務(wù)需求和物理網(wǎng)絡(luò)可用資源等約束條件，利用多徑映射的思想，建立以業(yè)務(wù)適配度、網(wǎng)絡(luò)二維負(fù)載均衡和構(gòu)建代價(jià)為優(yōu)化目標(biāo)的邏輯承載網(wǎng)構(gòu)建的建模理論與方法。l 跨域邏輯承載網(wǎng)構(gòu)建跨域邏輯承載網(wǎng)的構(gòu)建需要解決以下

49、問題: 1)各個(gè)域代理之間數(shù)據(jù)內(nèi)容的一致性，尤其是具有鄰接關(guān)系的域代理之間的數(shù)據(jù)同步。2）域間服務(wù)能力的抽象，建立由各個(gè)域構(gòu)成的整體網(wǎng)絡(luò)的能力模型。3）分布式協(xié)同策略與機(jī)制。研究并提出分布式協(xié)同策略和機(jī)制以解決同時(shí)構(gòu)建多個(gè)邏輯承載網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生的資源分配沖突問題?？缬蜻壿嫵休d網(wǎng)構(gòu)建的基本過程是域代理先根據(jù)域間拓?fù)溥B接關(guān)系以及用戶的構(gòu)建需求規(guī)劃出該業(yè)務(wù)承載網(wǎng)所覆蓋的域，從而將一個(gè)跨域邏輯承載網(wǎng)構(gòu)建需求分解為若干個(gè)彼此相對(duì)獨(dú)立的域內(nèi)構(gòu)建需求，并將分解后的需求信息分別傳遞給相關(guān)的域代理，再由各個(gè)域代理在本域內(nèi)實(shí)施處理。最后，根據(jù)上述構(gòu)建策略，基于面元能力與點(diǎn)元能力間的適配關(guān)系，在相關(guān)物理節(jié)點(diǎn)上對(duì)要求的點(diǎn)元

50、能力進(jìn)行實(shí)例化，從而形成業(yè)務(wù)自適應(yīng)的邏輯承載網(wǎng)生成機(jī)理，最終支持業(yè)務(wù)的特征和需求。4.2.4 可重構(gòu)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的多態(tài)尋址及路由交換元服務(wù)驅(qū)動(dòng)的多態(tài)尋址及路由交換主要解決由元服務(wù)驅(qū)動(dòng)的，支持多種網(wǎng)絡(luò)體制并存的網(wǎng)絡(luò)尋址及路由交換問題，具體技術(shù)途徑如下：（1）基態(tài)協(xié)議體系尋址與路由機(jī)制基態(tài)協(xié)議是可重構(gòu)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中核心的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)考慮IPv4/v6、NDN等多態(tài)體系協(xié)議的兼容和特化。在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中，IP地址既用于位置標(biāo)識(shí)又用作端點(diǎn)的身份標(biāo)識(shí)，這種雙重身份不僅限制了網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性，也帶來(lái)一些安全問題，基態(tài)協(xié)議的設(shè)計(jì)應(yīng)集成內(nèi)嵌的標(biāo)識(shí)與地址分離的解決方案。此外，隨著業(yè)務(wù)需求逐漸由關(guān)注通信轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)注

51、數(shù)據(jù)內(nèi)容，新的基態(tài)協(xié)議必須能夠有效支持面向數(shù)據(jù)內(nèi)容的尋址與路由。主要研究思路是將身份位置分離作為基態(tài)協(xié)議命名系統(tǒng)的基本技術(shù)路線，并將面向內(nèi)容的思想融入到基態(tài)協(xié)議的路由轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的設(shè)計(jì)中。解決其中內(nèi)容路由帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)膨脹，以及智能多路徑轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)請(qǐng)求的問題。將著重研究路由節(jié)點(diǎn)基于局部信息計(jì)算名字空間和路由路徑的方法，以及數(shù)據(jù)內(nèi)容名字空間結(jié)構(gòu)和路由拓?fù)涞膬?yōu)化，特定屬性確定以及屬性生成方法。（2）多態(tài)協(xié)議的尋址與路由機(jī)制多態(tài)協(xié)議是基于基態(tài)協(xié)議生成的具有多種運(yùn)行形態(tài)的協(xié)議，既可表示為通過基態(tài)協(xié)議特化（Specialization）的不同協(xié)議體系，也可以表示為一種協(xié)議體系的多個(gè)運(yùn)行態(tài)。基態(tài)和多態(tài)協(xié)議的關(guān)系

52、如圖4.8所示。圖 4.8 基態(tài)及多態(tài)協(xié)議體系主要的研究思路是將可重構(gòu)技術(shù)作為網(wǎng)絡(luò)尋址及路由的重要支撐。通過重構(gòu)可將網(wǎng)絡(luò)功能和行為根據(jù)用戶需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)改變，或根據(jù)不同要求在不同協(xié)議體系間或相同協(xié)議體系不同運(yùn)行態(tài)間進(jìn)行切換。通過重構(gòu)可為不同協(xié)議體系形成多個(gè)邏輯承載網(wǎng)，為元服務(wù)的隔離及資源調(diào)配提供基礎(chǔ)。在多態(tài)網(wǎng)絡(luò)尋址路由體系下，IP路由轉(zhuǎn)發(fā)僅在一個(gè)或多個(gè)邏輯承載網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)，物理網(wǎng)絡(luò)上可同時(shí)運(yùn)行多個(gè)不同的協(xié)議體系，以承載網(wǎng)的形式為不同特性的業(yè)務(wù)提供不同的元服務(wù)能力。（3）支持元服務(wù)的交換機(jī)制元服務(wù)在交換層次上是由宏電路支持的。宏電路代表某種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳遞模式的增強(qiáng)，如交換結(jié)構(gòu)對(duì)分組傳遞的低時(shí)延線速轉(zhuǎn)發(fā)保

53、證，高效組播、安全、移動(dòng)等特性的增強(qiáng)。目前大規(guī)模交換結(jié)構(gòu)的主流，都采用結(jié)合了輸入輸出排隊(duì)和每分組時(shí)隙調(diào)度的原理，其瓶頸是中央調(diào)度，且排隊(duì)使得其轉(zhuǎn)發(fā)前等待的時(shí)延沒有保證。交換結(jié)構(gòu)對(duì)組播通常是轉(zhuǎn)化為多個(gè)等待調(diào)度的單播，不能實(shí)現(xiàn)硬件邏輯線速扇出組播。代數(shù)交換以群論中位置換群為模型，系統(tǒng)的描述了多級(jí)互連網(wǎng)絡(luò)（MIN）的模型，考慮作用于整數(shù)1至n上的置換群。類似于群論中常用的循環(huán)標(biāo)記，例如用（321）表示置換,則有(1)3，(2)1，(3)2且(k)k，對(duì)所有k>3。其中數(shù)字表示二進(jìn)制地址，1表示最高位地址，n表示最低位地址。該置換群中的單位元素是整數(shù)1至n映射到自身的映射，記為id。故置換s=（

54、321）導(dǎo)出如下3位二進(jìn)制串中一一對(duì)應(yīng)的映射：如圖4.9所示，即等價(jià)于：圖 4.9 以目標(biāo)地址為參考點(diǎn)的2×2單元級(jí)間位置換交換已經(jīng)證明了在所有可路由的MIN中，分治網(wǎng)絡(luò)具有高度模塊化和布局復(fù)雜度最低的特點(diǎn)，下表列出了部分常見的例子。表4.1 部分分治網(wǎng)絡(luò)的代數(shù)模型描述256×256: id :(87) : (86)(75) :(87):(85)(73)(62)(51) :(87) : (86)(75) : (87) : id ;1024×1024: id :(10 9):(10 9 8) :(6 9 7 10 8): (10 9 ) :(10 5)(9 4)(8

55、 3)(7 2) (6 1): (10 9): (10 9 8) : (6 9 7 10 8): (10 9 ) : id ;4096×4096: id : (12 11) : (12 11 10) : (12 9) (11 8) (10 7): (12 11) : (12 11 10) : (12 6)(11 5)(10 4) (9 3)(8 2)(7 1）: (12 11) : (12 11 10) : (12 9) (11 8) (10 7): (12 11) : (12 11 10) : id; N=64的分治網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖如圖4.10。圖 4.10 64×64分治網(wǎng)

56、絡(luò)及其局部放大圖該類網(wǎng)絡(luò)的自路由過程遵循一個(gè)共同的法則。圖4.11表示出網(wǎng)絡(luò)id:(432):(42)(31):(43):(234)從源地址S1S2S3S4=1011到目標(biāo)地址d1d2d3d4=0101的自路由過程。圖 4.11 自路由過程示意圖為克服其單一路徑的特點(diǎn)，引入了自路由群組集線器2G-to-G，使得其在i.i.d.歸一化負(fù)載的丟包律符合流媒體及視頻各自QoS的要求，如圖4.12所示。圖 4.12 基本模型id:(34):(13)(24):(34):id被G=8群組取代后的結(jié)構(gòu)擬結(jié)合自路由集線器及分治網(wǎng)絡(luò)，支持線速組播的自路由集線器，同時(shí)引入帶可擴(kuò)展的線速優(yōu)先級(jí)分組機(jī)制，目標(biāo)是構(gòu)建一

57、種能夠大規(guī)模擴(kuò)展交換容量，面向元服務(wù)內(nèi)部具有優(yōu)先級(jí)劃分，以及能夠線速支持組播的交換結(jié)構(gòu)。（4）面向多態(tài)的路由交換虛擬化技術(shù)基于虛擬化技術(shù)的多態(tài)路由交換的實(shí)現(xiàn)可具有更好的通用性與統(tǒng)一性，可以為多態(tài)協(xié)議體系中的每個(gè)協(xié)議體系提供獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，減少了多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系聚合時(shí)的接入問題。符合項(xiàng)目總體的“業(yè)務(wù)元服務(wù)元能力”的思想。研究的基本思路是提出三層切分模式的網(wǎng)絡(luò)虛擬化模型，如圖4.13所示。該模型首先利用虛擬化技術(shù)將公共承載網(wǎng)絡(luò)物理資源根據(jù)多態(tài)協(xié)議體系中的不同協(xié)議進(jìn)行切分，為每個(gè)協(xié)議形成獨(dú)立的虛擬設(shè)備；然后在虛擬設(shè)備中按元服務(wù)類型進(jìn)行切分，構(gòu)建多個(gè)基于不同元服務(wù)的邏輯承載網(wǎng)；最后在邏輯承載網(wǎng)中對(duì)資源

58、進(jìn)行虛擬化切分，用于滿足業(yè)務(wù)子網(wǎng)中不同元服務(wù)特征的服務(wù)質(zhì)量保證。圖4.13 三層切分網(wǎng)絡(luò)虛擬化模型元服務(wù)切割針對(duì)每個(gè)元服務(wù)的特征，例如時(shí)延、吞吐量、容錯(cuò)率等特征，為其劃分單獨(dú)的虛擬網(wǎng)絡(luò)，使轉(zhuǎn)發(fā)策略制定無(wú)需兼顧所有的元服務(wù)類型。業(yè)務(wù)切割的主要目的是構(gòu)建差異性的服務(wù)質(zhì)量保證平面，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同業(yè)務(wù)流的資源保證。（5）探索利用網(wǎng)絡(luò)編碼等方法建立高效宏電路樹的組播機(jī)理傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信理論把信息流當(dāng)成管道中流動(dòng)的水，是不可壓縮的，故傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)只是完成存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)功能。網(wǎng)絡(luò)編碼理論的全新突破在于提出網(wǎng)絡(luò)路由交換節(jié)點(diǎn)對(duì)輸入的信息流進(jìn)行編碼后再發(fā)送，可進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)吞吐量，從而達(dá)到網(wǎng)絡(luò)最大流最小割的理論上限。它使得組播協(xié)議及標(biāo)準(zhǔn)的制定有了理論依據(jù)。以圖4.14的蝶型圖為例，考慮具有單位容量、無(wú)時(shí)延無(wú)環(huán)有向圖中，信宿t1和t2能否同時(shí)收到2比特信息？在圖(a)中不編碼，平均吞吐量為1.5比特；在圖(b)，節(jié)點(diǎn)3和4間鏈路可傳送b1與b2的編碼，兩個(gè)信宿通過解碼可以同時(shí)收到b1,b2兩比特信息?？梢姡粋€(gè)簡(jiǎn)單異或操作就提高通信容量1/3，并達(dá)到該網(wǎng)絡(luò)的最大容量。這就是網(wǎng)絡(luò)