未來(lái)網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)課件

未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)研究及其對(duì)物聯(lián)網(wǎng)影響

李樂(lè)民lml@2010.09.08未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)研究及其對(duì)物聯(lián)網(wǎng)影響

李樂(lè)民1內(nèi)容提要1.網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與存在問(wèn)題2.解決可擴(kuò)展性的方案2.1名址分離2.2邊緣網(wǎng)與骨干網(wǎng)分離3.對(duì)物聯(lián)網(wǎng)影響4.結(jié)語(yǔ)內(nèi)容提要1.網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與存在問(wèn)題1.網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與存在問(wèn)題為了適應(yīng)數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)向分組化發(fā)展。傳統(tǒng)的電話(huà)網(wǎng)（電路交換）不適合突發(fā)性業(yè)務(wù)運(yùn)用。傳統(tǒng)的Internet采用了IP，但是，當(dāng)初的設(shè)計(jì)思想與目前情況不適應(yīng)。1.網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與存在問(wèn)題為了適應(yīng)數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)當(dāng)初有下列幾點(diǎn)認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)是基本友好的。欠考慮商業(yè)應(yīng)用。欠考慮用戶(hù)移動(dòng)性、邊緣的多樣化。網(wǎng)絡(luò)不透明，對(duì)管理者和用戶(hù)的可知性差。欠考慮應(yīng)用的多樣性需求。當(dāng)初有下列幾點(diǎn)認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)是基本友好的。因此，國(guó)內(nèi)外對(duì)未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的研究十分重視。由于三網(wǎng)融合，現(xiàn)在常說(shuō)要研究“未來(lái)網(wǎng)絡(luò)”。在日本，他們說(shuō)要研究“新一代網(wǎng)絡(luò)”未來(lái)網(wǎng)絡(luò)也包括傳感器網(wǎng)絡(luò)等。因此，國(guó)內(nèi)外對(duì)未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的研究十分重視。日本

AKARI項(xiàng)目Asmalllightinthedarkpointingtothefuture

NewGenerationNetwork日本AKARI項(xiàng)目What’s“NewGenerationNetwork”orNWGN?PresentNetwork

Revised

NXGNNewGenerationNetwork(NWGN)200520102015PastNetworkNextGeneration

Network(NXGN)2)modification1)clean-slateExamples:

CellPhones>2G>3G>4G?

Internet>IPv4>IPv6>IPv?NextGenerationsNewGenerationsAKARI

…asmalllightinthedarkpointingtothefuture

What’s“NewGenerationNetwork未來(lái)網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)研究考慮的問(wèn)題1.可擴(kuò)展性路由表的擴(kuò)大2.安全性原地址欺騙，DDoS攻擊3.移動(dòng)性快速切換研究考慮的問(wèn)題1.可擴(kuò)展性4.多歸宿（Multi-homing)5.業(yè)務(wù)量工程（TrafficEngineering）4.多歸宿（Multi-homing)2.可擴(kuò)展性IPv4采用了32比特的地址碼，有約40億個(gè)地址碼，但是，現(xiàn)在面臨地址枯竭的境遇。IPv6采用了128比特的地址碼,地址空間比IPv4增加了2的96次方倍。但是，IPv6還存在可擴(kuò)展性問(wèn)題，主要是憂(yōu)慮核心網(wǎng)中路由器的路由表擴(kuò)大得太快，超過(guò)了電子器件的實(shí)現(xiàn)能力。即使不超過(guò)，電能消耗大也是不利的。IPv6還存在著安全、可控可管等問(wèn)題。2.可擴(kuò)展性IPv4采用了32比特的地址碼，有約40億個(gè)地BGP路由器中轉(zhuǎn)發(fā)信息表?xiàng)l目數(shù)BGP路由器中轉(zhuǎn)發(fā)信息表?xiàng)l目數(shù)傳統(tǒng)的IP地址碼既有位置標(biāo)識(shí)的功能，又有身份標(biāo)識(shí)的功能，這會(huì)使路由表的條目數(shù)增加，影響可擴(kuò)展性。從壓縮路由表的角度，一個(gè)用戶(hù)單位內(nèi)的IP地址最好由提供商分配，使他們可會(huì)聚，合用前綴。但是，換提供商時(shí)，用戶(hù)的IP地址要改，不方便，且易出錯(cuò)。因此，有的用戶(hù)采用獨(dú)立的IP地址，會(huì)增加路由表的條目數(shù)。采用多歸宿、流量工程，也會(huì)增加條目數(shù)。傳統(tǒng)的IP地址碼既有位置標(biāo)識(shí)的功能，又有身份標(biāo)識(shí)的功能，這會(huì)名址分離解決可擴(kuò)展性的方案之一是采用名址分離。除有利可擴(kuò)展性外，也有利于解決移動(dòng)性等。已提出多種方案。其中有：HIP-HostIdentityProtocolLISP等名址分離解決可擴(kuò)展性的方案之一是采用名址分離。2.1HIP主機(jī)標(biāo)識(shí)協(xié)議（HIP）方案：

在傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層之間增加了主機(jī)標(biāo)識(shí)層。應(yīng)用層和傳輸層通信，基于加密的主機(jī)標(biāo)識(shí)。IP地址只用于選路。2.1HIP主機(jī)標(biāo)識(shí)協(xié)議（HIP）方案：HIP-HostIdentityProtocolThenewHostIdentitylayerIPaddrProcessTransportIPlayerLinklayerIPaddressHostIdentityHostIDTheHostIdentityLayer

translatesHIstoIP

addressessandvice

versaHIP-HostIdentityProtocolTheIPlayerFragmentationHIP分層功能LinkLayerForwardingIPsecTransportLayerEnd-to-end,HITHop-by-hop,IPaddressHIPMobilityMulti-homingv4/v6bridgeIPlayerFragmentationHIP分層功能2.2LISPHIP要對(duì)主機(jī)進(jìn)行更改，主機(jī)要有相當(dāng)?shù)倪\(yùn)算能力，這影響HIP的推廣應(yīng)用。Cisco公司提出了LISP（LocatorIdentifierSplitProtocol），不改變主機(jī)。而把分離放在邊緣網(wǎng)和骨干網(wǎng)連接處。在連接處再采用全球路由地址。2.2LISPHIP要對(duì)主機(jī)進(jìn)行更改，主機(jī)要有相當(dāng)?shù)倪\(yùn)算LISPEIDEndpointidentifier(您是誰(shuí)？）RLOCRoutingLocator(您連在網(wǎng)絡(luò)何處？）分離后，RLOC可有效地會(huì)聚。LISP采用了邊緣網(wǎng)和骨干網(wǎng)分離的概念。LISPEIDEndpointidentifier名址映射（Mapping)在名址分離的網(wǎng)絡(luò)中，需要解決名址映射，是一個(gè)新問(wèn)題。名址映射（Mapping)在名址分離的網(wǎng)絡(luò)中，需要解決名址映HongbinLuo,YajuanQin,HongkeZhangADHT-BasedIdentifier-to-locatorMappingApproachforaScalableInternetIEEETrans.onParallelandDistributedSystems,20(10),Oct.2009

HongbinLuo,YajuanQin,Hongk全局位置、局部位置和身份分離Lisp中，邊緣網(wǎng)中身份和位置仍合在一起，因此提出再加LocalLocator。成為：GlobalLocator,LocalLocator,andIdentifierSplit但要改變主機(jī)。全局位置、局部位置和身份分離Lisp中，邊緣網(wǎng)中身份和位置仍究竟哪種體系結(jié)構(gòu)好，還在研究中。究竟哪種體系結(jié)構(gòu)好，還在研究中。3.對(duì)物聯(lián)網(wǎng)影響3.1物聯(lián)網(wǎng)的傳感器網(wǎng)若在局部地區(qū)使用，可用其自己的體系結(jié)構(gòu)（作為邊緣網(wǎng)）。

例如，6LoWPAN（IPv6overLowpowerWirelessPersonalAreaNetworks）在802.15.4無(wú)線(xiàn)網(wǎng)上運(yùn)行IPv6協(xié)議。若要連到骨干網(wǎng)去，需作地址變換。如將來(lái)用LISP，則用其連至骨干網(wǎng)的路由器。3.對(duì)物聯(lián)網(wǎng)影響3.1物聯(lián)網(wǎng)的傳感器網(wǎng)若在局部地區(qū)使用3.2物聯(lián)網(wǎng)中要考慮安全功能，可參考HIP。P.Urien,etal.HIP-Tags,anewparadigmfortheInternetofThings.WirelessDays,1stIFIP20083.2物聯(lián)網(wǎng)中要考慮安全功能，可參考HIP。3.3ONS（ObjectNamingService，對(duì)象名服務(wù)）ONS系統(tǒng)主要處理電子產(chǎn)品碼與對(duì)應(yīng)的信息服務(wù)器地址的映射管理和查詢(xún)。在未來(lái)網(wǎng)絡(luò)研究中，有一些新的查找方法，例如，名址映射系統(tǒng)、NamedDataNetworking（基于數(shù)據(jù)名的連網(wǎng)）等，可參考。3.3ONS（ObjectNamingService，4.結(jié)語(yǔ)

未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)是研究熱點(diǎn)，物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)與其有關(guān)，等待我們來(lái)研發(fā)。

4.結(jié)語(yǔ)謝謝！

lml@謝謝！

lml@28未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)研究及其對(duì)物聯(lián)網(wǎng)影響

李樂(lè)民lml@2010.09.08未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)研究及其對(duì)物聯(lián)網(wǎng)影響

李樂(lè)民29內(nèi)容提要1.網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與存在問(wèn)題2.解決可擴(kuò)展性的方案2.1名址分離2.2邊緣網(wǎng)與骨干網(wǎng)分離3.對(duì)物聯(lián)網(wǎng)影響4.結(jié)語(yǔ)內(nèi)容提要1.網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與存在問(wèn)題1.網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與存在問(wèn)題為了適應(yīng)數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)向分組化發(fā)展。傳統(tǒng)的電話(huà)網(wǎng)（電路交換）不適合突發(fā)性業(yè)務(wù)運(yùn)用。傳統(tǒng)的Internet采用了IP，但是，當(dāng)初的設(shè)計(jì)思想與目前情況不適應(yīng)。1.網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與存在問(wèn)題為了適應(yīng)數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)當(dāng)初有下列幾點(diǎn)認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)是基本友好的。欠考慮商業(yè)應(yīng)用。欠考慮用戶(hù)移動(dòng)性、邊緣的多樣化。網(wǎng)絡(luò)不透明，對(duì)管理者和用戶(hù)的可知性差。欠考慮應(yīng)用的多樣性需求。當(dāng)初有下列幾點(diǎn)認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)是基本友好的。因此，國(guó)內(nèi)外對(duì)未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的研究十分重視。由于三網(wǎng)融合，現(xiàn)在常說(shuō)要研究“未來(lái)網(wǎng)絡(luò)”。在日本，他們說(shuō)要研究“新一代網(wǎng)絡(luò)”未來(lái)網(wǎng)絡(luò)也包括傳感器網(wǎng)絡(luò)等。因此，國(guó)內(nèi)外對(duì)未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的研究十分重視。日本

AKARI項(xiàng)目Asmalllightinthedarkpointingtothefuture

NewGenerationNetwork日本AKARI項(xiàng)目What’s“NewGenerationNetwork”orNWGN?PresentNetwork

Revised

NXGNNewGenerationNetwork(NWGN)200520102015PastNetworkNextGeneration

Network(NXGN)2)modification1)clean-slateExamples:

CellPhones>2G>3G>4G?

Internet>IPv4>IPv6>IPv?NextGenerationsNewGenerationsAKARI

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What’s“NewGenerationNetwork未來(lái)網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)研究考慮的問(wèn)題1.可擴(kuò)展性路由表的擴(kuò)大2.安全性原地址欺騙，DDoS攻擊3.移動(dòng)性快速切換研究考慮的問(wèn)題1.可擴(kuò)展性4.多歸宿（Multi-homing)5.業(yè)務(wù)量工程（TrafficEngineering）4.多歸宿（Multi-homing)2.可擴(kuò)展性IPv4采用了32比特的地址碼，有約40億個(gè)地址碼，但是，現(xiàn)在面臨地址枯竭的境遇。IPv6采用了128比特的地址碼,地址空間比IPv4增加了2的96次方倍。但是，IPv6還存在可擴(kuò)展性問(wèn)題，主要是憂(yōu)慮核心網(wǎng)中路由器的路由表擴(kuò)大得太快，超過(guò)了電子器件的實(shí)現(xiàn)能力。即使不超過(guò)，電能消耗大也是不利的。IPv6還存在著安全、可控可管等問(wèn)題。2.可擴(kuò)展性IPv4采用了32比特的地址碼，有約40億個(gè)地BGP路由器中轉(zhuǎn)發(fā)信息表?xiàng)l目數(shù)BGP路由器中轉(zhuǎn)發(fā)信息表?xiàng)l目數(shù)傳統(tǒng)的IP地址碼既有位置標(biāo)識(shí)的功能，又有身份標(biāo)識(shí)的功能，這會(huì)使路由表的條目數(shù)增加，影響可擴(kuò)展性。從壓縮路由表的角度，一個(gè)用戶(hù)單位內(nèi)的IP地址最好由提供商分配，使他們可會(huì)聚，合用前綴。但是，換提供商時(shí)，用戶(hù)的IP地址要改，不方便，且易出錯(cuò)。因此，有的用戶(hù)采用獨(dú)立的IP地址，會(huì)增加路由表的條目數(shù)。采用多歸宿、流量工程，也會(huì)增加條目數(shù)。傳統(tǒng)的IP地址碼既有位置標(biāo)識(shí)的功能，又有身份標(biāo)識(shí)的功能，這會(huì)名址分離解決可擴(kuò)展性的方案之一是采用名址分離。除有利可擴(kuò)展性外，也有利于解決移動(dòng)性等。已提出多種方案。其中有：HIP-HostIdentityProtocolLISP等名址分離解決可擴(kuò)展性的方案之一是采用名址分離。2.1HIP主機(jī)標(biāo)識(shí)協(xié)議（HIP）方案：

在傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層之間增加了主機(jī)標(biāo)識(shí)層。應(yīng)用層和傳輸層通信，基于加密的主機(jī)標(biāo)識(shí)。IP地址只用于選路。2.1HIP主機(jī)標(biāo)識(shí)協(xié)議（HIP）方案：HIP-HostIdentityProtocolThenewHostIdentitylayerIPaddrProcessTransportIPlayerLinklayerIPaddressHostIdentityHostIDTheHostIdentityLayer

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versaHIP-HostIdentityProtocolTheIPlayerFragmentationHIP分層功能LinkLayerForwardingIPsecTransportLayerEnd-to-end,HITHop-by-hop,IPaddressHIPMobilityMulti-homingv4/v6bridgeIPlayerFragmentationHIP分層功能2.2LISPHIP要對(duì)主機(jī)進(jìn)行更改，主機(jī)要有相當(dāng)?shù)倪\(yùn)算能力，這影響HIP的推廣應(yīng)用。Cisco公司提出了LISP（LocatorIdentifierSplitProtocol），不改變主機(jī)。而把分離放在邊緣網(wǎng)和骨干網(wǎng)連接處。在連接處再采用全球路由地址。2.2LISPHIP要對(duì)主機(jī)進(jìn)行更改，主機(jī)要有相當(dāng)?shù)倪\(yùn)算LISPEIDEndpointidentifier(您是誰(shuí)？）RLOCRoutingLocator(您連在網(wǎng)絡(luò)何處？）分離后，RLOC可有效地會(huì)聚。LISP采用了邊緣網(wǎng)和骨干網(wǎng)分離的概念。LISPEIDEndpointidentifier名址映射（Mapping)在名址分離的網(wǎng)絡(luò)中，需要解決名址映射，是一個(gè)新問(wèn)題。名址映射（Mapping)在名址分離的網(wǎng)絡(luò)中，需要解決名址映HongbinLuo,YajuanQin,HongkeZhangADHT-BasedIdentifier-to-locatorMappingApproachforaScalableInternetIEEETrans.onParallelandDistributedSystems,20(10),Oct.2009

HongbinLuo,YajuanQin,Hongk全局位置、局部位置和身份分離Lisp中，邊緣網(wǎng)中身份和位置仍合在一起，因此提出再加LocalLocator。成為：GlobalLocator,LocalLocator,andIdentifierSplit但要改變主機(jī)。全局位置、