注册 登录  
 加关注
   显示下一条  |  关闭
温馨提示!由于新浪微博认证机制调整,您的新浪微博帐号绑定已过期,请重新绑定!立即重新绑定新浪微博》  |  关闭

国际智慧学会创新智慧研究会的博客

智慧学,未来网络信息中心,ipv9,HKFNIC

 
 
 

日志

 
 

全新设计和互通性: 中国IPv9研究中的未来网络实验  

2009-07-17 13:18:44|  分类: 合作发表 |  标签: |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |

全新设计和互通性: 中国IPv9研究中的未来网络实验

 

作者: 谢建平、张庆松、钟伟等

2009-03-15

 [2009年6月,中国专家在ISO/IEC未来网络会议上发表了关于未来网络与旧网络兼容问题的技术报告,受到了与会各国专家的好评。相关情况见:《十进制网络标准工作组参加ISO/IEC未来网络东京会议成果介绍》。本文是原英文稿的中文翻译稿。IPV9的技术内容将逐步向外界公布]


1.    介绍

 

       这份文件是一个中国专家撰写的技术研究报告,递交到ISO/IEC JTC1 SC6关于未来网络标准化的WG7东京会议上进行讨论。

       ISO/IEC的未来网络研究正在采用寻找全新框架的设计方法,创建一个可以满足2020年及以后长期时间内使用的新型网络。然而,关于这个设计方法还有一些疑虑。互通性是其中一个主要的问题。人们担心,如果以全新框架方法设计的未来网络不能向后兼容老一代的IPv4网络,则可能导致旧网络的重建并花费巨大成本来建立新网络。全新的方法和互通性的需求之间的冲突是未来网络研究中的主要障碍。如果这个问题不解决,发展未来网络将是一个缓慢而艰难的工作。

       本文的目的在于试图减少一部分对互通性问题的关注。我们将提供理论分析,并仔细研究关于全新的设计是否能够解决互通性冲突问题,和未来网络如何解决向后兼容但同时又能享受全新框架设计所带来的种种益处。作为一个具有典型第三代特征的新型网络研究项目,IPv9在中国已经做出了一个成功的工程示范来支持这个观点。

 

2.    从渐进到全新设计

 

       以全新设计方法重建IP网络(包括因特网)的想法大约在10年前就出现了。当中国正在悄然进行未来网络全新的研究时(中国信息产业部的十进制网络标准工作组于2001年成立),西方科学家也正在思考和探讨这个方法。只不过他们使用的术语是“新架构”,而不是“全新设计”。[1]

       在世纪之交,这种新出现的革命力量还是很微弱,很孤立的。主导地位还被“渐进”的主张占据着。未来网络技术发展的主要推动者,例如美国国家科学基金会,IETFITU-T都在致力于维护旧有结构的完整性,进行着短期需求和逐步改进方面的研究。这种保守的态度导致了IPv6(由IETF提出)的出现和其衍生的下一代网络(NGN)。

       然而,时间不用太久,技术专家们就开始对IPv6表示不满。第二代(也称为下一代)互联网协议带来了一些好处,比如更多的IP地址,但是仍然具有绝大多数旧式互联网(IPV4)存在的结构问题。越来越多人看到了飞速发展的科学技术与IPv4-IPv6性能不足之间的冲突,意识到没有一个结构上重新设计的网络是无法满足将来需求的。

       但是,保持旧有体系的力量仍然很强,因此全新的设计方法需要通过一些特别的方式来取得主流的地位。颠覆性技术的出现推动了这种改变。[2]

       2004年,中国宣布使用全新体系设计,命名为IPv9的十进制新网络协议开发成功。这是一个重大的突破。这意味着新一代(第三代)全新因特网/网络的设计已经不再是一个理论设想,而是现实的工程。这也意味着如果发达国家坚持保守的渐进策略的话,其他发展中国家例如中国,就可能在一代网络的竞赛中取得领先。因为他们适应一个全新体系的网络的负担比较小。

       中国IPv9的成功宣告了渐进式网络技术开发路线的中止,并且加快了向革命性方法的转换。在20057月,在中国IPv9宣布成功的第二年,美国NSF突然宣布建立GFNI项目进行新一代网络全新设计的研究工作。在2006年,美国国家科学基金会又宣布了新的FIND项目,旨在研究新一代互联网的需求。[3]

       美国的一系列行动为其他国际力量进入新的互联网结构设计工作打开了大门,而在这之前这些工作仅限于美国的IETF等机构。在20074月,ISO/IEC JTC1 SC6通过了一项决议,开始开展未来网络的研究工作,并在200710月的巴黎举行了第一次未来网络会议。2008年,350名欧洲科学家宣布了Bled宣言,呼吁欧洲政府全力支持开展网络重新设计工作。ITU还将SG13从下一代网络改名为“未来网络(包括移动和下一代网络)”。[4]

       所有这些事件都清楚地表明,从2008年起,在世界范围内,未来网络全新的设计已经成为主流趋势。未来网络研究战略已经发生了改变,从短期的、保守的、渐进的、零碎的修补转向了大胆的、长期的、面向需求的、革命性的和基本结构上的改变。

 

3, 如何解决互通性的问题仍然存在

 

       尽管网络研究正在朝着全新设计方法的方向前进,但互通性方面的问题仍然存在。互通性问题已经成为全新概念网络研究向前推进的主要障碍之一。人们看到了互联网快速发展的好处。但有人担心,新的颠覆性的科技或者根本体系结构的改变将会导致现有网络毁灭和全球网络系统的解体。有人担心,全新设计的网络与旧网络不匹配(不能向后兼容)。还有人担心,如果向后兼容行不通,全球电信公司在旧网络中的投资将失去价值。这也就是ITU-T一直在支持渐进式的以IPV6为基础的NGN(下一代网络)方式的原因之一。

       即使全新设计现在已经成为主流概念,但对互通性问题的担忧也没有减弱。此外,一些关于全新设计的报告加剧了这种担心。例如,斯坦福大学在2006年的一份白皮书中声明:

我们认为我们不能够而且不应该继续依赖于经常坏掉,经常中断,行为不可预测,带有恶意的(和无保户的)用户猖獗的网络。 …… 我们认为通过传统的逐步改善和向后兼容式的理论和相关网络研究,互联网的缺点不会得到解决。新采用的计划应该着重于非传统的,大胆的和长期的研究,来尝试打破网络目前网络的僵化”[5]

在上述的声明中,它给人一种印象,即旧的渐进的方法是向后兼容的,而新的方法会有所不同。此外,美国GENI项目的一份研究报告更加明确地说明新网络研究根本不重视向后兼容这个问题在考虑未来网络的架构时,我们应该忽略现有互联网向后兼容的问题,而是从分析现有旧体系设计的长处与短处中获得有益的经验。[6]

       这份声明中指出,未来网络的发展中甚至没有考虑向后兼容的问题。旧网络和新一代未来网络之间的互通性问题肯定会得到关注。

       这种关注将继续妨碍全新设计未来网络研究获得更多支持。在中国,我们也会经常遇到这类问题。一些政策制订者态度坚定地表示,如果向后兼容的问题没有解决的话,电信运营商将很难被说服参与到新网络的研究中。

       ISO/IEC未来网络项目认识到这个问题的重要性并试图减少对互通性问题的关注。在讨论未来网络项目的任务说明草案时,SC6同意法国国家成员体代表 Valerie Barnole的建议,增加了一句说明:“未来网络研究不会对现有网络带来损害”。

       这种“无意伤害”的姿态可能会对减小对未来网络的反对阻力有些帮助。然而,要解决这个问题,必须要做更多工作。

       在思考这个问题一段时间后,我们确信有些有用的方法可以解决互通性问题。

       首先,我们(作为未来网络的开发人员)应该认识到,互通性是一个真正应该被关注的问题。问题真实存在,已经阻挡了未来网络发展的道路。问题不会凭空消失,所以我们必须有所作为。

       第二,我们需要认真谨慎地考虑这个问题,而不是“无视向后兼容”。我们应该说,我们将密切关注这个问题并尽力解决。

       第三,除了说明无意损害旧网络,我们必须解释将如何避免互通性冲突。

第四,全新设计和向后兼容是一个复杂的问题。我们应该彻底研究这个问题,避免简单化的声明,采取大胆的做法来解决互通性方面的问题。

第五,我们必须坚持而且说明,因为循序渐进的方法已经不再是一个有效的方法,我们必须坚持新的全新的设计。

第六,我们应该避免陷入那种困境,即必须在向后兼容或者全新设计这两个中间做一选择。相反的,我们应该找到平衡和协调这两个矛盾的方法。

       第七,我们要说服人们,全新的设计不意味着破坏旧网络或者与旧网络不兼容。这两种网络(旧的网络和新的全新设计的未来网络)可以共存并相互协调。

       第八,我们发现,对互通性的关注的部分原因是因为某些对全新设计的误解。如果充分的解释全新设计的意义,这些关注将会减少很多。

       第九,除了理论分析,我们应该告诉人们两个网络是如何和平共处,实现无缝连接的。

从中国IPv9研究和可行系统的部署来看,我们完全有信心可以让这两个网络共存互通。

 

4.    并非摧毁和重建的循环

 

       当人们听到全新设计,他们会立即想到建筑上的摧毁和重建模式。这种破坏和重建的情况常见于建筑上。为了在一处地点重新建立一个高层建筑,必须彻底摧毁原址上旧的贫民窟才能继续开始工作。

全新的做法意味着设计和建立一个从零开始的系统。但是有人以为,现有网络已经存在,如果发生网络革命,现有网络将被关闭或摧毁,以腾出空间给新的网络,完成全新的框架建设。

        但是,这种“破坏和重建”的设想只是一种可能性。另一种可能性是,全新的建筑在另外的地址上建设,因而不会破坏任何东西。我们称之为“平行高速公路法”。

如果我们将旧网络比喻成一个古老的乡村道路,过于狭窄,完全不能适应现代汽车的高速度要求。最简单的方法不是破坏它或者进行徒劳的渐进性改良,而是在旁边空地上重新建立一条新的高速公路来连通它。新的公路将会根据现代化的交通需要来设计,通过使用桥梁、劈山、隧道等技术来避免急转弯的情况,允许高速通行。

因为这条高速公路是建立在开放地域的,所以它是全新的设计。公路不损害、不破坏老路,因为它们是平行的道路系统。这条公路也将与旧路相连,因为通过立交桥和连接道路的设计,可以允许车辆从一条道路系统转到另一个道路系统。新高速公路将带来很多好处,包括允许车辆以每小时70英里的速度行驶。这两条平行的道路也将执行不同的功能。例如慢车(如拖拉机、马车等)将只能运行在乡间小路上,不允许驶上高速。

未来网络可能是一个未来网络高速公路。我们采用全新的设计方式可以在旧网络旁建立一个平行的网络而不去破坏新网络。新网络可以从两台计算机之间的专用线开始,加入越来越多的电脑。然后将这个网络的规模扩大,最后形成一个完整的国家乃至全球网络系统。在该系统中测试和实验所有全新的设计理念,最后建立一个与旧系统一样的网络系统。

新的网络会造成旧的网络荒废么?我们的答案是不太可能。从交通的例子我们可以看到,即使新的高速公路建成了,旧路仍然会被经常使用。有时,车辆为了避免交通堵塞会使用老路。老路也有一些好处,你在高速公路上驾驶数英里才能找到出口,而在老路上很容易就可以找到。网络也是如此。旧网络也有一些好处。尽管新的网络将带来巨大的好处和利益,但旧的网络不会因为它而过时,这两个网络将会互相调整。

这种并行网络的方式不是理论假说,未来网络的主要研究项目正在朝这个方向开展。举个例子,当中国正在开展IPv9技术研究的时候,就在上海市长宁区建设了一个超过30公里的专用光纤网络。全新的概念如IPv9协议和数字域名系统等,都在这个试验网络中进行研究。在美国,国家科学基金会设立了GENI项目,作为未来网络研究的平台。这个平台很可能将是与旧网络平行的美国新一代网络的核心结构。

因此,在未来,当我们面临新网络是否会破坏旧网络这一问题时,我们应该解释说,全新设计意味着新概念和新结构,但不是为了拆掉旧网络。新网络将会逐步建设,成为一个与旧网络共存的平行系统。这两个系统会相互补充,新系统不会是一个封闭的系统,将包含旧网络。新网络将为在新网络内运行的各种有利条件,但也允许同旧网络之间的信息互通。

 

5.    如何实现向后兼容

 

理论上看,平行的情况是合理的。但是人们希望看到,具体的实践来证明共存的可行性和新旧系统间是可以进行交流的,以解决他们对互通性的疑虑。在这方面,中国IPv9项目做出了重大的贡献。

中国IPv9系统是一个典型的全新设计项目。其不仅改变了地址结构,还改变了域名结构,省略了域名解析过程,并采用了革命性的纯数字十进制域名结构。除了这些寻址和命名配置的改变,其他系统如协议和路由等都会发生根本性的改变。例如,使用十进制域名系统,复杂的名称-地址翻译进程将会过时,网络速度将大大提高。

中国IPv9不但创造了一个全新的第三代网络系统,而且成功的实现了与旧网络之间的互通。因此,中国国IPv9网络是第一个能与旧网络共存的第三代网络。

IPv9路由器包含了两种类型的路由机制(开关堆栈),根据信息类型标识符的信息可以转换。当收到信息时,机器读取报头和标识符,确定是旧网络(IPv4)还是新网络(IPv9)的信息。IPv4格式的信息将经由IPv4路由送到旧网络,IPv9格式的信息将经由IPv9路由送到新网络。

IPv9还解决了旧网络和新设计的网络之间的信息交换问题。从IPv4传送信息到IPv9将不会有什么问题,因为它是兼容IPv4的(包括处理IPv4协议和新的IPv9协议的机制)。发送IPv9信息到IPv4网络也能实现,因为IPv9报文可以转换成IPv4格式,进入旧网络中传输。

使用这两种方法(两个开关路由器的设计和报文类型转换),IPv9已经成功实现新旧网络系统之间的报文无缝传输。现在在上海的IPv9站点已经开始进行商业方面应用。旧网络和新的全新设计的第三代网络之间的共存已经不再是神话,而是一个现实。

(一些图示省略)

有人会担心IPv9IPv4之间的转换或其他问题可能会导致两个网络之间新的瓶颈。但是我们相信这不会是一个大问题。在通向IPv4的出口上,速度将会有些许下降,就像汽车在高速公路的连接处会放慢速度一样。不过,在纯IPv9网络中还是可以享受全新设计带来的高速。

 

6.    互通性的展望

 

       互通性有两个方面,向后兼容和向前兼容。前者讨论过并且解决了,而向前兼容是仍然需要关注。

       向前兼容意味着正在进行的开发项目或者技术之间的互通性需求将来会增加。过去,网络发展和维护组织例如ICANNIETF可以确定兼容性的解决方案。在未来网络中,向前兼容是不确定的,这是一个棘手问题需要解决。

       直到2008年止,在世界各地已经有很多未来网络研究项目,中国、美国、韩国、欧洲和国际标准化组织都参与了未来网络的研究。在欧洲,一些会员国已经开始了自己的未来网络倡议,这也造成了混乱的局面。

       在未来几年内,我们可能会看到大量的原型未来网络的出现。由于这些网络都是全新的设计,没有一个共同规则来约束,难免会出现网络之间不兼容的情况。没有人知道将来会发生什么。世界将被分割成几个完整的网络么?就像发生在3G(在欧洲的WCDMA,在美国的CDWM2000和在中国的SCDMA)上面的情况一样。或者,将有一个技术成为主宰世界的赢家,并将全球网络集成为一个系统?那这个技术又是如何出现的呢?

       现在的问题是,在各种网络建立运行和测试很长一段时间之前,难以看清楚哪个系统最好,最后的冠军是谁。当最后做出结论的时候,该网络肯定已经建立完成,很难加入别的网络了。这样的话,全球网络将被分成几个区域,这似乎是不可避免的。如何实现这些网络之间的互操作性?这是一个很难回答的问题。

       一种可能是找到一个共同认可的地点,来协调整合各地的网络技术,将其纳入国际标准。ISO/IEC将是一个理想的地方。它已经开始研究未来网络,没有投资负担,并且已经适应了全新的方法。它已经与ITU-T合作了。此外,ISO/IEC拥有众多基于国际组织的国家机构成员,我们知道国家意志和实力支持将在第三代网络中发挥重要影响。

       另一方面,IETF不是协调第三代标准的合适地方。IETF是致力于维护旧架构的,全新设计超出了IETF的范围。此外,IETF是以个人为主题的志愿者组织。下一代网络将主要是由政府推动的项目。政府不大可能将自己主导制订的新网络技术交到IETF那样的团体来进行国际标准化。。

       因此,第三代网络在向前兼容性和互通性方面存在着不确定因素。然而这些问题并不妨碍具体第三代技术的研究,也不会阻止各个国家投入巨资进行开发,因为第三代技术已经是一个对未来发展至关重要的领域。全新设计的网络带来的利益是巨大的,将在这个领域大大提高一个国家的威望和竞争力,使其处于科技领先地位。决策者会努力去获取全新网络所带来的巨大和深远利益,至于未来的前向兼容问题将会是第二位的,到一定的时期才可以考虑解决。

 

结论:

 

       对互通性问题的疑虑是没有必要的。全新设计的新一代网络(包括未来互联网)将带来巨大的利益。全新框架不意味着不兼容旧网络,新网络将是一个与旧网络共存的平行网络。这两个不同的网络提供不同的服务。IPv9已经建立了第一个与旧系统共存和沟通的系统,一个全新设计的IPv9系统。

       关于向前兼容问题(互通各种新兴第三代区域网络),国际标准组织,如ISO/IEC的未来网络研究项目,应该以协调规范全球第三代网络标准,以形成既有各体系竞争以促进创新,又能有统一的规范以互相兼容的全球性第三代网络体系为自己的目标。

 

 

参考资料:



[1] Robert Braden, David Clark, Scott Shenker, and John Wroclawski: Developing a next-Generation Internet Architecture, July 15, 2000.

[2] Dipankar Raychaudhuri: New Architectures and Disruptive Technologies for the Future Internet: The Wireless, Mobile and Sensor Network Perspective, August 2005

[3] www.nets-find.net

[4] ITU-T Study Group 13, Study Period 2005-2008 and 2009-2012.

[5] Nick McKeown and Bernd Girod, eds. Clean-Slate Design for the Internet A Research Program at Stanford, Whitepaper, April 18, 2006.

[6] Steven M. Bellovin, etc.: A Clean-Slate Design for the Next-Generation Secure Internet, GENI report, July 2005.

7China's New Generation Of Ipv9 Network Technology Ready, linuxreviews.org/news/2004/07/03_china_ipv9

8Future Internet Assembly“Bled Declaration” http://www.future-internet.eu/publications/bled-declaration.html

9IETF mission statement.

 

  评论这张
 
阅读(770)| 评论(0)
推荐 转载

历史上的今天

在LOFTER的更多文章

评论

<#--最新日志,群博日志--> <#--推荐日志--> <#--引用记录--> <#--博主推荐--> <#--随机阅读--> <#--首页推荐--> <#--历史上的今天--> <#--被推荐日志--> <#--上一篇,下一篇--> <#-- 热度 --> <#-- 网易新闻广告 --> <#--右边模块结构--> <#--评论模块结构--> <#--引用模块结构--> <#--博主发起的投票-->
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

页脚

网易公司版权所有 ©1997-2017