未来网络与物联网[1]

未来网络体系结构研究及其对物联网影响李乐民[e-mail]2010.09.08内容提要1.网络的发展与存在问题2.解决可扩展性的方案2.1名址分离2.2边缘网与骨干网分离3.对物联网影响4.结语1.网络的发展与存在问题为了适应数据等多种业务，网络向分组化发展。传统的电话网（电路交换）不适合突发性业务运用。传统的Internet采用了IP，但是，当初的设计思想与目前情况不适应。当初有下列几点认为网络用户是基本友好的。欠考虑商业应用。欠考虑用户移动性、边缘的多样化。网络不透明，对管理者和用户的可知性差。欠考虑应用的多样性需求。因此，国内外对未来互联网的研究十分重视。由于三网融合，现在常说要研究“未来网络”。在日本，他们说要研究“新一代网络”未来网络也包括传感器网络等。日本AKARI项目AsmalllightinthedarkpointingtothefutureNewGenerationNetworkWhat’s“NewGenerationNetwork”orNWGN?PresentNetworkRevisedNXGNNewGenerationNetwork(NWGN)200520102015PastNetworkNextGenerationNetwork(NXGN)2)modification1)clean-slateExamples:CellPhones2G3G4G?InternetIPv4IPv6IPv?NextGenerationsNewGenerationsAKARI…asmalllightinthedarkpointingtothefuture研究考虑的问题1.可扩展性路由表的扩大2.安全性原地址欺骗，DDoS攻击3.移动性快速切换4.多归宿（Multi-homing)5.业务量工程（TrafficEngineering）2.可扩展性IPv4采用了32比特的地址码，有约40亿个地址码，但是，现在面临地址枯竭的境遇。IPv6采用了128比特的地址码,地址空间比IPv4增加了2的96次方倍。但是，IPv6还存在可扩展性问题，主要是忧虑核心网中路由器的路由表扩大得太快，超过了电子器件的实现能力。即使不超过，电能消耗大也是不利的。IPv6还存在着安全、可控可管等问题。BGP路由器中转发信息表条目数传统的IP地址码既有位置标识的功能，又有身份标识的功能，这会使路由表的条目数增加，影响可扩展性。从压缩路由表的角度，一个用户单位内的IP地址最好由提供商分配，使他们可会聚，合用前缀。但是，换提供商时，用户的IP地址要改，不方便，且易出错。因此，有的用户采用独立的IP地址，会增加路由表的条目数。采用多归宿、流量工程，也会增加条目数。名址分离解决可扩展性的方案之一是采用名址分离。除有利可扩展性外，也有利于解决移动性等。已提出多种方案。其中有：HIP-HostIdentityProtocolLISP等2.1HIP主机标识协议（HIP）方案：在传输层和网络层之间增加了主机标识层。应用层和传输层通信，基于加密的主机标识。IP地址只用于选路。HIP-HostIdentityProtocolThenewHostIdentitylayerIPaddrProcessTransportIPlayerLinklayerIPaddressHostIdentityHostIDTheHostIdentityLayertranslatesHIstoIPaddressessandviceversaIPlayerFragmentationHIP分层功能LinkLayerForwardingIPsecTransportLayerEnd-to-end,HITHop-by-hop,IPaddressHIPMobilityMulti-homingv4/v6bridge2.2LISPHIP要对主机进行更改，主机要有相当的运算能力，这影响HIP的推广应用。Cisco公司提出了LISP（LocatorIdentifierSplitProtocol），不改变主机。而把分离放在边缘网和骨干网连接处。在连接处再采用全球路由地址。LISPEIDEndpointidentifier(您是谁？）RLOCRoutingLocator(您连在网络何处？）分离后，RLOC可有效地会聚。LISP采用了边缘网和骨干网分离的概念。名址映射（Mapping)在名址分离的网络中，需要解决名址映射，是一个新问题。HongbinLuo,YajuanQin,HongkeZhangADHT-BasedIdentifier-to-locatorMappingApproachforaScalableInternetIEEETrans.onParallelandDistributedSystems,20(10),Oct.2009全局位置、局部位置和身份分离Lisp中，边缘网中身份和位置仍合在一起，因此提出再加LocalLocator。成为：GlobalLocator,LocalLocator,andIdentifierSplit但要改变主机。究竟哪种体系结构好，还在研究中。3.对物联网影响3.1物联网的传感器网若在局部地区使用，可用其自己的体系结构（作为边缘网）。例如，6LoWPAN（IPv6overLowpowerWirelessPersonalAreaNetworks）在802.15.4无线网上运行IPv6协议。若要连到骨干网去，需作地址变换。如将来用LISP，则用其连至骨干网的路由器。3.2物联网中要考虑安全功能，可参考HIP。P.Urien,etal.HIP-Tags,anewparadigmfortheInternetofThings.WirelessDays,1stIFIP20083.3ONS（ObjectNamingService，对象名服务）ONS系统主要处理电子产品码与对应的信息服务器地址的映射管理和查询。在未来网络研究中，有一些新的查找方法，例如，名址映射系统、NamedDataNetworking（基于数据名的连网）等，可参考。4.结语未来网络的体系结构是研究热点，物联网的体系结构与其有关，等待我们来研发。谢谢！[e-mail]