未来互联网现状与发展趋势

未来互联网现状与发展趋势王兴伟东北大学提纲未来互联网的由来未来互联网面临的重大挑战未来互联网研发现状关于未来互联网发展的几点思考东北大学未来互联网研发简介未来互联网的由来未来互联网的由来Internet的出现和发展Internet创始于1969年最初是由美国国防部高级研究计划局（DARPA）建设的军用网ARPANET1982年，TCP/IP被DARPA接受并认可1983年，ARPANET被划分为两部分－MILNET（军用）和ARPANET（民用）1988年，由美国国家自然科学基金会（NSF）建立的NSFNET取代ARPANET成为Internet的主干网1989年，ARPANET被撤销，Internet正式从军用转为民用未来互联网的由来Internet的出现和发展当今的Internet规模巨大到2013年6月，全球网民超过24亿，占全球总人口数的1/3以上，发达国家每百人网民比例超过70%到2013年6月，全球活跃网站约6.73亿个仅在中国大陆，到2013年5月，互联网普及率43.6%，网民5.84亿以上，手机网民4.3亿以上，微博用户3.1亿以上，手机微博用户规模2.02亿以上未来互联网的由来根据中国互联网行业“十二五”发展规划网民数超过8亿，普及率超过57%，其中农村网民超过2亿人网页规模超过4000亿个互联网固定宽带接入端口超过3.7亿个城市家庭带宽接入能力基本达到20Mbps以上，同时满足至少2路高清电视和1路高速上网农村家庭带宽接入能力基本达到4Mbps以上，同时满足至少1路标清电视和1路高速上网未来互联网的由来未来互联网的提出现有的Internet基于IPv4用户数量不断增长，新型应用不断涌现用户在地址空间、服务质量（QualityofService,QoS）支持、移动支持以及安全支持等方面提出更高要求促使人们展开对下一代互联网（NextGenerationInternet,NGI)乃至未来互联网（FutureInternet）的研究与开发未来互联网面临的重大挑战未来互联网面临的重大挑战理论落后于工程难题：测量，分析，模型自适应网络缺乏认知能力和智慧网络体系结构缺乏进化能力难以适应上层应用和底层通信技术的飞速发展扩展性联网对象：机机互联→人机物互联→人机物融合网络规模、功能、服务、安全……未来互联网面临的重大挑战高性能更高的传输速率→更高性能的应用服务质量QoS（QualityofService）保证网络QoS控制→用户体验质量QoE（QualityofExperience）保障单播为核心，缺乏对组播等的内在支持可用资源地址IPv4→IPv6频谱未来互联网面临的重大挑战动态性满足移动支持、生存/容错能力、节能等需求安全性安全事件频发确保实体、运行、数据、内容安全确保信息的真实性、机密性和可用性行为可信，事件可追第五维空间——网络空间陆、海、空、天、网领土、领海、领空、领天、领网陆权、海权、空权、天权、网权网络空间可管可控→网络安全可信未来互联网面临的重大挑战高效运行运行低效→绿色节能ICT产业已经是全球第五大耗能产业ICT设备二氧化碳排放已经占全球的2％－2.5％经济性商业模式改变基础网络运营商投资巨大、盈利甚微乃至亏损而增值业务开发商投资少、盈利丰的局面公平合理的多方盈利模式管理体制、流量、内容→版权和隐私美国5％的网民消耗全网50％的带宽，其中的90％是非法下载严密的管理体系和齐全的管理手段→精细管理未来互联网研发现状未来互联网研发现状国外相关研发项目1992年美国提出“信息高速公路”2005年美国启动两项未来互联网研究计划FIND(FutureInternetDesign)满足未来15年社会需求的新型网络GENI(GlobalEnvironmentforNetworkInnovations)崭新的、高安全的、能够连接一切设备的互联网2007年欧盟启动第七科技框架计划（FP7）未来互联网研究和实验（FutureInternetResearchandExperimentation）日本AKARI未来互联网研发现状国外相关研发项目2010年美国启动FIA(FUTUREINTERNETARCHITECTURE)研究计划NamedDataNetworkingMobilityFirstNEBULAcloud-computing-centricnetworkarchitectureXIA(eXpressiveInternetArchitecture)securityissue未来互联网研发现状几个重要的体系结构Data-OrientedNetworkArchitecture(DONA)主要研制者TeemuKoponen,MohitChawla,Byung-GonChun,AndreyErmolinskiy,KyeHyunKim,ScottShenker,IonStoica,……主要研制机构InternationalComputerScienceInstitute(ICSI),HelsinkiInstituteforInformationTechnology(HIIT),UCBerkeley,ComputerScienceDivision,……资助机构NSF,BritishTelecom未来互联网研发现状几个重要的体系结构Data-OrientedNetworkArchitecture(DONA)系统组成示意图未来互联网研发现状几个重要的体系结构Data-OrientedNetworkArchitecture(DONA)主要技术特点扁平结构的命名空间名称具有不可读性和自认证性命名对象为完整的数据对象根据发布者进行路由聚合，形成明确的名称—定位映射采用基于名称的路由方式数据的交付路径与请求路径相反或者直接采用IP连接应用程序同步获得数据对象传输过程依赖IP未来互联网研发现状几个重要的体系结构Data-OrientedNetworkArchitecture(DONA)优点简化的、更可靠的安全模式减少整体延迟、简化整体过程缺点需要额外手段将自认证名称与可读的应用层名称进行绑定缓存受限于转发路径内容的移动性会带来解析处理器中路由状态的更新未来互联网研发现状几个重要的体系结构NamedDataNetworking(NDN)主要研制者VanJacobson,JeffBurke,DeborahEstrin,LixiaZhangBeichuanZhang,GeneTsudik,KimClaffy,DmitriKrioukovDanMassey,ChristosPapadopoulos,TarekAbdelzaherLanWang,PatrickCrowley,EdmundYeh,PaulOhmKatieShilton,ErsinUzun,……未来互联网研发现状几个重要的体系结构NamedDataNetworking(NDN)主要研制机构UniversityofCalifornia,UniversityofArizona,UniversityofCalifornia,UniversityofCalifornia,ColoradoStateUniversity,UniversityofIllinoisUrbana-Champaign,UniversityofMemphis,WashingtonUniversityNortheasternUniversity,UniversityofColoradoUniversityofMaryland,PARC,……资助机构NSF未来互联网研发现状几个重要的体系结构NamedDataNetworking(NDN)系统组成示意图未来互联网研发现状几个重要的体系结构NamedDataNetworking(NDN)主要技术特点分层的命名空间名称具有可读性数据包作为最小命名粒度根据发布者进行路由聚合采用基于名称的路由方式数据交付路径与请求路径相反应用程序同步获得数据对象传输过程部分依赖IP未来互联网研发现状几个重要的体系结构NamedDataNetworking(NDN)优点路由系统的可扩展性（分层命名空间）用户可以评估名称与其实际所需数据的相关性（可读性）请求聚合（PIT）减少整体延迟、简化整体过程缺点需要外部信任源保障名称—数据的完整性缓存受限于转发路径内容的移动性会带来相关路由表的更新并可能破坏名称的前缀聚合未来互联网研发现状几个重要的体系结构Publish-SubscribeInternetTechnology(PURSUIT)主要研制者ArtoKarila,GeorgePolyzos,DirkTrossen,GeorgeParisis,LeandrosTassiulas,MartinLong,StuartPorter,MartinReed,KunYang,PekkaNikander,PetriMähönen,·······未来互联网研发现状几个重要的体系结构Publish-SubscribeInternetTechnology(PURSUIT)主要研制机构AaltoUniversity(Aalto-HIIT),AthensUniversityofEconomicsandBusiness(AUEB),CambridgeUniversity,CentreforResearchandTechnologyHellas(CERTH)CTVC,EssexUniversity,EricssonResearch(LMF)RWTHAachen(RWTH)资助机构EUPF7(EuropeanCommission’sseventhframeworkprogram)未来互联网研发现状几个重要的体系结构Publish-SubscribeInternetTechnology(PURSUIT)系统组成示意图未来互联网研发现状几个重要的体系结构Publish-SubscribeInternetTechnology(PURSUIT)主要技术特点扁平结构的命名空间名称具有不可读性和自认证性命名对象为完整的数据对象根据作用域进行路由聚合，得到明确的名字—定位映射请求的路由采用名称解析的方式数据的交付路由采用源路由方式应用程序通过发布/订阅方式得到对象传输过程依赖IP与PSIRP（Publish-SubscribeInternetRoutingParadigm）未来互联网研发现状几个重要的体系结构Publish-SubscribeInternetTechnology(PURSUIT)优点简化的、更可靠的安全模式提供任意可用对象副本的定位迁移过程简化为路由选择，不需要修改底层的转发缺点需要额外手段将自认证名字与可读的应用层名字进行绑定请求可能被转发到没有接收方的接口上缺乏有效的兴趣聚合方式缓存受限于数据对象的作用域内容的移动性会造成交汇节点处路由状态的更新未来互联网研发现状几个重要的体系结构ScalableandAdaptiveInternetSolutions(SAIL)主要研制者MichaelSoellner,BengtAhlgren,MatteoD.Ambrosio,DominiqueDudkowski,ClaudioImbrenda,DirkKutscher,FabianSchneider,BenoitTremblay,PeterSchoo,ElwynDavies,AndersE.Eriksson,StephenFarrell,HannuFlinck,BrunoKauffmann,GeraldKunzmann,AndersLindgren,IanMarsh