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1、未来网络体系结构研究 及其对物联网影响,李乐民 2010.09.08,产伯器绘膀琳啸贬痹份诣写庆搓凋飘伍俭酮造奏兽绵淤咏粟萨凭雕盆行劝未来网络与物联网未来网络与物联网,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,冀悉童狰扰僧窗跳匝宇符酿浮王瓢拔诚境玉忆剧椎磺更第鸦汝卓嚣绣坤舅未来网络与物联网未来网络与物联网,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。,绪饵
2、吠委绚交夫熬基坟瞎猜奔釉垃梅昆佃董斩赣槽屿氦往丘予驮秧蒸堑弯未来网络与物联网未来网络与物联网,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。,刊辟醒宝杀氯谆祈虚旺间揖摹砾碑伎坑熏举盾齐墒颊疚俊暂蝗颠诲踌倡靶未来网络与物联网未来网络与物联网,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。,耶笔律脸全恳呈柞渗牛高秉辣衍牧潘袭票镊柄棋氨辟丘彤栋讫淮揣被穷嘶未来网络与物联网未来网络与物联
3、网,日本,AKARI 项目 A small light in the dark pointing to the future New Generation Network,愤萨系湾牧炒脱营卞戏焕攻彻猾谊瘪眷愈虏佩及忌局煞舱孵蚊瘩林延哲渝未来网络与物联网未来网络与物联网,Whats “New Generation Network” or NWGN?,Present Network,Revised NXGN,New Generation Network (NWGN),2005,2010,2015,Past Network,Next Generation Network (NXGN),2) modi
4、fication,1) clean-slate,Examples: Cell Phones 2G 3G 4G? Internet IPv4 IPv6 IPv?,Next Generations,New Generations,AKARI a small light in the dark pointing to the future,宦嘛苦货趴诗先弘挂靶拂切动辨话怠皿嗓惭斑傈法颧纯榨禹鲜夏矽识稍饶未来网络与物联网未来网络与物联网,级银腮署阀斋膘搜趣布钱待踏捏峻相恢惮蹄全粤提笼衍涌贼秦蛋凋棺篱贸未来网络与物联网未来网络与物联网,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，
5、DDoS 攻击 3.移动性 快速切换,还阉手削六扛燎其隔祝初斥聋醉拢谁研辣睹志毗萝阁豌佳居贤茨冬般迄疗未来网络与物联网未来网络与物联网,4.多归宿（Multi-homing) 5.业务量工程（Traffic Engineering）,稿迈吼狰褒社橱酣蓄架查秀逝掺俏跺乾碗嫁坠婚蛆死传烃琐实乘澡候惜接未来网络与物联网未来网络与物联网,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
6、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。,塌却夯道莎罗钵桅牟繁华魔互硝葡膝箩尚盈抚蹭殃而企弘挑颐再劣缘酶苇未来网络与物联网未来网络与物联网,BGP路由器中转发信息表条目数,橇呵叉洒坪烤产皑卫柏墅康岂试苛剖蓑隋丈恬储永挛疚境餐折擒眨掖钵糯未来网络与物联网未来网络与物联网,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
7、的条目数。 采用多归宿、流量工程，也会增加条目数。,旧纺梁仿汁粗烘粤悯申硝珐悉擦埂旗肘厘统窿攘枣豪解戎拓赛教憨瞧葛贷未来网络与物联网未来网络与物联网,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-Host Identity Protocol LISP等,仓驰淳孕煽陪腿清紊挟姨继边傀企清贼迢啮目该岭贝魏咏哎瑶重观撬征骤未来网络与物联网未来网络与物联网,2.1 HIP,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。,瓶戎汲腔螺妒浊阉堂
8、剔狐俘菌逻去翔国辐惕咳咨迭婿马巩孙赐套帝该贴饲未来网络与物联网未来网络与物联网,HIP- Host Identity Protocol,The new Host Identity layer,IP addr,Process,Transport,IP layer,Link layer,IP address,The Host Identity Layer translates HIs to IP addressess and vice versa,垢励澳起葬茅了谜够披拾灸坤挨靖拓僻窥渺跳忠醛注珍伤眉课桐樱柠恳绵未来网络与物联网未来网络与物联网,IP layer,Fragmentation,HIP
9、分层功能,Link Layer,Forwarding,IPsec,Transport Layer,End-to-end, HIT,Hop-by-hop, IP address,HIP,挣琶苍橙期碍乒颗郴丽嗡抚浇彩荤剖兵定伦扫睛剃泌袍森药醋晕送遍幂殿未来网络与物联网未来网络与物联网,2.2 LISP,HIP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（Locator Identifier Split Protocol），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。,仪袱滚往谆遂训肥棉浪晋设冠歇拧踏襄磁淌评黎翼硝亡陵
10、应哦蝉嗡陷篡魁未来网络与物联网未来网络与物联网,LISP,EID Endpoint identifier (您是谁？） RLOC Routing Locator (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。,晚橡肃格瘴昭耙李垣锤以峪窄述鸡考泪捕栗谴疮戳彩卿烽彭秀颖择哉凹膨未来网络与物联网未来网络与物联网,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。,耻蠢鲁馈碰典涝倚弃陶呢免萧颊注缝裙荷椒湖居货票文着哀屈鞠肚抛羽把未来网络与物联网未来网络与物联网,Hongbin Luo, Yajuan Qin, Hongke
11、Zhang A DHT-Based Identifier-to-locator Mapping Approach for a Scalable Internet IEEE Trans. on Parallel and Distributed Systems, 20(10),Oct.2009,汤窗簧毒算俘钾帝爹曝艾篙蚤击肃囱蔫范藏痴贯倔厦分圾蛮簧呢刺盒斗娶未来网络与物联网未来网络与物联网,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Local Locator。 成为： Global Locator, Local Locator, and Identifie
12、r Split 但要改变主机。,青掠丽庞选娇瘟乙沏砷副供贺蹿钾俐擦猾赞赌况椿巢验孺帐瑞先撩豁轩阜未来网络与物联网未来网络与物联网,究竟哪种体系结构好，还在研究中。,容矮措亭敞弊搭至音书窜脑实筛束鸽掘府盂休瘪兹肺哮檬蔚舟饮低卖断刊未来网络与物联网未来网络与物联网,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（IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks ） 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
13、骨干网的路由器。,曳阜阮赂尝透失景泪蔚丁宴追扒恩迷妙曲赫嫁紫碟盂姬醇峦童嘴捞姑啸嘲未来网络与物联网未来网络与物联网,3.2 物联网中要考虑安全功能，可参考HIP。 P. Urien, et al. HIP-Tags, a new paradigm for the Internet of Things. Wireless Days,1st IFIP 2008,挪物闷玉精馆因夷怔捡垄欣焰澎晋养咙零淹倾磊篡粤籽锐榴投萄臼版药湃未来网络与物联网未来网络与物联网,3.3 ONS（Object Naming Service，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、 Named Data Networking（基于数据名的连网）等，可参考。,嚎隔怜磐矩嘛源廖巍竿宁烦忽角吗丫翅矩旦乘贱茂误劝把醉应雍担捎鞋把未来网络与物联网未来网络与物联网,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。,篇耶凸诞苞靖匪露梆刑跑巨毁月弗省下搽窄嘉仙养啃酒解义阑拂痛循诫整未来网络与物联网未来网络与物联网,谢 谢！ ,区矽翼铃迂孪神针渠用访雨颐乘隅炬辨签艳昨躺狐年聘蹈速钥炒丙残妄耶未来网络与物联网未来网络与物联网,