1、下一代互聯(lián)網絡技術及應用,魯東明 教授 2006年5月26日,計算機、通信、多媒體等前沿技術的高速發(fā)展，使人們對基于互聯(lián)網的各類新型應用的充滿渴望與期待。 以IPv4為基礎的互聯(lián)網絡所固有的缺陷日益凸現(xiàn)，安全保障、服務質量與運營管理已成為進一步發(fā)展的瓶頸。 可擴展、更安全、更大、可信、可管理、高質量的下一代互聯(lián)網已成為學術與產業(yè)界共同的期盼。如何使理想能早日成為現(xiàn)實，需要我們共同努力與探索！,交流內容提綱,為什么需求下一代互聯(lián)網絡技術 下一代互聯(lián)網的醞釀及發(fā)展現(xiàn)狀 下一代網絡的核心技術問題 美好與廣闊的應用前景,一、為什么需求下一代互聯(lián)網絡技術 （技術進步與應用需求）,全球共有互聯(lián)網用戶約7.

2、86億人，平均普及率是：12.2 % 我國的網民達到了8700萬人，比一年前增長1900萬，增幅為28%，普及率為6.7 中國網民占全球網民的11，而中國人均占有IP數(shù)為1/25個 除計算機外同時使用其它設備（移動終端、信息家電）上網的用戶人數(shù)半年內增長46萬,規(guī)模劇增與地址匱乏是直觀需求,創(chuàng)新應用涌現(xiàn)是發(fā)展的內在動力,更多種類信息終端的網絡連接 -要求有廣泛的地址空間 高清晰網絡電視等多媒體應用 -要求有更高的帶寬質量保證 分布式存儲等P2P網絡應用 -要求有端到端的服務質量保證 生產環(huán)境監(jiān)控等工業(yè)控制 -要求實時可靠的服務質量保證 電子購物等網絡服務商業(yè)行為 -要求可信可管理的安全技術手段

3、,高清晰網絡電視等多媒體應用,采用P2P模型的應用涌現(xiàn),P2P 要求端到端的特性 專用地址和 NAT ，隱藏了誰是信息的發(fā)送者 P2P 要求能夠識別發(fā)送者 P2P 要求實行實名制,工業(yè)控制需要實時可靠的網絡,實時,網上購物等電子商務服務日益普及,在用戶采取的付款方式，選擇“貨到付款”的比例在連續(xù)下降，而“網上支付”的比例在持續(xù)上升。,電 子 商 務 安 全 體 系,以IPv4為基礎的網絡體系局限凸現(xiàn),下一代互聯(lián)網是我們的希望,多種接入方式和多種接入終端 大范圍移動性網絡的覆蓋 大規(guī)模分布式應用開展 多網絡業(yè)務的融合 語音、實時的多媒體廣泛業(yè)務開展 ,下一代互聯(lián)網的新型服務模式,目前的互聯(lián)網 未

4、來的互聯(lián)網 相對獨立的服務 有機統(tǒng)一的服務 共性、繁雜的服務 個性、恰當?shù)姆?機械低效的服務 智能高效的服務 分散斷續(xù)的服務 統(tǒng)一連續(xù)的服務 人圍著系統(tǒng)轉 系統(tǒng)圍著人轉,下一代互聯(lián)網的優(yōu)勢特征,更大：IPV6地址空間，接入網絡的終端種類和數(shù)量更多，網絡應用更為廣泛，路由性能改善 更快：100M以上的端到端的高性能通訊 更安全可信：對象識別，身份認證和網絡授權，數(shù)據加密和完整性，可信任的網絡 更及時：組播服務，服務質量QOS，大規(guī)模實時交互應用 更方便：基于移動和無線的豐富應用 更可管理：有序的管理，有效的運營，及時的維護 更有效：有盈利模型，獲得重大社會效益和經濟效益,二、下一代互聯(lián)網的醞釀

5、及發(fā)展現(xiàn)狀 （期望與彷徨）,IPv6的誕生,IETF于1991年開始致力于新協(xié)議的研究工作 于1993年發(fā)布了白皮書“IP:Next Generation (Ipng) White Paper Solicitation”,廣泛征求各方意見 IETF在綜合各方意見之后，發(fā)布了RFC 1726,定義了一整套評估標準 Ipng Area在RFC 1550中對CATNIP,SIPP和TUBA分別作出了細致的研究。最后，IETF建議融合、修改SIPP與TUBA以形成新一代IP協(xié)議的基礎。由此，新一代的IP協(xié)議產生了,IPv6的優(yōu)勢,128位的地址空間： IPv6把地址長度從 32位擴展到128位，并賦予

6、了更科學的層次結構。 簡化的協(xié)議首部,使得網絡層的負擔減輕很多，符合高效的原則。 集成了認證和加密機制 地址自動配置，實現(xiàn)即插即用 任播(Anycast)功能,為均衡負載等應用提供更合理的解決手段 支持源路由的選徑 .,IPv6的一些誤解,IPv6的唯一驅動力是地址空間不足 不需要全新的IPv6，只要對IPv4進行擴充就足夠 NAT技術已較好的解決了地址空間不足的問題，如P2P應用的問題已經可以通過UDP穿越等方法得到解決，BT等已經可以在NAT后面連接 IPv6的優(yōu)勢不明顯,主要進展歷程,1992，美國總統(tǒng)克林頓提出“信息高速公路”計劃，不僅推動了互聯(lián)網本身，也為提出下一代互聯(lián)網研究計劃奠定

7、了基礎 1995，NSF支持的下一代互聯(lián)網NGI計劃，建立了NGI的主干網vBNS 1998，UCAID成立，提出Internet2計劃，建立了Internet2的主干網Abilene 1998，亞太地區(qū)高速網絡計劃APAN 2001，歐共體的下一代互聯(lián)網研究計劃，建立了它的主干網GEANT 2002， 提出建立全球高速互聯(lián)網GTRN 2003年1月DoD宣布全面向IPV6過渡，2008年完成 2005年7月美國政府決定2008年6月過渡到IPV6,Initial GEANT2 topology(dark fibre core footprint),Asia-Pacific Advanced

8、Network,亞太地區(qū)和歐洲的兩大合作項目,CERNET2 Backbone,浙江大學擁有下一代網絡環(huán)境,5G的Cernet2出口； 校園萬兆以太雙棧網絡環(huán)境，支持全校用戶的IPV6免費接入,我國下一代互聯(lián)網發(fā)展規(guī)劃,近期目標（2002-2005） 在改進和提高現(xiàn)有網絡和大力推廣應用的同時，建成中國下一代互聯(lián)網示范工程，推動下一代互聯(lián)網的科學技術進步。 攻克下一代互聯(lián)網的關鍵技術，開發(fā)重大應用，初步實現(xiàn)產業(yè)化。 中遠期目標（2006-2010） 建成全球最大規(guī)模的下一代互聯(lián)網絡，大力推廣下一代互聯(lián)網的重大應用。 形成中國下一代互聯(lián)網產業(yè)，在世界上占有重要地位，提高綜合國力。,CNGI示范工程

9、近期工作重點,建設中國下一代互聯(lián)網示范網絡平臺 開展下一代互聯(lián)網關鍵網絡技術試驗和重大應用示范 重點研究互聯(lián)網的協(xié)議、標準、傳輸、組播等關鍵技術 實現(xiàn)移動接入和漫游服務 建立網絡安全體系 研究制定計費模式 試驗中間件等各種應用支撐技術 開展視頻、移動、P2P、網格等重大應用示范 在下一代互聯(lián)網平臺上研究話音、數(shù)據、視頻業(yè)務的融合 開展下一代互聯(lián)網關鍵設備和軟件的研發(fā)及產業(yè)化，促進推廣應用 積極組織參加相關國際組織，開展國際合作。,三、下一代網絡的核心技術問題 （任重與道遠）,下一代互聯(lián)網的技術體系結構,關 鍵 網 絡 設 備 / 軟 件,商 業(yè) 網 / 重 大 商 業(yè) 應 用,互聯(lián)網協(xié)議IPv

10、6的研究熱點,下一代路由協(xié)議研究與試驗 大規(guī)模組播服務研究與試驗 下一代互聯(lián)網的域名技術研究 網絡過渡研究與試驗 IPv6 QOS帶寬保障技術 ,光網絡技術研究熱點,DWDM(密集波分復用)技術 超長途DWDM傳輸技術 智能交換光網技術 (ROADM可重構的光分插復用） 單波道超高速傳輸技術(40Gb/s) ,可信網絡管理技術研究熱點,可信下一代互聯(lián)網的模型構建 可信網絡管理技術 可信網絡的傳輸技術 密鑰交換 加密傳輸 可控路由 安全、可控接入技術 對象識別 身份認證 訪問授權,P2P 技術研究熱點,結構化P2P覆蓋網絡 P2P任務分發(fā)技術 P2P路由機制技術 P2P抗擾動技術 ,P2P網絡,

11、移動通信和無線接入技術研究熱點,WiMAX 技術（802.16e） 80216e的目標是一種移動寬帶無線接入技術，包括：支持車速移動120kmh；可以提供寬帶接入幾十Mbits；覆蓋范圍一般在幾公里之內。 3G 3G具有無處不在（連續(xù)覆蓋）、移動性等特點，且善于提供全業(yè)務（話音和數(shù)據），數(shù)據速率較高 。 UWB(一種超高速的短距無線接入技術, UWB能在10米左右的范圍內實現(xiàn)每秒數(shù)百兆至數(shù)吉比特的數(shù)據傳輸速率 ) ZIGBEE(家庭電器控制、工業(yè)應用等領域得到應用) ,四、美好與廣闊的應用前景 （理想與現(xiàn)實）,下一代互聯(lián)網應用熱點,互聯(lián)網新應用：大規(guī)模點到點的多媒體通信 新型移動式多媒體個人用

12、信息終端，可實現(xiàn)全網漫游 實現(xiàn)端到端的高性能傳輸 具有安全服務和網絡計費功能 無線/移動應用：智能交通與定位應用 基于IPv6，結合GPS，實現(xiàn)城市智能交通管理基于IPv6建立家庭網絡，實現(xiàn)遠程家電控制 定位應用,下一代互聯(lián)網應用熱點,計算網格和數(shù)據網格：大規(guī)模科學計算與協(xié)同服務 高能物理網格、虛擬天文臺、生物網格、地學網格、化學信息網格 信息服務網格 大規(guī)模視頻會議、高清晰度電視 基于組播的多點多路視頻會議，支持遠程教育和遠程醫(yī)療等綜合應用 基于組播的高清晰度電視，分辨率達到HDTV指標 流媒體業(yè)務與應用,下一代互聯(lián)網應用熱點,環(huán)境監(jiān)測、地震監(jiān)測 基于IPv6實現(xiàn)大氣、水文、水質等環(huán)境參數(shù)傳

13、感器聯(lián)網 實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測體系的規(guī)劃部署，實時采集數(shù)據 遠程教育、數(shù)字圖書館、遠程醫(yī)療 基于組播視頻會議的遠程授課和師生交流 圖書館資源的海量數(shù)據存儲、管理和檢索 安全、可靠地傳輸醫(yī)學圖象和視頻，實現(xiàn)遠程協(xié)同診斷 基于IPv6的各種人體傳感器聯(lián)網，實現(xiàn)人體健康監(jiān)測,下一代互聯(lián)網應用熱點,P2P網絡應用系統(tǒng) 網絡存儲 Oceanstore P2P流媒體系統(tǒng) Coolstreaming P2P 互聯(lián)網IP電話系統(tǒng) Skype P2P Web服務協(xié)作應用 P2P即時通信系統(tǒng) IM,下一代互聯(lián)網研究動態(tài) Ad-hoc WiFi 無線網絡環(huán)境,下一代互聯(lián)網研究動態(tài)-WSN,大鴨島生物監(jiān)測 開始時間：2002

14、年春 遠端利用Mote形成的網絡觀察動物的棲息地環(huán)境 Mote可以通過環(huán)境光線、溫度等變化的傳感器節(jié)點，藉由形成的無線傳感器網絡可以遠端觀察環(huán)境，并且長時間搜集環(huán)境的變化資料。,基于IPv6的傳感器網應用領域,傳感器和電子標簽結點將真實世界信息連接到全球網絡,WSN的豐富內涵將充分挖掘,目前：PC+信息門戶+瀏覽 未來：各種接入設備+多媒 體+人性化界面 味覺/嗅覺/觸覺/全息 立體影象,多媒體、各種傳感器、 各種人性化界面 將成為未來互聯(lián)網的表現(xiàn)形式,隨著人體變成聯(lián)機在線 - 數(shù)字醫(yī)學將要浮現(xiàn),新傳感器視頻吞咽丸 電池, 光源, 和視頻照相機 影像傳輸 下一步聯(lián)機在線 無線互聯(lián)網傳輸 關鍵代謝和物理變量 個人醫(yī)學 結合 遺傳密碼 數(shù)字影像 人體數(shù)據流,目前：PC+少量掌上設備 未來：手機 PDA TV 投影儀 辦公設備 家用電器,ICP,各種互聯(lián)網設備的有機整合 -將會為用戶帶來全新的應用體驗！,IPv6無線家庭網絡,IPv6,高清晰度IPTV的應用普及,高清晰IPTV示意系統(tǒng),汽車內嵌入式IPv6互聯(lián)網, 70 個計算機 3 個子網: 多媒體網 (車內音響，導航