Page 27 - 网络电信2021年1/2月刊下
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光    通    信

            首先系统地追踪了国内外未来网络学术界和产业界的最新发展                          实连接和可持续演进。随后NICT对AKARI、JGN-X等多个项目进
            情况，在此基础上再从网络体系架构和创新试验平台两个角度                          行整合，形成新一代网络研究与发展计划，该计划涉及网络架
            展开分析。“网络体系架构”作为网络研究领域皇冠上的明                           构、光、无线和安全等领域，致力于解决当前网络存在的问题
            珠，是业界目前公认的一项科学难题，也是当前世界各国信息                          并促进未来网络的可持续发展。
            网络领域争相研究的焦点，本文系统梳理了近十年未来网络体                              我国科研人员从2007年开始跟踪未来网络领域的发展，国
            系架构方面的进展和思路，并在此基础上提出了我们的思考和                          家科技部、自然科学基金委等也启动了“新一代互联网体系结
            设想。“网络试验平台”作为未来网络技术创新研究的基本手                          构与协议基础研究”、“未来互联网寻址机制与节点模型”、
            段，在国际上得到广泛重视，全球已经建立了超过10个大规模                         “面向服务的软件定义网络体系架构与关键技术研究”等一系
            网络试验设施，本文系统梳理了全球网络创新试验平台的主要                          列项目，中国科学院与中国工程院在相关报告中也明确提出要
            思路和最新进展，并在此基础上介绍了中国主导建设的未来网                          加强未来网络领域研究的必要性与紧迫性。从2018年开始，科
            络试验设施的核心思路及发展趋势。                                     技部又进一步启动了宽带通信与新型网络专项、天地一体化信
                面向2030年的需求，我们期望能构建起可提供“万亿级、                      息网络重大工程、人工智能重大专项等研究，期望能在网络体
            人机物、全时空、安全、智能”的未来网络。然而，网络的创                          系架构方面取得进展和突破。
            新发展必须要兼容现有的基础，即便提出革命性的创新技术也                              国内外未来网络体系架构的研究主要从简化网络结构、增
            需要找到演进式的部署路线，本文在对未来网络体系架构研究                          强可扩展性和兼容性等方面进行，形成的主要研究成果总结如
            的基础上，梳理了网络控制编排、网络深度可编程、网络确定                          下：
            性服务、网络计算存储一体化、网络空天地海一体化、网络+人                             Plutarch [2] 架构支持网络的异构性，XIA      [3] 架构支持以内
                                                                                                        [4]
            工智能、网络+区块链、智能安全网络八大核心技术，并给出了                         容、服务、用户等多类主体为中心的网络。文献 认为互联网
            业界最新进展及其发展趋势的思考。最后论文给出了面向2030                        架构的基础是各种网络的组合而非简单的层级集合，互联网持
                                                                                                              [5]
            的未来网络发展展望。                                           续发展的关键在于理解和建模网络组合体系结构。文献 为实
                                                                 现全新替代方案和兼容性的折中，提出一个支持全新部署的后
                二、未来网络体系架构                                       向兼容互联网体系框架，该架构通过简化新架构部署、允许应
                1、国内外未来网络体系架构研究进展                                用同时使用多个共存框架引导互联网架构的永久性革命。目前
                自未来网络的概念提出以来，各国高度重视未来网络体                         未来网络架构方面的主要研究成果包括软件定义网络、信息中
            系架构的创新研究，并纷纷加大投入力度支持学术界对未来网                          心网络、移动网络（5G）、无线网络、雾计算/移动云计算、物
            络架构进行探索。美国未来网络研究项目主要由国家科学基金                          联网等。
            会（NSF，national  science  foundation）管理，包括未来互             软件定义网络将网络的控制功能抽象为逻辑集中的控制平
            联网设计（FIND，future  internet  design）和未来互联网            面，对底层设备资源进行管理并支持可编程，数据平面负责转
            架构（FIA,  future  internet  architecture）计划。FIND从     发操作，具备良好的灵活性、可控性，其中涉及的关键技术包
            2005年开始资助了关于新型网络体系结构、网络虚拟化、网络                        括网络交互协议、网络控制器和控制平面可扩展性研究。
            感知测量等方面的近50个研究项目，FIA于2010年启动后对命                          信息中心网络指出，用户访问网络的目的是获取信息，网
            名数据网络、Mobility  First、XIA（expressive  internet       络的基本行为模式应当是请求和获取信息，以信息为中心可以
            architecture）、Nebula等项目提供支持，从内容中心网络架                 提高资源利用率和服务质量。CDN（content delivery network
            构、移动网络架构、网络安全可信机制、分布式数据中心互联                          ）/NDN（named data networking）是可适应当前内容获取模式
            等方面探索未来网络关键机制。                                       的新型互联网架构，该架构保留了IP协议栈的沙漏模型，细腰
                欧盟第七框架计划（FP7,  7th  Framework  Programme）        层使用类似URL的层次化内容命名方式，涉及的关键技术包括命
            从2007年开始启动了FIRE（future  internet  research  and      名机制、缓存策略、路由与转发机制以及移动性。
            experiment  initiative）、4WARD、SAIL等一系列未来网络               移动和无线网络（Mobility  First）是面向资源有限的移
            体系结构相关的项目，以探索克服现有网络问题的全新整体                           动及无线场景，以移动终端作为主流设备、健壮、可信、安全
            性解决方案、设计运营商未来网络架构为目标。目前，主要                           的网络体系架构，该类架构需具备的技术特征包括：支持异构
                                                                                                          [6]
            由欧盟创新框架计划Horizon  2020对信息和通信技术（ICT,                  设备的共存性，与硬件解耦并具备灵活的控制接口 ，支持快
            information  and  communications  technology）系统的研究   速的全局域名解析，核心网络采用扁平地址结构，支持可编程
            和开发进行支持，包括5G相关技术研究、下一代计算系统和技                         的移动计算模式。
            术，以及未来网络软硬件、基础设施、技术与服务、内容技术                              云网络（Nebula）是基于云计算的网络架构，结合网络虚
            和信息管理等方面。                                            拟化、SDN、云计算等技术，促进网络计算、存储和传输资源的
                日 本 国 家 信 息 通 信 技 术 研 究 院 （ N I C T ,   n a t i o n a l   管理控制。云网络架构一般分为基础设施层、平台层和软件服
            institute of information and communications technology）  务层，云中构建的主要网络包括公共网络、管理网络、存储网
            于2006年就启动AKARI研究计划，该计划提出新一代网络的概                      络和服务网络。公共网络向外部用户提供访问；管理网络用于
            念，核心思想是在考虑与现有网络过渡问题的基础上研究创新                          管理云中各物理节点间通信；存储网络可用于建立存储池；服
            网络架构，并提出了未来网络架构设计的三大原则：简单、真                          务网络是纯虚拟网络，在物理主机间使用隧道技术构建。

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