自适应的未来网络体系架构

黎惟梁

摘 要：21世纪新科技革命蓬勃发展的大背景下，互联网技术和通信技术不断发展与完善，用户对互联网应用功能也提出了更高更难的设想，多样化、复杂化的互联网功能需求使得原有Internet架构下的网络难以满足更多用户的需求，成为阻碍互联网事业发展的一大难题。本文基于当前互联网存在的问题，提出一种自适应式未来网络架构模式，并从自适应式未来网络体系架构的设计要求、支持技术以及体系结构三个方面做详细阐述。

关键词：自适应；未来网络；架构

中图分类号：G642 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）24-006-02

自上世纪六七十年代分组网络从诞生到现在，以IP技术为核心的Internet网络服务实现了传输层及其以上隔层来实现，简化了网络设备功能，提高了网络的扩展性，自此计算机成为人们生活中不可缺少的一部分。随着科学技术的蓬勃发展，人们对互联网功能的应用需求越来越高，现有的互联网体系难以适应当前市场经济的发展和用户的应用需求，主要表现在有限的IP资源与无限增长的服务资源的需求的矛盾、业务模式革命性转变与网络架构的局限性矛盾、数据多样性和复杂性与管理制度滞后的矛盾。这些矛盾的存在使得互联网环境下出现信息不透明、资源浪费、信息交互性差、信息可信度低等问题。为了更好地解决传统互联网模式存在的矛盾和问题，先提出一种自适应的未来网络体系架构。

一、自适应的未来网络体系架构设计要求

从提供网络服务的角度来看，未来网络的参与者有应用服务提供商、网路用户、网络服务运营商三类。其中应用服务提供商负责研究与开发网络应用程序，他所希望的未来网络平台是自适应于网络应用程序的[1]。网络运营商负责日常维护，他们所希望的未来网络是充分的网络业务和便捷的网路监管，网络用户则使用并享受网络服务，他们所希望的未来网络是功能全面，具有灵活定制主题服务的特性。三种角色分工明确，对未来网络的设计要求各有不同。因此未来网络体系架构的设计应该满足以下三个特点：可控、可管、可扩展。

二、自适应的未来网络体系架构的实现技术

1、主动控制技术

主动管理技术是一种通过现代网络设备增加管理接口，能够帮助网络用户根据自身的特殊需求对各类网络设备进行自主管理，是一种简单方便且直观的管理技术，以OpenFlow为典型代表[2]。OpenFlow是一种通过路由器或交换机定义的一款软件操作，可建成可编程、开放式的虚拟网络设备平台，能够实现将交换机协议、安全模型、IP地址查询方案等管理方法应用于网络平台（如图1所示）。

图1OpenFlow体系结构

2、主动管理技术

主动管理技术是一种在网络设备的管理接口上安装更复杂更高层次的封装体系，网络用户能够根据自身的个性需求对整个网络平台进行统一化、综合化的个性管理，以NOX为典型代表。NOX是OpenFlow体系下的管理器，它提供了一种集中式的网络操作中间件，再此网络开发环境下，这个中间件接口具有集中编程和高层次虚拟网络的特性[3]。

3、服务定制技术

服务定制技术是一种通过重新将网络服务系统的结构IP更换并设定，从而能够让网络服务用户根据自身的特殊需求定制个性服务个个性管理，其中以NDN为典型代表。NDN是一种开放式的网络存储资源管理服务技术，他改变了传统互联网数据传输模式，实现了以数据为中心、基于网络地址的IP数据管理为方法的创新型模式。

三、自适应的未来网络体系结构

1、控制优先的层次化网络结构

控制优先的层次化网络结构能够成功满足网络及的控制目标，提升网络平台的性能、靠靠性，丰富管理策略和服务策略等配置目标，避免但网络级配置目标转换成某种特殊协议时产生的语义错误。控制优先的层次化网络能够确保网络数据的可视性、层次性、准确性以及完整性，能够有效实现网络拓扑结构、流量信息以及网络事件的实时传输，同时对网络数据层拥有高度的控制权，网络控制逻辑与运行网络节点协议形成紧密耦合。

2、管理优先的并行化网络结构

管理优先的并行化网络体系作为未来自适应式网络系统体系的重要组成部分，以构建新型、可靠、安全、扩展性好的网络结构为目标，能够在多种网络结构体系中进行大规模、高层次的部署和实验。其中最典型的就是GENI网络体系结构，它是由用户服务层、GENI管理层以及物理层组成的（如图2所示），物理层的设计目标是为了确保物理资源、布局以及网络拓扑结构可以优先支持GENI计划。

图2GENI网络体系结构

3、侧重可信的综合化网络结构

侧重可信的综合化网络结构是一种建立在信用维护和行为管理基础上的信任网络体系，可信网络是未来网络体系的发展趋势，是一种可以运用行为预测网络的综合化网络体系。在可信化网络结构系统中行为状态可监测、行为结果可评估、不良行为可管理，从而有效确保了网路平台的可信度和可靠度。

未来网络体系架构的研究与开发应该受到全球科技界和学术界的高度重视，在传统互联网体系存在的问题和矛盾的基础下，逐渐开发出一种自适应式的未来网络体系架构。这种自适应式的未来网络体系架构是以主动控制技术（下转第7页）endprint