前沿课题综述

1、北京邮电大学软件学院前沿课题综述报告人：卞兴军 学号： 10Z0735导师：雷友珣（日期： 2012 年 4 月 1 日）在北京邮电大学软件学院学习期间， 我积极参加学校组织的前沿课题讲座和 各大企业举办的新技术讲座， 还经常通过网络了解最新技术动态。 通过这些活动， 开阔了视野，增长了知识。下面分四个方面谈谈体会： 一云计算云计算是近年来计算机领域的前沿技术， 它是一种基于因特网的超级计算模 式，一种动态的易扩展的， 虚拟化的资源计算方式， 用户不需要了解云内部的细 节，也不必具有云内部的专业知识，或直接控制基础设施。狭义云计算是指 IT 基础设施的交付和使用模式， 指通过网络以按需、 易扩

2、展的方式获得所需的资源 （硬件、平台、软件） 。提供资源的网络被称为“云” 。“云”中的资源在使用者 看来是可以无限扩展的，并且可以随时获取，按需使用，随时扩展。云计算是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化负载均衡等传统计算机和网络技术发展融合的产物。2006年谷歌推出了 “Google101 计划”，并正式提出“云”的概念和理论。随后亚马逊、微软、惠普、雅虎、 英特尔、 IBM 等公司都宣布了自己的“云计划” ，云安全、云存储、内部云、外 部云、公共云、私有云。云计算具有哪些特点呢。1、通过网络访问资源云计算的硬件和软件都是资源， 通过网络以服务的方式提供给用户。 在云

3、计 算中，资源已经不限定在诸如处理器机时、 网络带宽等物理范畴， 而是扩展到了 软件平台、Web服务和应用程序的软件范畴。传统模式下自给自足的IT运用模式，在云计算中已经改变成分工专业、 协同配合的运用模式。 对于企业和机构而 言，他们不再需要规划属于自己的数据中心， 也不需要将精力耗费在与自己主营 业务无关的 IT 管理上。相反，他们可以将这些功能放到云中，由专业公司为他 们提供不同程度、 不同类型的信息服务。 对于个人用户而言， 也不再需要一次性 投入大量费用购买软件，因为云中的服务已提供了他所需要的功能。2、资源动态扩展和配置云计算的软件、 硬件资源根据业务的需要可以进行动态的增加和删除

4、， 可以 完全做到动态扩展。3、分布式共享 云计算的资源在物理上以分布式的共享方式存在，为云中的用户所共享，但 最终在逻辑上以单一整体的形式呈现。对于分布式的理解有两个方面。一方面， 计算密集型的应用需要并行计算来提高运算效率； 另一方面， 就是地域上的分布 式。4、按需付费 用户按需使用云中的资源，按实际使用量付费，而不需要管理它们。 总之，在云计算中软、硬件资源以分布式共享的形式存在，可以被动态地扩 展和配置， 最终以服务的形式提供给用户。 用户按需使用云中的资源， 不需要管 理，只需按实际使用量付费。这些特征决定了云计算区别于自给自足的传统 IT 运用模式，必将引领信息产业发展的新浪潮。

5、二物联网物联网是新一代信息技术的重要组成部分 , 它就是物物相连的互联网。物联 网的定义是通过射频识别（ RFID ）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等 信息传感设备，按约定的协议， 把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通 信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的概念是在 1999 年提出的。过去在中国，物联网被称之为传感网。 1999 年，在美国召开的移动计算和网络国际会议提出了， “传感网是下一个 世纪人类面临的又一个发展机遇 ”。2003年，美国技术评论提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十 大技术之首。2005年11月17日，在突尼斯举行的信

6、息社会世界峰会（ WSIS）上，国际 电信联盟（ITU）发布了ITU互联网报告2005：物联网，正式提出了 物联网” 的概念。报告指出，无所不在的 “物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体 从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。根据 ITU 的描述，在物联网时代，通过在各种各样的日常用品上嵌入一种 短距离的移动收发器， 人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度， 从任 何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连 接。物联网概念的兴起，很大程度上得益于国际电信联盟

7、（ITU）2005 年以物联网 为标题的年度互联网报告。然而， ITU 的报告对物联网缺乏一个清晰的定义。2009年2月24日消息，IBM大中华区首席执行官钱大群在 2009IBM论坛 上公布了名为 智慧的地球”的最新策略。IEM认为，IT产业下一阶段的任 务是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中， 具体地说，就是把感应器嵌入 和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等 各种物体中，并且被普遍连接，形成物联网。物联网在中国高校的研究， 当前的聚焦点在北京邮电大学和南京邮电大学。 作为“感知中国”的中心，无锡市 2009年9月与北京邮电大学就传感网技术研究 和产业发

8、展签署合作协议，标志中国 “物联网”进入实际建设阶段。协议声明，无 锡市将与北京邮电大学合作建设研究院， 内容主要围绕传感网， 涉及光通信、 无 线通信、计算机控制、多媒体、网络、软件、电子、自动化等技术领域，此外， 相关的应用技术研究、科研成果转化和产业化推广工作也同时纳入议程。物联网研究和开发既是机遇， 更是挑战。 如果能够面对挑战， 从深层次解决 物联网中的关键理论问题和技术难点， 并且能够将物联网研究和开发的成果应用 于实际，则我们就可以在物联网研究和开发中获得发展的机遇。 否则，物联网研 究和开发只会浪费时间和资源，又一次错过了在科学和技术领域发展的机遇。事实上， 在现实生活中已可见

9、物联网的具体应用， 如远程防盗、 高速公路不 停车收费、智能图书馆、远程电力抄表等，只不过这些仅是物联网的邹形，还尚 未形成一个庞大的网络。 物联网固然给我们构建了一个十分美好的蓝图， 在未来， 我们可以想象通过物物相连的庞大网络实现智能交通、 智能安防、 智能监控、智 能物流以及家庭电器的智能化控制。 但从目前全球状况来， 物联网的发展仍有众 多问题需得到解决：第一，资金和成本问题，实现物联网，首先必须在所有物品种嵌入电子标 签等存储体， 并需安装众多读取设备和庞大的信息处理系统， 而这必然导致大量 的资金投入。 而物品附属存储体也将导致物品成本的上升， 在成本尚未降至能普 及的前提下，物联

10、网的发展将受到限制。第二，技术标准问题， 物联网的发展必然涉及通信的技术标准， 而各类层次 通信协议标准如何统一则是一个十分漫长的过程，中国 RFID 标准已提及多年， 但至今仍未有统一说法，这正是限制中国 RFID 发展的关键因素之一。我们认为 物联网的各类技术标准有待中国、 日本、美国及欧洲发达国家共同协商， 其发展 之路仍很漫长。第三，产业化问题，物联网的产业化必然需芯片商、传感设备商、系统解决 方案厂商、移动运营商等上下游厂商的通力配合， 而在各方利益机制及商业模式 尚未成型的背景下，物联网普及仍相当漫长。三 IPv6IPv6 是 Internet Protocol Version 6

11、 的缩写，目前 IP 协议的版本号是 4， IPv6 是它的下一个版本 ，IPv6 正处 在不断发展和完善的过程中， 它在不久的将来将取 代目前被广泛使用的 IPv4 。随着电子技术及网络技术的发展， 计算机网络将进入人们的日常生活， 可能 身边的每一样东西都需要连入全球因特网。在这样的环境下， IPv6 应运而生。 单从数量级单从数量级上来说，IPv6所拥有的地址容量是IPv4的约8X1028 倍，达到2A128 (算上全零的)个。这不但解决了网络地址资源数量的问题，同 时也为除电脑外的设备连入互联网在数量限制上扫清了障碍。IPV6 有如下特点：( 1 ) IPV6 地址长度为 128 位，

12、地址空间增大了 2 的 9 6 次方倍；(2) 灵活的 IP 报文头部格式。使用一系列固定格式的扩展头部取代了IPV4 中可变长度的选项字段。 IPV6 中选项部分的出现方式也有所变化，使 路由器可以简单路过选项而不做任何处理，加快了报文处理速度；(3) IPV6 简化了报文头部格式，字段只有 8个，加快报文转发，提高了吞 吐量；(4) 提高安全性。身份认证和隐私权是 IPV6 的关键特性；(5) 支持更多的服务类型；(6) 允许协议继续演变，增加新的功能，使之适应未来技术的发展；与 IPV4 相比， IPV6 具有以下几个优势：一, IPv6具有更大的地址空间。IPv4中规定IP地址长度为3

13、2,即有2A32-1 (符号八表示升幕，下同)个地址；而IPv6中IP地址的长度为128,即有 2A128-1 个地址。二, IPv6使用更小的路由表。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类(Aggregation)的原则，这使得路由器能在路由表中用一条记录(Entry) 表示一片子网，大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转 发数据包的速度。三, IPv6增加了增强的组播(Multicast)支持以及对流的支持(Flow Control)，这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量(QoS，Quality of Service )控制提供了良好的网络平台。四，IPv6加入了对自

14、动配置(Auto Con figuration)的支持。这是对DHCP 协 议的改进和扩展， 使得网络(尤其是局域网) 的管理更加方便和快 捷。五，IPv6具有更高的安全性。在使用IPv6网络中用户可以对网络层的数据 进行加密并对 IP 报文进行校验，极大的增强了网络的安全性。据了解，目前中国电信已经提出了向 IPv6 过渡的计划，计划共分三步走： 试商用阶段：启动网络和平台支持 IPv6 的改造，确定网络及业务过渡方案、现 网商业化试点，基本具备引入 IPv6 业务的网络条件；规模商用阶段： IPv4/IPv6 网络和业务共存， 网络和平台规模改造， 业务逐步迁移， 新型应用和用户规模持 续

15、扩大；全面商用阶段：新型应用占据主导， IPv4 网络和业务平台逐步退出。 四 4G 网络通信技术日新月异， 给人们带来不少享受。 随着数据通信与多媒体业务需求 的发展，适应移动数据、 移动计算及移动多媒体运作需要的第四代移动通信开始 兴起，因此有理由期待这种第四代移动通信技术给人们带来更加美好的未来。2011年，杭州西湖景区核心区域 41.5 平方公里内覆盖 4G 网络,人们体验比 3G网络快10倍以上的网络速度， 达到每秒10至20兆比特，最高可达每秒100 兆比特。TD-LTE 技术具有强大的兼容能力，它可以同时支持在TD-WCDMA 、CDMA2000 等不同网络中漫游切换。用户只需购买一部手机，就可以在不同的 运营商之间转换。同时4G的通信模式也将更加灵活，手机会更像一台小型电脑， 人们不仅可以随时随地通信，更可以双向下载、传递资料、图画、影像。 4G 手 机的外形也将有明显突破。2010年10月，由我国主导的TD-LTE增强型入选成为4G国际标准，和LTE FDD 一起成为 4G 国际两大主流标准。 2010年 12月，工业和信息化部批复同意 TD-LTE 规模技术试验总体方案。根据政府主管部门关于国