《计算机网络应用现状及发展趋势》

1、目录目录1、前言、前言2、计算机网络的支撑技术与关键技术、计算机网络的支撑技术与关键技术3、当前计算机网络所面临的主要问题、当前计算机网络所面临的主要问题4、近年来计算机网络演进与发展的主要趋势、近年来计算机网络演进与发展的主要趋势5、计算机网络研究热点、计算机网络研究热点1、前言、前言 计算机网络在短短几十年之间经历了一个从无到有、从简单到复杂的飞速发展过程,特别是作为计算机网络典型代表的互联网,已经呈现出一种遍布全球的、开放集成的、可承载多种网络应用的异构网络互联格局,并且对于世界各国的政治、经济、科技和文化等诸方面都产生了巨大的影响。返回返回 TCP/IP的体系结构应用层运输层网际层网络

2、接口层主机A主机B路由器网络 2网络 1应用层运输层网际层网络接口层网际层网络接口层4321路由器在转发分组时最高只用到网络层而没有使用运输层和应用层。 然而近年来,随着互联网商业化趋势的进一步加剧、新兴网络技术的大量涌现、互联网应用的飞速发展、各种新的应用需求的不断提出,现行互联网及其体系结构所存在的一些缺陷也开始变得日益明显和突出,如服务质量难以保证、服务不能灵活定制、网络透明性逐渐丧失、网络安全缺乏保障、软/ 硬件实现越来越复杂、扭斗(tussle) 现象日渐凸现和激化等。n Internet各个组成部分的参与者之间的利益可能是相互冲突的，参与者相互竞争以实现自己特定的利益，称这种过程为

3、“扭斗(tussle)”。因此在下一代Internet体系结构的设计中，容纳(如果可能并利用)“扭斗”对于Internet体系结构的演进是至关重要的。 种种迹象表明,现阶段以互联网为代表的计算机网络在表现出从未有过的兴盛和繁荣的同时,其相应体系结构也表现出从未有过的脆弱和不足。正确认识当前计算机网络的现状,深刻洞悉计算机网络发展的趋势,全方位重新审视计算机网络体系结构的涵义,对于研究和建立满足下一代网络发展需求的新一代网络体系结构,具有重要的参考价值和指导意义。 人们常用C&C（computer and communication）来描述计算机网络，但从系统观点看，这还很不够，计算机和

4、通信系统是计算机网络中非常重要的基本要素，但计算机网络并不是计算机和通信系统的简单结合，也不是计算机或通信系统的简单扩展或延伸，而是融合了信息采集、存储、传输、处理和利用等一切先进信息技术，是具有新功能的新系统。因此，对于现代计算机网络的研究和分析，应该特别强调“计算机网络是系统”的观点，站在更高的高度来重新认识计算机网络结构、性能及网络工程技术和网络实际应用中的重要问题，便于把握计算机网络的发展趋向。2、计算机网络的支撑技术与关键技术、计算机网络的支撑技术与关键技术 从系统的观点看，计算机网络是由单个结点和连结这些结点的链路所组成。单个结点主要是连入网内的计算机以及负责通信功能的结点交换机、

5、路由器，这些设备的物理组成主要是集成电路，而集成电路的一个重要支撑就是微电子技术。网络的另一个组成部分就是通信链路，负责所有结点间的通信，通信链路的一个重要支撑就是光电子技术。为了对计算机网络的发展有所把握，我们首先要对计算机网络的两个重要的支撑技术，即微电子技术和光电子技术进行简要介绍。返回返回 微电子技术的发展是信息产业发展的基础，也是驱动信息革命的基础。其发展速度可用摩尔定理来预测，即微电子芯片的计算功能每18个月提高一倍。这一发展趋势到2010年趋于成熟，那时芯片最多可包含1010个元件，理论上的物理极限是每个芯片可包含1011个元件。对于典型的传统逻辑电路，每个芯片可包含的元件数少于

6、108到109个。每个芯片的实际元件数可能因经济上的限制而低于物理上的极限值。自1980年以来，微处理器的速度一直以每5年10倍的速度增长。PC的处理能力在2000年达1000MIPS（Million Instructions Per Second），预测在2011年可达100000MIPS。u 支撑技术支撑技术 Metcalfe定理用于预测网络性能的增长，该定理预测网络性能的增长是连到网上的PC能力的平方。 这表示网络带宽的增长率是每年3倍。不久的将来会出现每秒1015位的网络带宽需求。n2007年1月29日：英特尔公布采用突破性的晶体管材料即高-k栅介质和金属栅极。英特尔将采用这些材料在公

7、司下一代处理器英特尔®酷睿2双核、英特尔®酷睿2四核处理器以及英特尔®至强®系列多核处理器的数以亿计的45纳米晶体管或微小开关中用来构建绝缘“墙”和开关“门”，研发代码Penryn。采用了这些先进的晶体管，已经生产出了英特尔45纳米微处理器。 n美国信息技术峰会（IDF）于2009年9月23日在美国举行，英特尔公司总裁欧德宁在峰会上展示了世界上第一款基于22纳米制造工艺可工作芯片的硅晶圆。据介绍，22纳米的工艺将出现在未来英特尔的处理器中。近年来，CPU的制程工艺一直在降低，目前最先进的已投入生产的是32纳米的微处理器，低数值能使

8、CPU降低能耗。 n虽然有不少企业开始说摩尔定律已失效，但欧德宁在会上还是表示“英特尔遵循摩尔定律，正在推动产业的发展。”他还透露，目前最新的32纳米技术的CPU已经成功整合了图形功能，并计划在第四季技术投产销售。n欧德宁展示的22纳米晶圆由多个芯片构成，每个芯片都包含364兆位的SRAM存储器，在指甲盖大的面积上集成了29亿个晶体管。 驱动信息革命的另一个支撑技术是光电子技术。光电子技术是一个较为庞大的领域，可应用于信息处理的各个环节，这里我们讨论的是在信息传输中的光电子技术光纤通信。在过去10年间，该性能每年翻一番，这种增长速度可望持续10到15年。第一代光纤传输使用0.8m波长的激光器，

9、传输速率可达280Mbps。第二代光纤使用1.3m波长的激光器和单模光纤，传输速率可达560Mbps。 第三代光纤使用单频1.5m波长的激光器和单模光纤。目前使用的第四代光纤采用光放大器，数据传输率可达10G20Gbps。随着光发大器的引入，它给光纤传输带来了突破性的进展。n而波分复用(WDM)技术对于传输容量的提高有极大影响，如一个40Gbps的系统能在同一光纤中传送16种波长的信号，每一波长速率为2.5Gbps。因为允许所有波长同时放大，所以光放大器能提供很大的容量。在单芯光纤上传输100Gbps含40种波长的商用系统已在2000年实现，可同时传送100万个话音信号和1500个电视频道。目

10、前，实验室商用的WDM系统可以承载超过160个波长，其中每个波长的传输速率为OC192（10Gbps），总的传输速率达到1.6Tbit/s。u关键技术关键技术 上面我们从系统物理组成的角度分析了计算机网络的发展趋势，下面我们再从系统的层次结构对计算机网络进行分析。计算机网络的发展方向将是IP技术+光网络，光网络将会演进为全光网络。从网络的服务层面上看将是一个IP的世界；从传送层面上看将是一个光的世界；从接入层面上看将是一个有线和无线的多元化世界。因此，从计算机网络系统的结构上看，目前比较关键的技术主要有软交换技术、IPv6技术、光交换与智能光网络技术、宽带接入技术、3G以上的移动通信系统技术等

11、。 （1）软交换技术）软交换技术 从广义上讲，软交换是指一种体系结构。利用该体系结构建立下一代网络框架，主要包含软交换设备、信令网关、媒体网关、应用服务器、综合接入设备等等。从狭义上讲，软交换是指软交换设备，其定位是在控制层。它的核心思想是硬件软件化，通过软件的方式来实现原来交换机的控制、接续和业务处理等功能。各实体之间通过标准的协议进行连接和通信，以便于在下一代网络中更快地实现有关协议及更方便地提供服务。n软交换网络示意图 软交换技术作为业务控制与传送接入分离思想的体现，是下一代网络体系架构中的关键技术之一，通过使用软交换技术，把服务控制功能和网络资源控制功能与传送功能完全分开。根据新的网络

12、功能模型分层，计算机网络将分为接入与传输层，媒体层，控制层，业务应用层（也叫网络服务层）四层，从而可对各种功能作不同程度的集成。 通过软交换技术能把网络的功能层分离开，并通过各种接口规约（规程公约的简称），使业务提供者可以非常灵活地将业务传送和控制规约结合，实现业务融合与业务转移，非常适用于不同网络并存互通的需要，也适用于从话音网向数据网和多业务多媒体网演进。引入软交换技术的切入点随运营商的侧重点而异，通常从经济效果比较突出的长途局和汇接局开始，然后再进入端局和接入网。（2）IPv6技术技术 未来的计算机网络是基于IPv6技术的网络。现有的IPv4技术在地址空间方面有很大的局限性，已成为网络发

13、展的最大障碍。此外，IPv4在服务质量，传送速度，安全性，支持移动性与多播等方面也有局限性，这些局限性妨碍网络的发展，使许多服务与应用难以开展。因此，在IPv6的设计过程中除了要根本解决地址短缺问题外，还要考虑在IPv4中解决不好的许多问题，例如提高网络吞吐量，改善服务质量，提高安全性，支持即插即用和移动性，更好地实现多播功能等。IPv6将使网络上升到一个新台阶，并将在发展过程中不断地完善。 （3）光交换与智能光网络技术）光交换与智能光网络技术 尽管波分复用光纤通信系统有巨大的传输容量，但它只提供了原始带宽，还需要有灵活的光网络结点实现更加有效与更加灵活的组网能力。当前组网技术正从具有上下光路

14、复用（OADM，Optical Add/Drop Multiplexer）和光交叉连接（OXC，Optical Cross Connect）功能的光联网向由光交换机构成的智能光网络发展；从环形网向网状网发展；从光电光交换向全光交换发展。即在光联网中引入自动波长配置功能，也就是自动交换光网络（ASON， Automatic Switched Optical Network），使静态的光联网走向动态的光联网。n其主要特点是：允许将网络资源动态的分配给路由；缩短业务层升级扩容的时间；显著增大业务层结点的业务量负荷，快速的业务提供和拓展；降低运营维护管理费用；具备光层的快速反应和业务恢复能力；也减少了

15、人为出错的机会；还可以引入新的业务类型，例如按带宽需求分配业务，波长批发和出租，动态路由分配，光层虚拟专用网等；还具有可扩展的信令能力，提高了用户的自助性；提高了网络的可扩展性和可靠性等；总之，智能光网络将成为今后光通信网的发展方向和市场机遇。 （4）宽带接入技术）宽带接入技术 计算机网络必须要有宽带接入技术的支持，各种宽带服务与应用才有可能开展。因为只有接入网的带宽瓶颈问题被解决，核心网和城域网的容量潜力才能真正发挥。尽管当前宽带接入技术有很多种，但只要是不和光纤或光结合的技术，就很难在下一代网络中应用。目前光纤到户（FTTH，Fiber To The Home）的成本已下降至每户10020

16、0美元，即将为多数用户接受。这里涉及两个新技术，一个是基于以太网的无源光网络（EPON，Ethernet Passive Optical Network）的光纤到户技术，一个是自由空间光系统（FSO，Free Space Optical）。 EPON是把全部数据都装在以太网帧内传送的网络。EPON的基本作法是在G.983的基础上，设法保留物理层PON（Passive Optical Network），而用以太网代替ATM（Asynchronous Transfer Mode）作为数据链路层，构成一个可以提供更大带宽，更低成本和更多更好业务能力的结合体。现今95的局域网都是以太网，故将以太网技术

17、用于对IP数据最佳的接入网是非常合乎逻辑的。由EPON支持的光纤到户，现正在异军突起，它能支持千兆比特的数据并且不久的将来成本会降到与数字用户线路（DSL，Digital Subscriber Line）和光纤同轴电缆混合网（HFC，Hybrid Fiber Cable）相同的水平。 FSO技术是通过大气而不是光纤传送光信号，它是光纤通信与无线电通信的结合。FSO技术能提供接近光纤通信的速率，例如可达到1Gbps，它既在无线接入带宽上有了明显的突破，又不需要在稀有资源无线电频率上有很大的投资，因为不要许可证。FSO和光纤线路比较，系统不仅安装简便，时间少很多，而且成本也低很多，大概是光纤到大楼

18、成本（100000300000美元）的13110。FSO现已在企业和居民区得到应用。但是和固定无线接入一样，易受环境因素干扰。（5）3G以上的移动通信系统技术以上的移动通信系统技术n 3G系统比现用的2G和2.5G系统传输容量更大，灵活性更高，它以多媒体业务为基础，已形成很多的标准，并将引入新的商业模式。3G以上包括后3G，4G，乃至5G系统，它们将更是以宽带多媒体业务为基础，使用更高更宽的频带，传输容量会更上一层楼。它们可在不同的网络间无缝连接，提供满意的服务；同时网络可以自行组织，终端可以重新配置和随身携带，是一个包括卫星通信在内的端到端的IP系统，可与其它技术共享一个IP核心网。它们都是

19、构成下一代移动互联网的基础设施。 n 此外3G必将与IPv6相结合。欧盟认为，IPv6是发展3G的必要工具。制定3G标准的3GPP组织于2000年5月已经决定以IPv6为基础构筑下一代移动通信网，使IPv6成为3G必须遵循的标准。 3、当前计算机网络所面临的主要问题、当前计算机网络所面临的主要问题 考虑到今天的互联网不仅具有规模巨大、用户众多、影响深远和应用基本成功等诸多优点,而且它也是目前唯一的一个可供参考的、覆盖全球的、成功运行的、现实的计算机网络,因此对于当前计算机网络所面临现状的讨论主要以互联网作为研究对象(同时也兼顾考虑了OSI/ RM 等较具代表性的网络体系结构参考模型) 。返回返

20、回 如果从Klernrock 在1961 年首次发表论及“分组交换”理论的博士论文算起,互联网已经走过了50年的研究、建设和发展历程。互联网之所以能够取得成功,除了在其发展过程中所采取的一系列重大决策的正确与及时,以及其管理机构的相对健全和运营机制的比较合理等非技术因素以外,一个非常重要的原因就是得益于其体系结构的支持:灵活的分组交换技术、简单的分层模型和开放的协议标准等。 这些特点较好地适应了在互联网发展初期主要以传送离散型正文数据为基础的各种简单应用的需求,因而有效地支持和促进了E-mail 、Telnet 、FTP 等传统互联网应用类型的快速发展和广泛普及。 然而,自从20 世纪90 年

21、代初WWW技术的出现,以及美国NSF 解除互联网上的商业限制以后,互联网便进入了应用与服务的蓬勃发展阶段,而传统网络体系结构的缺陷与不足也随之逐渐显露出来。3. 1 缺乏高效的资源控制能力已成为缺乏高效的资源控制能力已成为 互联网性能的瓶颈互联网性能的瓶颈 现有的互联网体系结构在20 世纪70 、80 年代就已基本建立和大体成型, 主要采用的是以“统计复用”( statistical multiplexing) 和“存储-转发”( store and forward) 为基础的分组交换技术,网络本身只提供“尽力而为”的数据传输服务,而把差错处理、拥塞控制等复杂功能放到网络端系统上去实现。 在网

22、络资源的控制和管理方面,传统互联网体系结构并没有引起高度重视,也没有建立起在全网范围内实施高效资源控制的可行方案和技术,因此它能够为上层应用提供的服务质量支持相当有限,也非常简单。 然而,近年来由于人们日益增长的多样化应用需求的驱动,在线点播、视频会议、远程教育等实时多媒体应用迅速发展,这就要求网络必须能够为这些实时多媒体应用系统提供在带宽、时延、抖动和差错等方面QoS 保证,这时传统互联网就显得越来越难以胜任。 尽管人们先后提出了IntServ 模型、DiffServ 模型、流量工程( TrafficEngineering) 等服务质量保证方案,并且展开了关于资源预留、接纳控制、拥塞控制、流

23、量整形、QoS 路由、主动队列管理AQM 等多种服务质量实现机制的研究,然而这些在理论上看似非常完美、在试验床上运行良好的方案,在互联网广域范围内的实际部署却并没有像人们所预期的那样完全取得成功,离真正解决传统互联网因缺乏高效资源控制能力而导致的服务质量问题尚有差距。3. 2 互联网薄弱的服务定制能力已不能满足互联网薄弱的服务定制能力已不能满足 用户的需求用户的需求 传统的计算机网络研究比较偏重于将计算机网络视为能够满足互连、互通和互操作的通信基础设施,研究的重点大多是围绕网络系统的连接、传输等相关的功能展开。但是,随着互联网自身发展步伐的逐渐加快,互联网在人类社会中所扮演的角色也正在逐渐发生

24、改变,它已经超越了传统计算机网络单纯作为通信基础设施的原初意义,而变成了支撑人类社会全面信息化的一个重要载体。 但现在互联网所能提供的少数几种固定不变的服务,已经不能满足人们日益增长的多样化应用和服务需求,人们迫切希望互联网能够按照他们的个性化需求快速、灵活、高效、动态地提供各种网络服务。但是,传统的互联网体系结构本身却存在着许多缺点和不足,比如:协议栈比较固定、应用和服务模式相对单一、难以根据用户的需求进行动态变化等,因而已经不能适应在商业化运营环境中的互联网发展要求。针对传统互联网体系结构在服务定制方面所存在的种种缺陷与不足,近年来研究人员们虽然已经开展了主动网、可编程网、Grid、Web

25、 Services 等相关研究工作,但仍然还存在很多问题尚待解决。3. 3 在互联网无信用的环境中提供在互联网无信用的环境中提供 用户管理越来越困难用户管理越来越困难 早期的互联网(即ARPANET) 是一个具有浓厚军方背景的科研性质的网络,其建设者和使用者多是一些高校或科研机构中受过良好教育的科研人员,彼此之间比较容易在信任关系、安全制度等方面达成共识和默契。因此在DARPA关于互联网的早期设计目标中几乎没有考虑到关于用户管理的问题,也没有制定出合理的全局性网络安全保障方案。 但是,随着网络规模的不断扩大、用户人数的不断增多和应用领域的广泛普及,互联网的安全薄弱和信任缺失问题也日益彰显。在无

26、信用约束且没有安全保障的现今互联网环境中,各种各样的问题(如垃圾邮件、网络病毒、不良信息等) 都开始暴露无遗,严重影响和干扰了网络的正常运行。 事实上,这些问题都与传统互联网体系结构本身所普遍存在的种种脆弱性有关。当互联网所仰赖的信任假设不再成立时,互联网在为人们带来越来越多便利的同时,也不可避免地面临着越来越大的安全性考验。尽管当前提出了RSA、DES、MD5 、SHA 等各种密码算法和加密技术, IPSec、SSL/ TSL 、S-HTTP 等网络安全协议,以及防火墙、入侵检测( IDS) 等网络安全检测和防御技术,但它们并没有为互联网中日益凸现的安全问题带来根本性的解决。 如何在当前信用

27、普遍丧失的互联网中重构完整的网络安全体系,以及如何建立起传统互联网中所欠缺的完备的用户管理体系,从而为网络安全、网络计费、个人移动管理等提供良好的支持,是当前计算机网络研究所面临的巨大挑战。4、近年来计算机网络演进与发展的、近年来计算机网络演进与发展的 主要趋势主要趋势 网络三大难题(即资源控制、服务定制和用户管理) 的长期困扰以及扭斗现象的日渐凸现,一直是近年来互联网在演进与发展之路上极不和谐的伴音。返回返回 研究表明,传统的网络体系结构参考模型(包括OSI/ RM 和TCP/ IP) 基本成型于上个世纪70 、80 年代,而由WWW 技术所引发的计算机网络应用热潮却开始于上个世纪90 年代

28、,这必然导致传统网络体系结构在设计时所考虑的情况与具体的应用环境之间存在不一致性,这种不一致性恰恰是导致今天的互联网面临种种困境和挑战的根源所在。 于是,研究人员在千方百计弥补传统网络体系结构的缺陷与不足的同时,也开始展望和着手研究一些新型网络体系结构。纵观近年来国际和国内网络研究界在改造传统网络体系结构和探索新型网络体系结构这两方面所做的种种努力,这些研究工作实质上已经反映出了当前关于互联网演进与发展的两个崭新趋势。4. 1 传统互联网中过于简单的网络核心传统互联网中过于简单的网络核心 功能应该得到适当增强功能应该得到适当增强 随着分组交换技术基础地位的确立及TCP/ IP 协议的设计成功和

29、广泛实现,早期互联网便基本上奠定了“核心简单,边缘智能”的体系结构格局。尤其是20 世纪80 年代初“端到端原则”( End to End Argument) 的提出,进一步强化了“互联网的核心应该尽量保持简单,而把复杂的处理都放到端系统上去实现”的观念。 但是,随着20 世纪90 年代初以来各种网络应用和服务的蓬勃发展,传统互联网中核心网络功能过于简单的缺陷也开始逐渐引起人们的关注,近年来的许多研究工作实质上都在围绕这一问题而展开。比如在InterServ/RSVP （资源预留协议）模型中增设了确保服务(guaranteed service) 和负载受控服务(cont rolled-load

30、 service) 两种QoS 保证服务,它们都需要在网络中间结点引入接纳控制、分组调度、流量整形等更多复杂的处理机制 主动网的研究则将移动代码、主动控制和动态计算等技术引入到了核心网络中,大大增加了路由器、交换机等网络中间结点的计算能力和可编程能力;本世纪初Clark等人展开了关于端到端原则的重新反思 ,并提出了Knowledge Plane的概念(KP作为数据面和控制面之外的第三者，参与到网络中，其功能不仅能够知道网络正在做什么，还能够知道网络中的问题出在什么地方。KP是自组织的、可学习的、可推论的、分布的、自底向上的、约束驱动的、从简单到复杂的、可以嵌套的认知系统。所以可以看出KP是建立

31、在高智能的认知系统之上的)。,不但将更多的管理和控制功能纳入到了互联网中,而且指明未来的互联网应该具有更多的智能认知能力。 然而,应该引起注意的是,试图仅仅通过改造核心网络来直接满足所有网络上层应用需求的做法,已被实践证明并不可行。由于应用的需求多种多样、千变万化,因此网络中不太可能存在“one-size-fit-all”的技术。另外,还应该注意到,如果所采取的措施不恰当或眼光不够长远,则不但不太可能解决眼前所遇到的问题,而且可能妨碍到网络将来的发展,进而影响到整个互联网演进过程的持续性和连贯性。 例如近年来针对中间盒(middlebox) 问题所展开的诸多讨论就表明:在今天的互联网中大量涌现

32、出来的中介设备,虽然在一定程度上暂时缓解了传统互联网体系结构在功能和性能方面的某些紧张状况,但同时随之而来引发了许多新的问题和矛盾。比如：NAT地址转换技术，防火墙等。4. 2 从服务角度来研究下一代网络为从服务角度来研究下一代网络为 互联网带来新的发展契机互联网带来新的发展契机 像互联网这样规模十分庞大的分布式系统,将不可避免地面临异构性、开放性、安全性、并发性、可缩放性等方面的诸多挑战,因此从位于核心网络之上且分布于网络边缘的互联网端系统入手,致力于研究互联网如何为用户提供各种各样的服务,以及如何用这些服务来支持和开发各种特定网络应用的分布计算技术,便逐渐成为了互联网研究中的一个重要分支和

33、领域。 在过去的二三十年中,逐步发展起来了诸如进程间通信、远程调用、分布式命名、分布式文件系统、容错和备份、分布式事务处理等一系列与分布式系统有关的理论和技术,从而大大增强了互联网的服务能力和丰富了互联网的服务类型。n从早期互联网在端系统所提供的最基本的网络传输服务(如Socket 和XTI 这类网络API) ,到其后应运而生的中间件(middleware) 技术(其早期代表是RPC 和DCE) ,再到20 世纪80 年代后期开始出现的分布对象计算DOC (Distributied Object Computing) 技术(其主流有CORBA、COM/DCOM、Java RMI 等) ,它们不

34、但使互联网的服务类型、服务方式得到了充分扩展,而且使互联网的服务提供、服务定制和服务集成能力也得到了显著增强。 随着分布计算领域研究的逐渐深入以及相关支持技术的日趋成熟,网络研究人员继续沿着从网络端系统入手来增强互联网服务提供能力的思路,将研究视野和研究方法进行了更加充分地拓展,相关研究工作基本上涵盖了近年来计算机网络领域一些重要的研究热点,包括覆盖网(OverlayNetworks) 、Grid、Web Services 等。 比如:覆盖网主要采取以Overlay 组网的方式,由网络端系统在下层核心网络之上构建一个能够提供各种特定服务的虚拟网络;网格试图将地理上分布的大量有用资源(包括各种计

35、算资源、通信资源、信息资源等) 通过互联网进行高效整合,并以网络服务的方式透明地提供给网络用户使用;而Web Services 则关注了互联网的服务本质,着力研究通过标准的网络协议和数据格式来描述、发布、定位和调用网络服务等。上述这些研究工作实际上已经表明,现代计算机网络研究的重点正在从通信向服务进行跃迁,从服务角度来研究下一代网络已经为互联网带来了新的发展契机。 5、计算机网络研究热点、计算机网络研究热点（1）IPV6下一代互联网协议下一代互联网协议 nIPv6是Internet Protocol Version 6的缩写，也被称作下一代互联网协议，它是由IETF小组(Internet工程任

36、务组Internet Engineering Task Force)设计的用来替代现行的IPv4(现行的IP)协议的一种新的IP协议。 n我们知道，Internet的主机都有一个唯一的IP地址，IP地址用一个32位二进制的数表示一个主机号码，但32位地址资源有限，已经不能满足用户的需求了，因此Internet研究组织发布新的主机标识方法，即IPv6。在RFC1884中规定的标准语法建议把IPv6地址的128位（16个字节）写成8个16位的无符号整数，每个整数用四个十六进制位表示，这些数之间用冒号（：）分开，例如：3ffe:3201:1401:1280:c8ff:fe4d:db39 n.ipv6

37、的优点 1.提供更大的地址空间,能够实现plug and play和灵活的重新编址 2.更简单的头信息,能够使路由器提供更有效率的路由转发. 3.与mobile ip和ip sec保持兼容的移动性和安全性 4.提供丰富的从ipv4到ipv6的转换和互操作的方法,ipsec在ipv6中是强制性的. nipv6和ipv4的互操作能力 从ipv4到ipv6有丰富的转换手段 使用dual stack或者6to4 tunnel能够进行平滑转换 使用NAT能够使ipv4和ipv6节点通信 （2）下一代）下一代Web研究研究 下一代的Web研究涉及4个重要方向：语义互联网、Web服务、Web数据管理和网格。

38、 语义互联网是对当前Web的一种扩展，其目标是通过使用本体和标准化语言，如XML，RDF（Resource Description Framework）和DAML（DARPA Agent Markup Language），使Web资源的内容能被机器理解，为用户提供智能索引，基于语义内容检索和知识管理等服务。n Web服务的目标是基于现有的Web标准，如XML，SOAP（Simple Object Access Protocol），WSDL（Web Services Description Language）和UDDI（Universal Description， Discovery and I

39、ntegration），为用户提供开发配置、交互和管理全球分布的电子资源的开放平台。 Web数据管理是建立在广义数据库理解的基础上，在Web环境下，实现对信息方便而准确的查询与发布，以及对复杂信息的有效组织与集成。从技术上讲，Web数据管理融合了WWW技术、数据库技术、信息检索技术、移动计算技术、多媒体技术以及数据挖掘技术，是一门综合性很强的新兴研究领域。 网格计算初期主要集中在高性能科学计算领域，提升计算能力，并不关心资源的语义，故不能有效的管理知识，但目前网格已从计算网络发展成为面向服务的网格，语义就成为提供有效服务的主要依据。（3）网络计算）网络计算 网络已经渗透到我们工作和生活中的每个

40、角落，Internet将遍布世界的大型和小型网络连接在一起，使它日益成为企事业单位和个人日常活动不可缺少的工具。Internet上汇集了大量的数据资源、软件资源和计算资源，各种数字化设备和控制系统共同构成了生产、传播和使用知识的重要载体。信息处理也已步入网络计算（Network Computing）的时代。 目前，网络计算还处于发展阶段。网络计算典型的形式有：企业计算、网格计算（Grid Computing）、对等计算（P2P， Peer-toPeer Computing）普适计算（Ubiquitous Computing）和云计算。 其中P2P与分布式已成为当今计算机网络发展的两大主流，通过

41、分布式，将分布在世界各地的计算机联系起来；通过P2P又使通过分布式联系起来的计算机可以方便的相互访问，这样就充分利用了所有的计算资源。n1999年，IBM提出普适计算(又叫普及计算)的概念。所谓普适计算（Pervasive Computing / Ubiquitous Computing）指的是，无所不在的、随时随地可以进行计算的一种方式；无论何时何地，只要需要，就可以通过某种设备访问到所需的信息。 间断连接与轻量计算（即计算资源相对有限）是普适计算最重要的两个特征。普适计算的软件技术就是要实现在这种环境下的事务和数据处理。 n目前，IBM已将普适计算确定为电子商务之后的又一重大发展战略，并开

42、始了端到端解决方案的技术研发。IBM认为，实现普适计算的基本条件是计算设备越来越小，方便人们随时随地佩带和使用。在计算设备无时不在、无所不在的条件下，普适计算才有可能实现。 n云计算（Cloud Computing）是网格计算（Grid Computing）、分布式计算（Distributed Computing）、并行计算（Parallel Computing）、效用计算（Utility Computing）、网络存储（Network Storage Technologies）、虚拟化（Virtualization）、负载均衡（Load Balance）等传统计算机技术和网络技术发展融合的产

43、物。 云计算技术体系结构n广义的云计算指厂商通过建立网络服务器集群，向各种不同类型客户提供在线软件服务、硬件租借、数据存储、计算分析等不同类型的服务。广义的云计算包括了更多的厂商和服务类型，例如国内用友、金蝶等管理软件厂商推出的在线财务软件，谷歌发布的Google应用程序套装等。n通俗的理解是，云计算的“云“就是存在于互联网上的服务器集群上的资源，它包括硬件资源（服务器、存储器、CPU等）和软件资源（如应用软件、集成开发环境等），本地计算机只需要通过互联网发送一个需求信息，远端就会有成千上万的计算机为你提供需要的资源并将结果返回到本地计算机，这样，本地计算机几乎不需要做什么，所有的处理都在云计

44、算提供商所提供的计算机群来完成。n它旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统，并借助SaaS(软件即服务) 、PaaS(平台即服务) 、IaaS (基础设施即服务) 、MSP等先进的商业模式把这强大的计算能力分布到终端用户手中。Cloud Computing的一个核心理念就是通过不断提高“云”的处理能力，进而减少用户终端的处理负担，最终使用户终端简化成一个单纯的输入输出设备，并能按需享受“云”的强大计算处理能力！ 软件即服务(SaaS)nSaaS服务提供商将应用软件统一部署在自己的服务器上，用户根据需求通过互联网向厂商订购应用软件服务，服务提供商根据客户所定

45、软件的数量、时间的长短等因素收费，并且通过浏览器向客户提供软件的模式。这种服务模式的优势是，由服务提供商维护和管理软件、提供软件运行的硬件设施，用户只需拥有能够接入互联网的终端，即可随时随地使用软件。这种模式下，客户不再像传统模式那样花费大量资金在硬件、软件、维护人员，只需要支出一定的租赁服务费用，通过互联网就可以享受到相应的硬件、软件和维护服务，这是网络应用最具效益的营运模式。对于小型企业来说，SaaS是采用先进技术的最好途径。平台即服务(PaaS)n把开发环境作为一种服务来提供。这是一种分布式平台服务，厂商提供开发环境、服务器平台、硬件资源等服务给客户，用户在其平台基础上定制开发自己的应用

46、程序并通过其服务器和互联网传递给其他客户。PaaS能够给企业或个人提供研发的中间件平台，提供应用程序开发、数据库、应用服务器、试验、托管及应用服务。基础设施服务(IaaS)nIaaS即把厂商的由多台服务器组成的“云端”基础设施，作为计量服务提供给客户。它将内存、I/O设备、存储和计算能力整合成一个虚拟的资源池为整个业界提供所需要的存储资源和虚拟化服务器等服务。这是一种托管型硬件方式，用户付费使用厂商的硬件设施。例如Amazon Web服务（AWS）， IBM的BlueCloud等均是将基础设施作为服务出租。nIaaS的优点是用户只需低成本硬件，按需租用相应计算能力和存储能力，大大降低了用户在硬件上的开销。（4）业务综合化）业务综合化 所谓业务综合化，是指计算机网络不仅