计算机网络 课件 第10章 新型网络技术

第10章新型网络技术本章解决的问题：能软件定义网络吗？怎么消除分布式路由的弊端？能实现集中式路由吗？怎么按需定义网络、实现网络功能虚拟化？怎么设计数据中心网络以更好支持高性能计算、云计算、AI计算、大数据计算？如何实现万物互联？网络如何实现时间敏感型数据传输？怎样实现卫星互联网、空天地一体化组网？下一代互联网设计理念是什么？怎么实现？怎样运用人工智能技术改进网络？1/71软件定义网络SDN（SoftwareDefinedNetworking）为什么需要SDN？网络设备固化难升级，及时运用新技术不易分布式路由效率低，实时性低导致偶尔错误起源2008年美国斯坦福大学NickMcKeown教授的cleanslate项目——重新设计网络思想取消路由器，用控制器（或计算机）代替分布式路由改为控制器（或计算机）集中路由交换机接收控制器分发的路由表，简单转发控制平面与数据平面分离网络硬件简单，主要由软件实现，能快速升级软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络设计思想协议交换机路控制开源系统SD-WAN2/71SDN网络结构

软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络设计思想协议交换机控制器开源系统SD-WANSDN控制器SDN控制器SDN控制器SDN控制应用程序SDN控制应用程序SDN交换机SDN交换机SDN交换机SDN交换机SDN北向接口SDN南向接口应用平面控制平面数据平面东西向接口控制层基础设施层应用层3/71OpenFlow协议2009.12：v1.02011.02：V1.12011.12：V1.22012.06：V1.32013.10：V1.42014.12：V1.5控制器、交换机（OpenvSwitch）有各自版本软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络设计思想协议交换机控制器开源系统SD-WAN4/71OpenFlow协议流（Flow）：对数据传输进行控制的基本单位交换机保存流表（FlowTable），对数据包按照流表进行转发流表的生成、维护和下发由控制器来实现流表由流表项组成，流表项：匹配、动作、计数器等构成交换机收到数据包时，查表、匹配流，按规定动作处理若匹配失败，发送数据包给控制器，控制器下发新的流表项匹配规则：基于IP五元组（IP源地址、IP目的地址、协议号、源端口、目的端口）或流表项中设定的更精细的十元组：输入端口、MAC源地址、MAC目的地址、以太网类型、VLANID、IP源地址、IP目的地址、IP端口、TCP源端口、TCP目的端口共10个关键字软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络设计思想协议交换机控制器开源系统SD-WAN5/71OpenFlow端口一般是交换机端口（有时不等同）三类端口：物理端口、逻辑端口和保留端口物理端口：交换机定义的端口，对应于交换机的一个硬件接口逻辑端口：交换机定义的端口抽象端口，并不直接对应交换机的硬件接口保留端口：指定通用的转发动作，如发送到控制器、泛洪、或使用非OpenFlow的方法转发（按传统交换机处理）。软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络设计思想协议交换机控制器开源系统SD-WAN6/71OpenFlow端口特定保留端口：ALL:转发数据包到所有端口，仅用作输出端口，包括数据包的入口端口CONTROLLER:封装并转发给控制器TABLE:对数据包执行流表中的动作。从第一流表开始，按流水线处理。INPORT：从入口端口发出ANY:用于未指定端口的OpenFlow指令（通配符）LOCAL:发送给本地网络栈NORMAL:按照传统交换机的2层或3层进行转发处理FLOOD:通过最小生成树从出口泛洪发出，不包括入口。需VLANID选择哪些端口进行洪泛软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络设计思想协议交换机控制器开源系统SD-WAN7/71流表

软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络IngressPortEthersrcEtherdestEtherTypeVlanidVlanPrioriyIPsrcIPdestIPProtocolIPToSTCP/UDPsrcPortTCP/UDPdestPortMatchFieldsPriorityCountersInstructionsTimeoutCookieFlags设计思想协议交换机控制器开源系统SD-WAN8/71流表MatchFields（匹配字段）：对数据包匹配Priority（优先级）：流表项的匹配次序。Counters（计数器）：数据包计数，可针对表、流、端口、队列Instructions（指令）：动作集或流水线处理，如果没有动作，则默认丢弃。Timeout（超时）：最大时间计数或流有效时间。cookie：控制器选择的值，用于流统计、流改变和流删除。Flags（标记）：用于标记状态。流表项的确定：匹配字段+优先级共同确定table-miss流表项：所有字段通配和优先级等于0，类似RIP路由表中的缺省路由项流表项删除：控制器请求或交换机流超时软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络设计思想协议交换机控制器开源系统SD-WAN9/71匹配交换机收到数据包后，提取各字段，从第1流表开始执行流表项查找（匹配），按流水线处理。根据报头内容进行匹配，也可通过入口端口和元数据字段进行匹配流表项字段ANY值，可匹配包头中所有可能的值优先级最高的表项必须被选择，选定的流表项的指令集被执行软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络设计思想协议交换机控制器开源系统SD-WAN10/71指令与流表项关联，包括：Meter:直接将包计量后丢弃。Apply-Actions：立即执行指定的动作。Clear-Actions：立即清除动作集中所有的动作。Write-Actions：将指定的动作添加到正在执行的动作集中。Write-Metadata：在元数据区域记录元数据。Goto-Table：指定流水线处理进程中下一张表的ID。软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络设计思想协议交换机控制器开源系统SD-WAN11/71动作集动作集与每个数据包相关，默认为空动作集在表间被累加动作的执行顺序（可通过Apply-Actions指令修改）：(1)copyTTLinwards(2)pop(3)push-MPLS(4)push-PBB(5)push-VLAN(6)copyTTLoutwards(7)decrementTTL(8)set(9)qos(10)group(11)output:数据包按照指定的端口转发。Output动作最后执行；若无动作指令，数据包被丢弃软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络设计思想协议交换机控制器开源系统SD-WAN12/71消息格式：版本：OpenFlow协议的版本。类型：消息的类型。用8位数表示的消息类型。消息长度：消息的总长度（字节）。消息ID：询问、应答时消息识别。消息内容：消息的具体内容。

软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络8b8b16b32bN版本类型消息长度消息ID消息内容设计思想协议交换机控制器开源系统SD-WAN13/71消息消息类别：3类controller-to-switch：由控制器发起，用来管理或获取switch状态asynchronous（异步）：由switch发起，用来将网络事件或交换机状态的变化发送给控制器symmetric（对称）：可由交换机或控制器发起软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络设计思想协议交换机控制器开源系统SD-WAN14/71消息：controller-to-switch类(1)Features：在建立传输层安全会话（TLS）时，发送给交换机，交换机需要应答自身支持的功能(2)Configuration：设置或查询交换机上的配置信息(3)Modify-state：管理交换机流表项和端口状态等(4)Read-state：向交换机请求一些诸如流、网包等统计信息(5)Send-packet：通过交换机指定端口发出包(6)Barrier：确保消息依赖满足，或接收完成操作的通知软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络设计思想协议交换机控制器开源系统SD-WAN15/71消息：

asynchronous类(1)Packet-in：收到一个网包，但在流表中没有匹配项，则发送Packet-in给控制器。如果交换机缓存足够多，网包被临时放在缓存中，网包的部分内容（默认128字节）和在交换机缓存中的序号也一同发给控制器；如果交换机缓存不足以存储网包，则将整个网包作为消息的附带内容发给控制器(2)Flow-removed：交换机中的流表项因为超时或修改等原因被删除，触发Flow-removed消息(3)Port-status：交换机端口状态发生变化时（例如宕掉），触发Port-status消息(4)Error：交换机通过Error消息来通知控制器发生的问题软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络设计思想协议交换机控制器开源系统SD-WAN16/71消息：

symmetric类(1)Hello：交换机和控制器用来建立连接(2)Echo：用来测量延迟、是否连接保持等(3)Echo_reply：接收到Echo消息的一方，对对方的应答消息(4)Vendor：交换机提供额外的附加信息功能。为未来版本预留软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络设计思想协议交换机控制器开源系统SD-WAN17/71交换机转发流程

软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络设计思想协议交换机控制器开源系统SD-WAN收到数据包802.1d最小生成树处理处理首部与0号流表匹配？执行动作与N号流表匹配？通过安全通道转发给控制器YesYesNoNo18/71交换机解析报头流程

软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络设置VLANID，继续检查基于ARP包设置IPsrc，destEthtype=0x0800？设置IPsrc,dest，protolcol,ToSNoNoNoYesYesYesEthtype=0x8100？Ethtype=0x0806？非IP分片？IPprot=6或7？IPprot=1？根据TCP/UDPsrc,dest设置L4域根据ICMP类型、代码设置L4域根据赋值的首部进行匹配NoNoNoYesYesYes设计思想协议交换机控制器开源系统SD-WAN19/71交换机与控制器间的安全通道实现交换机与控制器间通信控制器对交换机进行管理和配置，接收交换机的事件，并通过交换机发送数据包管理和配置消息通过TLS或者无保护的TCP连接传输经安全通道建立的连接，所有流量都不经过交换机的流表检查交换机至少需配置两个证书，一个用来认证控制器，一个用来向控制器发出认证软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络设计思想协议交换机控制器开源系统SD-WAN20/71控制器原始：由计算机充当现在：专用设备路由计算：收集信息；集中式计算全局路由软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络设计思想协议交换机控制器开源系统SD-WAN21/71开源系统与商品系统典型商用控制器：POFController（华为）典型商用交换机：POFSwitch（华为）典型开源控制器：OpenDayLight；FloodLight典型开源交换机（软件）：

OpenvSwitch软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络设计思想协议交换机控制器开源系统SD-WAN22/71SD-WANSoftwareDefinedWAN基于混合WAN链路，实现灵活的overlay组网高性能SD-WAN设备，实现以应用为中心的全业务处理面向业务和意图，实现业务编排和自动化发放广域优化，提升WAN传输质量集中管控和可视化，运维简单北向开放API，可编程提供安全机制软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络设计思想协议交换机控制器开源系统SD-WAN23/71SD-WAN层次结构

软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络Portal编排管理控制分支网络分支网络MPLS网络因特网总部网络公有云传统网络业务呈现层管理控制层网络层BGP/DTLSNETCONFTelemetryRESTfulAPI设计思想协议交换机控制器开源系统SD-WAN24/71网络功能虚拟化（NFV，NetworkFunctionVirtualization）原理为什么需要NFV？在服务器、交换机和存储设备上使用标准虚拟化技术来构建和部署网络功能，用软件实现网络功能，根据需求动态部署，无需重新安装新的专用硬件设备软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络NFV原理网络切片FlexE25/71网络功能虚拟化（NFV，NetworkFunctionVirtualization）原理

软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络虚拟化网络功能虚拟化网络功能虚拟化网络功能…网络功能虚拟化设施虚拟计算资源虚拟存储资源虚拟网络资源虚拟化网络功能虚拟化层硬件资源计算资源存储资源网络资源网络功能虚拟化管理和编排器虚拟化网络功能管理器虚拟化网络功能调度器虚拟化网络设施管理器NFV原理网络切片FlexE26/71网络切片（NetworkSlice）在统一的网络基础设施上分离出多个虚拟的端到端网络、实现按需组网，每个网络切片在接入网、传输网、核心网上都进行逻辑隔离，以适配各种各样类型的应用。核心是NFV例：5G切片网络（4G没有）软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络eMBBmMTCuRLLC接入网传输网核心网NFV原理网络切片FlexE27/715G网络切片实现

软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络5G网络切片管理无线接入网子切片管理承载网子切片管理核心网子切片管理无线侧通过虚拟化实现切片SDN控制器承载网通过SDN实现切片核心网通过SBA(基于服务的架构)实现切片eMBB端到端网络切片mMTC端到端网络切片uRLLC端到端网络切片NFV原理网络切片FlexE28/71IP网络切片关键技术包括控制器侧技术和设备侧技术：控制器侧技术：北向业务模型，南向接口与相关协议，包括BGP-LS（BorderGatewayProtocol-LinkState）、BGPSRPolicy、PCEP、NETCONF/YANG、Telemetry等。设备侧技术：转发资源切分技术：FlexE、信道化子接口、灵活子通道等数据平面标识与封装技术：基于SRv6和IPv6等数据平面协议的数据平面标识；分布式控制平面协议：IGP和BGP等。

软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络NFV原理网络切片FlexE29/71FlexE

（FlexibleEthernet，灵活以太网）在MAC与PHY层之间增加一个FlexEShim层，实现MAC与PHY层解耦，实现M个MAC可映射到N个PHY，从而实现了灵活的速率匹配例：把100GEPHY池化为20个5GE时隙，业务口可以灵活地从20个5GE时隙资源池中申请独立的带宽资源解决下列问题：不支持灵活的带宽颗粒度：802.3确定的10-25-40-50-100-200-400GE的阶梯型速率体系与光传输设备能力相互依赖：Ethernet接口能力与光传输设备能力发展不同步（例如光传输设备没有25/50GE接口）不支持面向多业务承载的增强QoS能力：Ethernet接口会出现长包阻塞短包软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络NFV原理网络切片FlexE30/71FlexE

（FlexibleEthernet，灵活以太网）通用架构

FlexEShim机制

软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络NFV原理网络切片FlexE31/71FlexE

（FlexibleEthernet，灵活以太网）按照每个FlexEClient所需带宽分配FlexEGroup中可用的Slot，形成FlexEClient到一个或多个Slot的映射，再结合Calendar机制实现一个或多个FlexEClient在FlexEGroup中的承载软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络NFV原理网络切片FlexE32/71数据中心网络DCNDCN主要特点、与普通网络的主要区别是什么？主流架构采用CLOS网络（CharlesClos1953年提出）、树型结构核心思想：用多个小规模、低成本的单元（交换机）构建复杂、大规模的网络；无阻塞两种结构最受重视：以交换机为中心的网络结构以服务器为中心的网络结构软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络网络结构IB网络RoCE33/71以交换机为中心的网络结构典型：胖树网络(1)每个交换机一半端口上联，一半端口下联(2)最底层交换机的下联端口连接服务器，即树叶为服务器，其它端口连接交换机(3)任意两台服务器（树叶节点）之间都有独享通信路径软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络网络结构IB网络RoCE34/71胖树网络

软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓核心层汇聚层接入层pod网络结构IB网络RoCE35/71以服务器为中心的网络结构典型：BCube网络服务器为多端口，每个端口连接一个交换机每台交换机连接固定数量的服务器。

软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓BCube0BCube0BCube0BCube0网络结构IB网络RoCE36/71Infiniband网络早期是10Gbps，经历40Gbps、56Gbps、80Gbps、100Gbps、200Gbps，正向400Gbps、800Gbps、1000Gbps、1.2Tbps过渡重要技术是RDMA（RemoteDMA），CPU不参与通信IB网络有自己的协议：SDP、SRP、iSER、RDS、IPoIB和uDAPL等，可实现与TCP/IP无缝衔接。典型的IB网络是胖树结构软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络网络结构IB网络RoCE37/71

RoCE网络(RDMAoverConvergedEthernet)

软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络RDMA应用RDMA软件栈IB传输协议IB传输协议iWARP协议IB网络层协议UDPTCPIPIPIB链路协议以太网以太网InfinibandRoCEv2iWARP网络结构IB网络RoCE38/71

物联网IoT（InternetofThings）四层架构

软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络网络架构协议对象解析39/71

六域实现模型中国国标：

软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络网络架构协议对象解析用户域(用户:政府,企业,公众)

服务提供域(基础服务,公共服务)感知控制域(物联网网管,WSN,RFID,位置,音视频)目标对象域(感知对象，控制对象)运维管控域(法规监管,运行维护)

资源交换域(信息资源,市场资源)40/71

六域实现模型关联技术：

软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络网络架构协议对象解析41/71协议主要是感知层相关协议：有线技术协议：光纤传感智慧监控无线技术协议：蓝牙ZigBeeWi-FiNB-IoTLoRaGPRS/4G/5G软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络网络架构协议对象解析42/71对象名称解析ONS（ObjectNameService）产品电子编码EPC到产品名称的解析软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络网络架构协议对象解析应用程序本地ONS解析器UNI目标PML服务器ONSONS根ONSEPCPML服务器PMLEPC信息物品信息43/71时间敏感网络TSN（TimeSensitiveNetworks）保证信息在一个确定的、可预测的时间范围内完成源-目的之间传输也被称为确定性网络DETNET（有不同看法！）怎么实现？控制平面的架构模型：全分布式全集中式分布式用户管理/集中式网络控制软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络控制架构实现技术44/71全分布式控制架构用户需求和网络流量通过用户网络接口UNI传输网络控制在交换机本地执行，不对终端进行控制终端的配置在本地进行（分布式）典型应用：音视频桥接系统(Audio/VideoBridgingSystems，AVB)，配置方式较为复杂，维护成本高。软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络控制架构实现技术交换机交换机交换机UNIUNI终端终端45/71全集中式控制架构用户需求交给集中式用户配置CUC(CentralizedUserConfiguration)CUC采集终端业务的带宽时延抖动等QoS需求，并将其转换后发给CNC软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络控制架构实现技术集中式用户配置CUCUNI集中式网络控制CNC交换机交换机交换机终端终端46/71分布式用户管理/集中式网络控制架构集中式网络控制器CNC(CentralNetworkController)对所有交换设备进行集中管控CNC对全局网络视图实现最优计算CNC将计算结果下发给TSN交换机（更新路由等配置信息）软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络控制架构实现技术集中式网络控制CNC交换机交换机交换机终端终端UNIUNI47/71实现技术主流方案：全集中式控制架构，基于软件定义理念实现主要实现技术：时间同步机制传输调度机制路径控制机制资源预留机制可靠传输机制软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络控制架构实现技术48/71时间同步机制思想：包含时钟源的设备都可通过BMCA（BestMasterClockAlgorithm）算法被选为超主（GrandMaster，GM），超主将时间同步所用到的相关信息发送给其它节点，其它节点据此来调整自己的时间(1)路径延迟测量一方为测量的发起者，另一方为测量的响应者，通过delayReq、delayResp、delayResp等消息实现测量路径延迟=[(发起者收到delayResp的时间-发起者发送delayReq的时间)-(响应者发送delayResp的时间-响应者收到delayReq的时间)]/2软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络控制架构实现技术49/71时间同步机制(2)BMCA算法用于同步的时钟信息（announce报文）经由生成树传到系统中的每个节点，在有限的步骤内实现最佳主时钟的选取(3)时钟同步信息的传递超主发送自己的时钟信息，其它节点收到同步信息后，根据路径延迟时间计算自己时钟与超主时钟的频率比，并修正自己的时钟软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络控制架构实现技术50/71传输调度机制(1)CBS（CreditBasedShaper）机制用于流量整形，解决高优先级流量长时间占用带宽而影响其它流量传输的问题基本方法：对每个队列，设置信用值，并根据一定的规则进行更新。只有当该队列的信用值大于0时，才能输出该队列中的数据。信用值的更新规则：当该队列输出数据时，信用值减少，当不输出数据时（信用值=0或其它高优先级队列正在传输数据），信用值增加。软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络控制架构实现技术51/71传输调度机制(2)TAS（TimeAwareShaper,时间感知整形器)机制类似时分复用装置，用于感知每个队列中数据帧的剩余时间，据此调整每个队列的输出许可（门控制），以保证每个帧在限定时间内完成传输，实现确定性传输。软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络控制架构实现技术52/71传输调度机制(3)帧抢占机制用途：紧急帧的传输，允许更高优先级的数据打断低优先级数据的传输，在高优先级数据传输完毕后，低优先级数据再恢复传输关键问题：如何防止被抢占的帧继续传输、在抢占帧传输完毕后如何继续传输实现思想：将MAC层分为两部分eMAC和pMAC，eMAC负责发送时间敏感的帧，pMAC负责发送普通帧，eMAC具有更高优先级，一般不能被抢占，pMAC中的帧可被抢占。设置帧片段格式：被打断的帧，在恢复后继续发送，一个帧就被分成了多个片段发送，需为帧片段设置新的帧格式软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络控制架构实现技术53/71路径控制机制基于数据链路层进行报文传输把流量准确地调度到预定的传输路径上，以增加网络的弹性和减少拥塞需要带宽预留等机制软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络控制架构实现技术54/71资源预留机制典型：流预留协议（StreamReservationProtocol，SRP）规定用于接纳或拒绝流的准入控制机制SRP根据不同种类的流来确定其所需要的带宽，并预留例：AVB交换机，将75%的带宽用于AVB数据的传输，将25%用于尽力而为流量的传输软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络控制架构实现技术55/71可靠传输机制通过序列号和复制每个流的数据包，在数据的发送端发送多个副本（一般经由不同的路径）在一个或多个节点重新组合并消除重复数据提高可靠性，降低丢包率软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络控制架构实现技术56/71卫星轨道卫星轨道平面通过地球中心卫星的轨道是一般是椭圆形（圆形、抛物线型、双曲型）轨道倾角：地球赤道平面与卫星轨道平面间的夹角，卫星轨道上升段时反时针旋转到轨道平面的夹角高轨：20000km以上中轨：2000km～20000km低轨：200km～2000km卫星互联网：主要是低轨软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络卫星轨道卫星星座关键技术局限性互联网空天地网

地心地球赤道面轨道倾角卫星轨道地球57/71星座星座：多颗卫星按一定的方式组成的卫星网典型星座：GPS、GLONASS、Galileo、北斗导航系统（BDS）、Starlink、虹云。一般采用两种组成方式：

(a)由几个倾角和高度不同的圆轨道卫星环组成；

(b)由几个倾角和高度相同的圆轨道卫星环组成星座内的卫星，按照相对恒定的速度飞行，低轨卫星大约90分钟绕地球一圈软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络卫星轨道卫星星座关键技术局限性互联网空天地网58/71关键技术(1)星座设计与部署技术。轨道高度2000km的低轨卫星，信号能覆盖地面某固定点的时间大约不超过19分钟；星链低轨卫星高度约为346km，信号覆盖地面某固定点的时间大约为9分钟(2)星间干扰控制技术(3)高速数据传输技术(4)卫星连接切换技术(5)路由技术(6)卫星协同数据下载技术(7)数据正确性保证技术(8)传输效率、拥塞控制、服务质量保证技术(9)卫星互联网安全技术软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络卫星轨道卫星星座关键技术局限性互联网空天地网59/71卫星互联网的局限性每个卫星要服务的用户数很多，每个用户能得到的实际带宽比较有限——远低于地面光纤、蜂窝网只能作为辅助例：Starlink，12000颗卫星（未来40000颗）：假定全部都可为地面用户提供接入服务（实际只有一部分提供接入）假如只覆盖地球表面的20%平均每颗卫星服务地球面积约为8500平方公里若该面积是大城市，约2千万人目前低轨卫星单星的转发带宽大约为5Gbps（不久将达到10Gbps）人均带宽多少？软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络卫星轨道卫星星座关键技术局限性互联网空天地网60/71典型卫星互联网系统StarLink（SpaceX公司）预计12000颗卫星83个轨道面轨道高度335-346km、1000-1325kmOneWeb（OneWeb公司）720颗卫星，18个轨道面，轨道高度1200km鸿雁星座（中国航天科技公司）320颗卫星，轨道高度1100km虹云工程（中国航天科工集团）156颗卫星，轨道高度1000km软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络卫星轨道卫星星座关键技术局限性互联网空天地网61/71空天地一体化网络

软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络卫星轨道卫星星座关键技术局限性互联网空天地网62/71空天地一体化网络路由协议是关键方案之一：将卫星星座建模成时变图（TVG），基于时变图进行路由计算

软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络卫星轨道卫星星座关键技术局限性互联网空天地网63/71未来互联网（FutureInternet）什么形式？关键性趋势：高带宽确定性内生安全通信、计算融合（In-networkComputing）广域空间一体化（空天地海）智能化软件定义网网络虚拟化数据中心网物联网时间敏感网卫星互联网命名数据网AI改进网络体系结构命名方法路由方法64/71未来互联网（FutureInternet）什么形式？一种方案：以内容为中心（ContentCentricNetworking，CCN）按内容名访问，不再按地址访问，地址与内容解绑不再以host-to-host作为基本通信方式——颠覆性UCBerkeley的ScottShenker等提出DONA体系结构发展出NDN（NamedDataNetworking）核心思想