6期 谢高岗等：未来互联网体系结构研究综述 1113 逃 Content Store browser chat . 端口1 porc.cum/videos/WidgetA.mp/v3 File Stream... Index Security Pending Interest Table (PIT) r章yTe Prefix P /pre.com/videc/WidgetA.mpg/v3/s1 chunks 端口2 ●F Strategy FIB Prefix Facelis IP UDP P2P BCast copper fiber radio... /pare.com 0.1 蒸 (a) (b) 图】CCN/NDN协议栈和节点转发模型[-) 据是服务的载体，要想全面支持流量的可扩展性，必 用户和设备接入控制，由网络跟踪用户的移动过程 须统筹考虑数据和数据处理的边界与融合，构建以 和位置信息，从而提供移动过程中的高效切换和服 互联网服务为中心的网络体系架构。 务质量.按照Clean-Slate的规划，需要在路由、切 针对路由可扩展问题，Cisco公司提出了位置/ 换、目录服务、安全和接入控制等方面进行重大 标识分离协议LISP(Locator//Identifier Separation 创新. Protocol)1,其目的是通过采用聚集度更高的机制 MobilityFirst项目是美国自然科学基金会启动 解决路由可扩展问题，目前Cisco已经发布了多个 的4个面向FIA的研究项目之一，由美国罗格斯大 LISP的实现版本，其基本思想是将基于IP地址的 学联合其他8家大学共同实施，其目标是针对目前 单一编址空间划分为两个编址空间：EID(端点标 移动接入设备激增的现实，设计面向移动/无线世界 识)和RLOC(路由位置符)，其中EID仅被用于站 的FIA及协议.MobilityFirst的两条基本设计原则 内通信，RLOC则可用于全局通信.LISP可采用渐 是：将无线/移动终端作为主流接入设备设计网络架 进式方式部署在现行网络上，具体通信模型则采用 构；设计更为强大的安全和信任机制.Mobility First Map-and-encap方案，即首先将不可路由的EID映 体系架构的基本技术特征包括：支持快速的全局名 射为可路由的RLOC,再进行隧道封装后在现有网 字解析；采用公钥基础设施实现网络设备的验证；核 络上传输.LISP是在TCP/IP体系结构框架内针对 心网络采用扁平地址结构；支持存储-转发的路由方 路由可扩展性的一种改进，在一定程度上解决移动 式：支持逐跳的分段数据传输：支持可编程的移动计 性问题，仍然无法解决流量增长问题， 算模式等.MobilityFirst可以很好地支持移动计算， 3.2面向动态性的体系结构 但同样无法解决流量激增带来的带宽消耗问题. 动态性支持是未来网络的基本特征之一[1町，位 在上述方案中，Clean-Slate主要考虑接入优化的 置和标识分离是解决动态性问题的主要解决方案之 问题，并强调在网络侧实现移动管理；MobilityFirst 一，在面向动态性的FIA研究方面，当前主要有两 的目标是设计一种健壮、可信的以服务为中心的网 方面的工作：斯坦福大学的Clean-Slate项目o)、美 络架构，通过全局名字解析和转发存储实现路由，其 国自然科学基金的Mobility First项目1)等. 基本思想仍然与现有网络架构一致，即先获取节点 斯坦福大学的Clean-Slate项目将重新设计互 位置再获取服务；LISP在现有网络结构中，通过定 联网基础设施和服务，为设备互联、计算和存储创造 义二维节点标识在现有网络体系结构下实现位置和 新的创新平台，并使得他们能够为研究者和用户所 标识相分离.FIA支持动态性的基本思路应该是：位 用，而新的架构将主要考虑移动计算的需求.考虑到 置和标识分离，使得节点在移动过程中具有唯一、稳 目前大量的WIFI和蜂窝接入网络，Clean-Slate项 定的标识：移动管理和路由设计统一考虑，支持主机 目的目标是为用户提供最优的接入选择，其基本思 和网络移动；采取缓存机制，提升节点移动过程中服 想是将服务提供者和网络运营商分离，实现安全的 务和数据的获取效率；设计良好的安全机制，支持用图１ＣＣＮ／ＮＤＮ协议栈和节点转发模型［１０１１］ 据是服务的载体，要想全面支持流量的可扩展性，必 须统筹考虑数据和数据处理的边界与融合，构建以 互联网服务为中心的网络体系架构． 针对路由可扩展问题，Ｃｉｓｃｏ公司提出了位置／ 标识分离协议ＬＩＳＰ（Ｌｏｃａｔｏｒ／ＩｄｅｎｔｉｆｉｅｒＳｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）［１４］，其目的是通过采用聚集度更高的机制 解决路由可扩展问题，目前Ｃｉｓｃｏ已经发布了多个 ＬＩＳＰ的实现版本，其基本思想是将基于ＩＰ地址的 单一编址空间划分为两个编址空间：ＥＩＤ（端点标 识）和ＲＬＯＣ（路由位置符），其中ＥＩＤ仅被用于站 内通信，ＲＬＯＣ则可用于全局通信．ＬＩＳＰ可采用渐 进式方式部署在现行网络上，具体通信模型则采用 Ｍａｐａｎｄｅｎｃａｐ方案，即首先将不可路由的ＥＩＤ映 射为可路由的ＲＬＯＣ，再进行隧道封装后在现有网 络上传输．ＬＩＳＰ是在ＴＣＰ／ＩＰ体系结构框架内针对 路由可扩展性的一种改进，在一定程度上解决移动 性问题，仍然无法解决流量增长问题． ３．２面向动态性的体系结构 动态性支持是未来网络的基本特征之一［１５］，位 置和标识分离是解决动态性问题的主要解决方案之 一．在面向动态性的ＦＩＡ研究方面，当前主要有两 方面的工作：斯坦福大学的ＣｌｅａｎＳｌａｔｅ项目［１６］、美 国自然科学基金的ＭｏｂｉｌｉｔｙＦｉｒｓｔ项目［１７］等． 斯坦福大学的ＣｌｅａｎＳｌａｔｅ项目将重新设计互 联网基础设施和服务，为设备互联、计算和存储创造 新的创新平台，并使得他们能够为研究者和用户所 用，而新的架构将主要考虑移动计算的需求．考虑到 目前大量的ＷＩＦＩ和蜂窝接入网络，ＣｌｅａｎＳｌａｔｅ项 目的目标是为用户提供最优的接入选择，其基本思 想是将服务提供者和网络运营商分离，实现安全的 用户和设备接入控制，由网络跟踪用户的移动过程 和位置信息，从而提供移动过程中的高效切换和服 务质量．按照ＣｌｅａｎＳｌａｔｅ的规划，需要在路由、切 换、目录服务、安全和接入控制等方面进行重大 创新． ＭｏｂｉｌｉｔｙＦｉｒｓｔ项目是美国自然科学基金会启动 的４个面向ＦＩＡ的研究项目之一，由美国罗格斯大 学联合其他８家大学共同实施，其目标是针对目前 移动接入设备激增的现实，设计面向移动／无线世界 的ＦＩＡ及协议．ＭｏｂｉｌｉｔｙＦｉｒｓｔ的两条基本设计原则 是：将无线／移动终端作为主流接入设备设计网络架 构；设计更为强大的安全和信任机制．ＭｏｂｉｌｉｔｙＦｉｒｓｔ 体系架构的基本技术特征包括：支持快速的全局名 字解析；采用公钥基础设施实现网络设备的验证；核 心网络采用扁平地址结构；支持存储转发的路由方 式；支持逐跳的分段数据传输；支持可编程的移动计 算模式等．ＭｏｂｉｌｉｔｙＦｉｒｓｔ可以很好地支持移动计算， 但同样无法解决流量激增带来的带宽消耗问题． 在上述方案中，ＣｌｅａｎＳｌａｔｅ主要考虑接入优化的 问题，并强调在网络侧实现移动管理；ＭｏｂｉｌｉｔｙＦｉｒｓｔ 的目标是设计一种健壮、可信的以服务为中心的网 络架构，通过全局名字解析和转发存储实现路由，其 基本思想仍然与现有网络架构一致，即先获取节点 位置再获取服务；ＬＩＳＰ在现有网络结构中，通过定 义二维节点标识在现有网络体系结构下实现位置和 标识相分离．ＦＩＡ支持动态性的基本思路应该是：位 置和标识分离，使得节点在移动过程中具有唯一、稳 定的标识；移动管理和路由设计统一考虑，支持主机 和网络移动；采取缓存机制，提升节点移动过程中服 务和数据的获取效率；设计良好的安全机制，支持用 ６期 谢高岗等：未来互联网体系结构研究综述 １１１３