面向新一代互联网的内容交换网络架构

($* 多点通信和广播能力的提供
当前互联网在通信能力提供方面 " 本质上依然是一个点到 点的网络 ! 作为新一代电信级互联网 " 应能提供多点通信能力 " 以支持流媒体传输 $ 视频会议 $ 互动游戏 $ 互动协同等应用的需 求 ! 多点通信能力对于新一代互联网产生 ’ 杀手 ( 级业务具有创 新性的基础作用 ! 为解决以上四个问题 " 业界提出了若干解决方案 " 但大多数 方案仅能解决局部问题而忽视了其它问题的存在 " 包括时下很 热的以软交换为核心的 393 体系架构 " 并没有就以上影响互联 网发展的四个核心问题提出具体的解决方案 ! 笔者认为 "新的电信级互联网架构 " 所提供的解决方案至少 应能关注到以上四大问题 " 其实这也是电信级互联网的四个核 心能力 " 如图 , 所示 !
系统所提供的 $ 信息管道 %" 运营商通过提供和管理 $ 信息管道 % 以控制住流经其网络的各种应用和业务 # 在该思路影响下 "!"$ 应该既是一种网络系统 " 也是一种能 够承载多种应用的平台 " 它介于网络层与应用层之间 " 即成为下 层网络系统与上层应用系统之间的 $ 纽带平台 %" 通过它提供的 $ 信息管道 % 服务将应用和网络紧密联系在一起 # 对于 !"$ 运营商而言 " 只需要向社会开放统一的 $ 信息管 道 % 接口 * ** !"$"’6789" 就可允许全社会的 ") 开发基于该接口 的各种应用 " 该接口与当前以软交换为核心的 $1$ 所提倡使用 的 ):;<:= >)2 接口有显著不同 # ):;<:= >)2 是一种较为复杂的应 用层接口集合 & 将网络提供的各种能力汇总在一起并以一种统 一的规范呈现出来 ’" 而 +"$"’6789 则是一种类似 ?2$"’6789 的 网络层接口 + 同时 " 由于 +"$ 实际上已经将各种网络资源概括 为 $ 信息管道 % 这个最基本的要素 " 因而基于 +"$"’6789 接口的 应用可直接获得 +"$ 提供的管道资源 " 不存在 ):;<:= 体系因支 持更多的 ( 可能出现的新资源系统而需要不断扩展 ):;<:= >)2 接口函数的问题 " 也就是说 "+"$ 通 过 提 供 $ 信 息 管 道 % 这 个 基 本要素而获得 $ 以不变应万变 % 的效果 #
+"$ 定位为一种第四层的网络系统 " 该网络系统可利用已有网
络技术如 *)/0 来承载 # 这与目前大家研究的 $12 ! 2)/3 技术不 同 " 以 2)/4 为核心的 $52 与现有 2)/0 网络是一种对等和替代 关系 " 这种关系在 2)/0 占主流的应用下将会给 2)/4 带来非常 大的阻力 # 概括来说 "!"$ 是叠加在现有网络之上的面向连接的 ( 可提 供多点通信能力的第四层网络系统 #
能提供点到多点的通信 # 为了能与现有互联网和平共处 "+"$ 采取将有价值的应用 和业务流量自然过渡到新一代互联网上的发展模式 " 因此 "+"$ 与 *) 网络不能形成对等关系或替代关系 " 而采取当初互联网发 展的精神之一 ) 将自己 叠 加 在 已 有 网 络 技 术 之 上 " 也 就 是 将
#$% 电信级互联网应能解决困扰当前互联网的难题 ()* 服务质量 %%&’& 问题
通过互联网提供端到端 %&’ 保证的服务 " 一直是业内尤其 是电信运营商关注的问题 ! 当前 " 许多主流的网络设备商都宣称 自己的设备或者系统是支 持 %&’ 能 力 的 " 然 而 " 当 将 多 家 设 备 放在一起的时候 " 我们发现到目前为止 " 依然没有很好的解决方 案 " 实际上 "即使使用同一家网络设备 " 这个问题依然存在 ! 可以 说 "%&’ 问题和下面要说的安全问题 " 是目前困扰互联网最为 ’ 头疼 ( 的两个问题 !
专题 !!" 电信网
面向新一代互联网的内容交换网络架构
王爱宝 #"$ !!" 中山大学 广州 #!$%&#" %" 中国电信集团互联网部 北京 !’’’(%#
摘 要 本文提出了内容交换网络 !!"#$%&$ ’()$*+ &,$("-."/01 # 的概念 " 通过对 /21 架构及其原理的详细 阐述 " 展示了一种面向 连接的 $ 资源可控可管的 $ 可提供点到多点服务能力的电信级互联网架构 " 该架构可较好地解决当前互联网所面临的若干难题 " 也为业界提供了一种将现有互 联 网 架 构 逐 步演变为电信级网络架构的现实方案 " 说明 /21 架构可能是人们期望中的下一代互联网 !134 % 的 核心技术和具体呈现 & 关键词 网络架构 电信级互联网 服务质量 网络安全 多点通信
! "#$ 架构思路
!%& 技术发展促使 ! 哑铃型网络模型 " 的形成
前文说过 " 由于技术的发展 " 终端计算能力的强大和网络带 宽的充足已经成为现实并在不断发展之中 " 这为应用或业务的 计算由终端完成 " 并由一个相对集中的 $ 网络大脑 % 负责全网性 的 $ 道路 % 管理的局面形成 " 打下了一个扎实的基础 # 同时 " 当前由路由器组成的互联网 " 之所以在业务可管可控 等方面做得很不好 " 主要原因在于当前互联网有很多的 $ 小脑 % & 如每个路由器都可以计算路由 " 并可做主将数据包发送出去 ’" 但却缺少一个能够统管全局资源的 $ 大脑 %# 为了使得 $ 道路 % 受 控于运营商的 $ 大脑 %& 后台系统 ’"!"$ 认为应将用于承载业务 流的包转发设备的 $ 智能 % 转移给运营商 " 即将 $ 路由智能和决策 功能 % 从路由设备中分离出来还给运营商的 $ 大脑 %" 由运营商的 $ 大脑 % 负责进行路由决策和 $ 道路 % 管理 # 也就是说 " 新型的网络将是一个哑铃型的网络架构 " 用户和 运营商都将有更多的智能计算和管理能力 "而负责运载业务流量 的 $道路 %则相对来说变得简单且需接受运营商 $大脑 %的管理 #
&(

&
新一代互联网的需求
关于新一代互联网架构如何搭建 " 近几年一直是业内关心
的热点话题 " 建立电信级的互联网成为人们的共识 & 但具体来 说 " 电信级互联网 * 新一代互联网 # 有什么要求呢 + 就本人理解 " 它至少应能满足以下需求 &
&’# 电信级互联网首先应是一个可以盈利的网络
电信网络运营商首先是一个商人 " 而商人总希望它的投资 能得到合理的收益 & 互联网不能为运营商创造合理的收益 " 是 目前最大的问题 & 因此 " 电信级互联网应将 ( 可盈利 ) 作为首要 的设计原则和最终目标 & 图 B 是笔者理解的可盈利网络应具有的商业模型 " 它由三 个要素组合而成 ’ 网络平台 $ 市场需求和营销行动 & 其中 " 网络 平台是可盈利网络模型的物质基础 " 也就是我们通常所说的新 一代网络基础设施 & 但这个网络平台只有在满足市场需求且有 利于开展营销行动 * 包括网络运营 $ 产业合作在内的将产品变为 商品的过程 # 的前提下方可创造出应用的经济效益 " 也就是说 " 要保证图 C 中的网络平台 $ 市场需求和营销行动三个部分重叠
%
引言
当前互联网缺乏端到端的 5"2 提供能力 $ 网络安全和个人
要想将互联网经济导向符合经济发展规律的 $ 合理的网络运营 模式 * 产出与投入相适应 #"还远远不够 & 而对于 26 来说 "为了向 社会提供更丰富 $更高质量的应用 "则希望运营商提供一个更好 的网络传送平台 * 如有 5"2 质量保证 $具有广播能力等 #& 为此 " 电信级互联网技术或新一代互联网技术成为业界关 注的热点 " 但到目前为止 " 依然没有一个可行的现实解决方案 &
图, 电信级互联网的核心能力
#$! 电信级互联网应能结合技术进步所带来的好处
技术的发展是新型网络架构的基础 " 电信级互联网架构应能 结合技术发展所带来的好处 "尤其应考虑以下几方面技术的发展 ) * 芯片技术的快速发展 " 使得终端的计算能力愈发强大 " 各种应用和业务的生成基本都可以由用户终端去实现 ! * 光纤技术和传输技术的发展 " 使得带宽的扩展已经不存 在技术瓶颈 " 网络在继续向宽带化方向发展 !
#&
+,* 安全问题
随着互联网的普及 " 网络安全问题日益严峻 " 如 --.’ 问题 被称为互联网的 ’ 不治之症 (# 病毒的泛滥和垃圾邮件的传播 " 让 我们意识到再宽的 ’ 道路 ( 如果没有有效的管理也会出现交通拥
专题 %*+ 电信网
! 以网络处理器技术为基础的 网 络 设 备 设 计 已 经 成 为 主 流 " 通过升级软件改善和增加系统功能已经变得愈来愈 灵活和方便 # 综合以上各方面的需求 " 尤其是考虑了当前网络面临的几 个热点问题 " 笔者提出了 !"# 架构 #