下一代网络体系结构的研究(新技术讲座)
论下一代网络与下一代Internet及其体系结构
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Ｎｏ ． ２ ０ ｖ ０７
论 下 一 代 网 络 与 下 一 代 Ｉｔｒｅ 及 其 体 系 结 构 ｎｅｎ ｔ
曾 华粜 ，窦 军 （ 南 交通 大学 信 息科 学与技 术 学院 ， 都 ６０ ３ ） 西 成 １０ １ （ ｓ ｎ ＠ｈ ｍｅ ｓｊ ． ｄ ．ｎ ｊｏ ＠ ｈｍｅ ｓｊ ．ｄ ．Ｂ ｈｚ ｇ ｏ ．ｗ ｔ ｅ ｕ ｃ ；ｄｕ ｏ ．ｗｔ ｅｕ Ｃ ） ｅ ｕ ｕ
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下一代网络结点软件体系结构的研究
基 于主动技 术 的同络 的数 据 传输基于主动包 。主动 包包含程 序 方法、如何到达 目 的地 的信 息 以及鼓 据和地址 。这 些方 法将两 络元素变成主动 元素 ，它们将方 法应用于 包 ，进而实现客 户让 的 基于 隔络的服务 。一 十包的主 动 部分可以与数据一趋传递 ，从 一 十结点到达 男一 十结点 ，并可以 在结点上永久或 暂时驻 留。方法 库使传统 闻络系统可 包含 混合适 配疆务并剪 虢对 特定包需求的处 理 。特定服务可 以用相 对简单的
Ｎｅ ｔ ｎ ｒ ｔｏ ｔ ｒ ｄ ｃ ｉｅ ｎ ｒ ｘ Ｇｅ ｅ ａ ｉ ｎ Ｎｅ ｗｏ ｋ Ｎｏ ｅＡｒ ｈ ｔ ｃ ｌ ｅ
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下一代网络技术的研究与应用
下一代网络技术的研究与应用一、引言随着互联网的不断发展，人们对网络技术的要求也越来越高，网络技术的不断进步也为人们带来了更加便捷的网络体验。
未来的下一代网络技术将是什么样子？本文将从技术发展、应用领域和未来趋势三个方面进行探讨。
二、技术发展1. 5G网络目前，5G网络正在全球范围内积极部署。
与4G相比，5G网络在带宽、速度、延迟、能源效率等方面都有较大的提升。
5G网络将有望成为连接物联网设备的核心技术。
2. 光纤通信光纤通信技术已成为现代通信技术的重要组成部分，随着数据量和传输速度的不断提高，光纤通信技术的应用范围也越来越广泛。
未来将会出现更多基于光纤通信技术的新型网络设备。
3. 人工智能人工智能技术在网络技术领域的应用也越来越广泛。
人工智能可以帮助网络优化，提高网络性能，并为用户提供更好的服务。
4. 区块链区块链技术是一种去中心化的分布式数据库技术，可以在保证数据安全的同时提高网络实时性和效率。
未来，区块链技术将被广泛应用在网络领域。
三、应用领域1. 医疗下一代网络技术将会对医疗产生巨大的影响。
通过5G网络，医疗工作者可以子母专家远程诊断，实时监控病人健康状况，提供更加准确的医疗服务。
2. 智慧城市下一代网络技术将会对智慧城市建设产生重要影响。
通过网络技术，城市可以实现智能交通、智能安保、智能能源等方面的全面升级。
3. 工业制造未来，下一代网络技术将会对工业制造业带来巨大的便利。
利用人工智能和物联网技术，企业可以更加智能化地管理生产过程和设备，提高生产效率和产品质量。
四、未来趋势1. 云计算云计算是指利用互联网的远程服务器进行数据处理和存储，从而实现数据共享和资源共享。
未来，基于云计算的新型网络技术将会越来越成为主流。
2. 物联网物联网技术是指通过互联网将各种智能设备互相连接起来，从而实现设备之间的数据交互和智能化控制。
未来，物联网技术将会越来越成为网络技术的核心，支撑智能城市、智能家居等领域的发展。
关于下一代网络的体系结构
（ 中国科 学 院计 算技 术 研 究所 ，北京 １ ０ ８ ） ０ ００
［ 要 ］ 归纳了对下一代网络的共识与分歧 ，分析了产生分歧的原因，提出应重视网络体系结构研究，包括 摘
重 新 认 识 边 缘 论 （ｎ ． －ｎ ｒｕ ｎ） ｅｄｔ ｅ ｄａｇ ｍｅ ｔ 、光 通 信 与 分 组 交 换 技 术 的 融 合 、ＵＮＩ 式 向 ＮＮ 模 式 的 过 渡 ，同 时 要 ｏ 模 Ｉ 关注 网络结构和 动力学规律 的基础研究 。
下 一 代 网 络 应 致 力 于 信 息 共 享 与 协 同工 作 ，
音 业务 基 础上 逐 步增 加 业务 能 力 的渐 进 战 略？ 是强 调 三 网在 竞争 中走 向一 种技 术 为 主 的统 一还 是 强调 技 术 融合 （ｏ ｖ ｒｅ ｃ） ｃ ｎ ｅｇｎ ｅ ？
１ ３ 对 下一 代 网络 存在 分 歧 的原 因 ．
维普资讯
２０ ０ ２年 ８月
中国工 程科 学
Ｅｎ ｎｅ ｒｎ ｉｎｃ ｇｉ ｅ ｉ ｇ Ｓｃｅ ｅ
Ａｕ ２ ２ ｇ． ００ Ｖ ｏ ． ｏ． １４ Ｎ ８
第 ４卷 第 ８期
院 士ｌ 坛 ｌ 论
关 于 下 一 代 网络 的体 系结 构
一
交换 机 等几 个层 次 实行 横 向集成 还 是按 业 务 分割
是 客 户 ／ 务 器 （ ｌ ｎ／ｅｖ ｒ 结 构 还 是 对 服 ｃｉ ｔｓｒｅ） ｅ
Ｄ ＷＤ 将 成 为 光纤 通 信 的主 流技 术 。 Ｍ
・
如话 音 、数据 等 实现 纵 向集 成 ？
・
络 的 主要 业务 。
路 层 的实 现 ，即 Ｉ 与 物理 层 之 间采 用 什 么技 术 ， Ｐ层
百家争鸣的下一代网络课件
大数据技术
01
大数据技术可以对大规模数据进 行处理、分析和挖掘，发现数据 背后的规律和趋势。
02
大数据技术将为网络课件提供更 加精准的教学分析和个性化推荐 服务，提升网络课件的教学效果 和用户体验。
跨文化传播与交流
面对全球化的教育市场，如何将我国优秀的 网络课件推向国际舞台，促进跨文化的传播
与交流，也是未来发展的一个重要方向。
CHAPTER
06
未来展望与总结
未来展望
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
课件制作技术革新
随着科技的不断发展， 网络课件制作将更加注 重交互性、沉浸式体验 和个性化学习，如虚拟 现实（VR）、增强现 实（AR）等技术的应 用将使课件更加生动有 趣。
NGN能够提供更加丰富、个性化、高 效的服务，满足用户不断增长的需求 。
提升社会信息化水平
NGN能够提供更高质量的网络服务， 提升社会信息化水平，推动社会进步 。
下一代网络的发展趋势
融合多种网络技术
NGN将融合IP、光、无线等多种 网络技术，构建更加高效、智能
的网络。
云计算的广泛应用
云计算技术将在NGN中得到广泛 应用，为用户提供更加灵活、高效 的服务。
人工智能技术
人工智能技术是当前最热门的科技领域之一，通过人工智 能技术可以实现语音识别、图像识别、自然语言处理等功 能。
人工智能技术将为网络课件提供更加智能化的教学辅助和 支持，提升网络课件的教学效果和智能化水平。
CHAPTER
03
百家争鸣的下一代网络应用
智能交通
下一代互联网技术创新与发展趋势分析
下一代互联网技术创新与发展趋势分析第一章：引言互联网已经在我们的生活中扮演着一个关键的角色，它为我们提供了无限的信息和娱乐资源。
然而，一直以来，互联网技术也在不断地发展和改进。
下一代互联网技术的创新与发展趋势成为了业界和学术界关注的热点话题。
本文将分析下一代互联网技术的发展趋势，并探讨它对我们生活和经济的影响。
第二章：下一代互联网技术的发展趋势2.1 5G技术5G技术作为下一代互联网技术的代表，被广泛认为是未来网络发展的核心。
5G技术与当前的4G技术相比，其速度更快、频率更高、能耗更低，具有更低的延迟和更高的可靠性。
在五G技术的应用领域方面，智能交通、智慧社区、医疗保健和物联网等领域被广泛关注。
在智能交通领域方面，5G技术可以使交通管理更加高效、自主驾驶汽车更安全；在智慧社区领域方面，5G技术可应用于家居设备和环保等相关必需品的联网以及城市规划等领域；在医疗保健领域方面，5G技术可以实现远程医疗和智慧医疗，提供快速便捷的医疗服务；在物联网领域方面，5G 技术可以使IoT设备更快速、更强大、更智能。
2.2 区块链技术区块链技术已被广泛应用于加密货币，如比特币和以太币等领域。
随着区块链技术的不断发展，其应用领域也不断扩张。
除了被应用于加密货币领域外，区块链技术也可以应用于产业和社会中的众多领域，如金融、物流、版权保护、医药等领域。
在金融领域方面，区块链技术可以使交易更加安全、透明、高效，并防止机构中的欺诈行为；在物流领域方面，区块链技术可以提高信息透明度和数据安全性，并促进全球贸易的发展；在版权保护领域方面，区块链技术可以解决版权所有权证明、数字内容分发和监管等问题；在医药领域方面，区块链技术可以保护患者隐私，加强医药供应链的透明度和安全性。
2.3 人工智能技术人工智能技术被认为是未来最具有发展潜力的技术之一。
人工智能的发展领域非常广泛，包括人脸识别、语音识别、自动驾驶等领域，在产业、商务和日常生活中都有广泛的应用。
未来互联网体系结构的研究探索
未来互联网体系结构的研究探索作者：花齐来源：《无线互联科技》2013年第06期摘要：互联网自问世以来，与人们的生产生活联系利益紧密，成为人们生产生活中重要的一部分部分。
随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，人们对互联网的要求也越来越高。
本文针对互联网体系结构的不足之处，提出了笔者的一点意见。
关键词：未来互联网；互联网体系结构；研究与探索互联网自问世以来，其发展取得了巨大的成功，显示出了互联网超强的生命力，对人们生产生活产生的影响，其深度和广度都是前所未有的。
随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，人们对互联网的要求也越来越高。
然而互联网的发展与人们对互联网越来越高的要求之间发生了矛盾，互联网的发展与人们对互联网的要求相距甚远，特别是在互联网的安全性、服务质量和技术支持等方面存在诸多不足之处。
1 未来互联网体系结构面临的问题1.1 网络安全问题互联网在带给人们诸多便利的同时，也给人们带了诸多的安全隐患，也使人们对网络安全问题越来越关注。
人们在利用网络进行沟通交流、商务贸易等行为的同时，也有人利用网络进行犯罪活动，如窃取他人私密、黑客事件等，给网络安全带来了严重的威胁。
在我们的日常生活中，经常可以关注到这样的网络安全问题，如国家安全系统遭到黑客攻击造成国家机密泄密、某某的个人身份信息或银行账户信息被泄漏等。
网络安全问题的产生给人们的生产生活造成严重的不利影响。
造成网络安全问题的原因很重要的一点就是互联网体系结构的安全性不高，使得不法分子钻了互联网体系结构的漏洞，这样一旦不法分子利用互联网体系结构上的漏洞，将对人们的生产生活造成不可估量的损失。
为了不让不法分子有可乘之机，就必须加大对互联网安全体系结构建设这方面的投入，完善互联网安全体系结构。
[1]1.2 互联网服务质量存在问题随着社会经济的发展，人们对互联网服务质量要求越来越高。
互联网服务质量关系到互联网的发展，然而，由于互联网硬件管理和软件管理上存在诸多问题，使互联网服务质量相对较差，对互联网自身的发展带来不利影响。
下一代网络及其业务生成技术的研究与发展
下一代网络及其业务生成技术的研究与发展【摘要】随着信息化时代的不断发展，下一代网络技术逐渐成为研究热点。
本文从引言、正文和结论三个部分展开讨论。
在阐述了研究背景和研究意义。
接着在详细介绍了下一代网络技术的概述，以及云计算、边缘计算、人工智能、大数据技术和物联网技术在下一代网络中的应用情况。
在探讨了下一代网络技术的发展趋势，业务生成技术的未来发展方向，以及未来研究的重点。
通过本文的研究和分析，可深入了解下一代网络及其业务生成技术的最新进展，为相关领域的研究和发展提供重要参考。
【关键词】关键词：下一代网络、云计算、边缘计算、人工智能、大数据、物联网、业务生成技术、发展趋势、未来方向、研究重点。
1. 引言1.1 研究背景现代社会已经进入了信息化时代，网络技术的发展和应用已经成为人们生活和工作中不可或缺的一部分。
随着物联网、云计算、人工智能等新兴技术的兴起，传统的网络架构已经逐渐无法满足日益增长的需求。
下一代网络技术的研究和发展显得尤为重要。
在过去的几十年里，互联网已经发生了翻天覆地的变化，从最初的简单数据传输发展为全方位的信息交流和应用平台。
随着5G、6G等新一代通信技术的逐渐成熟，传统网络架构出现了瓶颈，急需更新换代。
下一代网络技术将以更高的速度、更大的带宽和更低的延迟来满足各种应用场景的需求，同时也将更加注重网络的安全性和可靠性。
深入研究下一代网络技术及其业务生成技术的发展趋势，对于推动网络技术的创新和发展具有重要意义。
本文将从下一代网络技术的概述、云计算与边缘计算的应用、人工智能在网络生成技术中的角色、边缘计算与大数据技术的结合以及物联网技术在下一代网络中的应用等方面展开深入探讨，旨在为未来网络技术的发展提供一定的参考和启示。
1.2 研究意义随着信息技术的飞速发展，下一代网络及其业务生成技术已经成为当前研究的热点之一。
这不仅是因为下一代网络技术有望为人们带来更快速、更可靠、更安全的网络体验，更是因为下一代网络将会深刻影响人们的生活和工作方式。
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基于虚拟化的普适网络
基于虚拟化的普适网络是GENI预期成果中 最具代表性的：其核心就是分离传统的 ISP为Infrastructure Provider(负责管 理 低层物理设备)和 Service Provider （负责部署网络协议为用户提供服务）。 二者之间通过虚拟化联系，不同的 Service Provider可以采用不同的协议与 网络体系，并且由于虚拟化它们之间互不 影响。
探索新的网络体系势在必行
目标：网络和用户的行为及其结果可预期，保证网络的 可信和可控 可信性是对传统安全概念(完整、机密、可用)的发展 增加行为动态过程的安全控制
建立基于信任评估的闭环控制 构建积极的安全保障体系 提高网络服务的容错容侵能力
可控性实现网络资源的动态和全局管理，保证网络 的服务质量
体系结构面临的挑战
Euro NGI
Euro NGI于2003年实施旨在主导欧洲下一代 互连网络研究的科研组织。 包括了来自18个欧洲国家的57个研究机构、 超过173位研究人员和300名博士的大型科研 组织。 其主要工作集中于下一代互连网络体系结构 的研究
Europe NGI特点
它具有更强的（但更简单的）控制层面 它将是一个Overylay的网络体系 没有专门的端节点 具有自配置和自管理能力 具有完整的集成安全机制 较高的可扩展性
网络服务多样化
网络服务多样化是网络异构化的直接产物， 也是现有网络发展必需面临的问题。网络必 须提供现有应用急需的多种服务模式，如视 频服务、多播服务等等。 为了提供多种服务，网络必须增加更多更为 复杂的控制机制，如复杂的接纳控制，拥塞 控制等。因而，网络服务多样化必须要求网 络具有扩展性的控制模型，从而方便各种不 同的控制机制添加。
体系结构面临的挑战
第三，现有网络控制结构不具有扩展性， 复杂的控制机制难以在网络中部署实施。
几乎所有的控制机制都部署于交换机和路由 器等设备 网络分布式的结构决定了这种部署只能同步 进行才能有效 悲观学者认为现有网络发展僵化(impasse)
提
1 2 3 4 5 4
纲
互联网回顾 网络的可信可控 国际研究计划 体系结构的研究 实验方案
创新的无功利性促进了互联网的发展
万维网（World Wide Web），CERN程序设计员Tim BernersLee最先开发的，采用hypertext超文本格式把分布在网上的文件链 接在一起，用户可以很方便地在大量排列无序的文件中调用自己所需的 文件。1993年23岁的伊利诺斯州大学网虫Marc Andreessen世界 上第一个浏览器Mosaic。 雅虎（Yahoo），斯坦福博士生（David Filo, Jerry Yang ），学 校拖车上的网迷 。1994年4月建立了自己的网络指南信息库，发展为 一个可定制的数据 ，开发了可定制的软件，可以有效地查找、识别和 编辑互联网上存储的资料。 谷歌（Google），塞吉.布林 (Sergery Bolin) 和拉里.佩奇 (Larry Page)是斯坦福大学在读研究生， 1998年9月谷歌公司在一 个车库中诞生 。
互联网设计的局限性
◆ 用于传输非实时数据，没想到多媒体信息。 ◆ 只想到核威胁—物理上的毁坏，没想到终端不 “可信”，更不可能想到病毒、黑客、攻击等威胁。 ◆ DoD用于军事的计算机通信平台，没有想到扩张 成世界范围的公共网。 ◆ 对数据代表的内容本身不闻不问，以实现不同类 型计算机之间透明传输，没想到对网络需要进行管理。 ◆ 有线连接构成一个固定网络，没有想到移动特性。
拉里.罗伯茨（Lawrence G. Roberts，右一）：
ARPANet项目技术负责人，MIT林肯实验室研究员。1968 年他提交了《资源共享的电脑网络》报告，领导完成了美国西 海岸4个节点试验，标志“天下第一网” ARPANet诞生。
互联网的诞生与发展：缔造者
罗伯特.卡恩（Robert Kahn，
中国计算机学 会协同计算专 委会成立大会
下一代网络体系结构 的研究
罗军舟 东南大学计算机科学与工程学院 jluo@
提
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纲
互联网回顾 网络的可信可控 国际研究计划 体系结构的研究 实验方案
近50年影响最大的IT技术
电话机、收音机、电视机、计算机、互 联网、手机、… 对人们的生活、工作、思 维及社会、经济等产生全面影响！ 从一种技术发明到推广普及至5000万人， 电话机用了近100年，收音机用了38年，电视 机用了15年，而互联网仅用了5年。
对于多服务网络的设想
Common Ethernet aggregation GMPLS controlled IP over DWDM core PE PE vehicular
左二）：MIT助理教授，1969年主 持完成了ARPANet接口信息处理 机IMP设计。IMP就是路由器前身。
文特.塞尔夫（Vinton Cerf，左一）：Stanford助理教
授。 1973年二人合著论文《关于分组交换网络的协议》， 即TCP/IP协议。 1977年二人试验：阿帕网、无线电网和 卫星网等3大网络一致运作，报文从旧金山，卫星达挪威， 又电缆达伦敦，返回加州大学，没有丢失一个比特。
GENI目标
GENI计划则为理论方案的实验提供相应的实 际测试平台。 通过GENI实验床可以实现
验证新型网络体系是否与原有Internet兼 容？ 真实环境下对新型网络体系进行长时间、大 规模实验运行，并且提供足够的工具实现对 实验观测和真实用户反应。
GENI预期成果
除了实验床的搭建， GENI对于未来互连网 络的结构有一些预见性的想法，并认为其可 能沿着这几个方向进化：
重大研究计划和观点
GENI FIND Europe NGI Ambient Network 4D
GENI计划
GENI （ Global Environment for Network Investigations/Innovations ） 计 划 是 由 美国NSF资助的，用于为下一代互连网络研 究提供实验机制的组织。 GENI希望通过试验床建立加速下一代互连网 络的研究。改变传统对网络体系研究遵循的 “打补丁”的无目的演化，希望能够从根本上 思考下一代网络的体系和功能，并以此体系 指导未来网络体系的演化。
互联网的诞生与发展：起初目标
建立一个开放的、 与计算机类型、局域网类型无关的 数据交换平台。 ◆实现方法：数据IP头 封装实现透明传输 ◆技术特点：存储转发
互联网的诞生与发展：缔造者
雷纳德.克兰罗克（Leonard
Kleinrock，右二）：UCLA教 授，1964年主持完成第一个分组交 换通信网络试验。
互联网的未来
2009年：Twitter火热引爆微博时代
2009年以后
提
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纲
互联网回顾 网络的可信可控 国际研究计划 体系结构的研究 实验方案
互连网发展三阶段
科研网络（before 1990） 应用简单(Telnet，FTP，Email) Internet (1990 — now) 以Web为基础，实现了网络的商用和民用 下一代互连网(now — ) 网络融合、服务为主导的应用
互联网的诞生与发展：技术积累
◆ 电话通信技术已很成熟，利用调制解调技术低速传输 已不困难。 ◆ 1927年奈奎斯特（Nyquist）提出采样定理(采样频率 必须大于两倍信号谱的最高频率)。1948年香农 （Shannon）提出信息理论（在Bell System Technical Journal上发表了 A Mathematical Theory of Communication ）。 ◆ 60年代初，英国人多纳德·戴维斯和美国人保罗·巴兰 分别独立发明了“分组交换（Packet Switching ）”技术。
网络服务过程的可信可控难以保障
网络可信与安全攻击手段层出不穷
垃圾邮件、间谍软件、网页替换、拒绝服务、僵尸网络、蜜罐攻击、 网络钓鱼、网络病毒等
例子：“红色代码”蠕虫13个小时内就破坏了超过35万台计算机，造成了无法 估计的经济损失，其社会性危害更大
Internet网络体系结构
当前Internet是基于TCP/IP协议构建的，其 体系结构是根据TCP/IP协议特点总结得来的。
基 于 虚 拟 化 的 普 适 网 络 （ A highly general and flexible global network based on virtualized resources） 高 度 信 息 共 享 网 络 （ A global network for information dissemination ） 全 局 信 息 感 知 网 络 （ An architecture for global sensing）
网络发展趋势
现有网络发展主要呈现以下特点：
网络规模快速膨胀 网络异构化 网络服务多样化
网络规模快速膨胀
互联网络从走向商用开始就以指数级别快速膨 胀。
Internet Yesterday源自Internet Today
无论带宽还是用户流量增长速度都远远高于摩尔定律
网络异构化
网络异构化体现在多种网络拓扑、接入技术、 传输手段、网络协议等所带来的多网络，如 电信网络、广电网络、IP网络等相互融合， 网络体系结构呈现多样化、网络设备私有属 性等。 网络异构化使得网络更为复杂，多网络的融 合要求网络能够提供多种接入方式和多种数 据传输方式，各种异构设备为网络管理和控 制提出了新的挑战。
从管理和控制 角度来看，现 有网络呈现三 层结构。 控制层面有一系列 分布式控制机制构 成，如路由控制。 从传输角度来看，现有 网络呈现层次化结构。 最主要的特性为： (1)端到端性质 (2)尽力而为服务模式 数据层面只关注单 个数据包的处理， 如数据包调度，过 滤等。 管理层面只负责协 调数据层面和控制 层面，其主要功能 是监视和配置。