计算机网络第七章 未来网络前沿技术

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Part1 第七章 未来网络前沿技术

——不是自顶向下书内的第七章，是中科大课程补充内容： 未来网络前沿技术

1 软件定义网络

——software defined networking

背景

网络发展的 背景和现状 ：巨大成功、改造传统行业的重任

当前属于 第二代 互联网，90年代后发展起来

面临的 主要问题 ：

• 可扩展性
• 可控性
• 安全性
• 实时性
• 能耗问题

国际上布局了很多未来网络的项目：中国CENI、美国GENI、欧盟FIRE——处于战国时期

为什么要有SDN

现有网络僵化、不灵活、封闭、臃肿——创新壁垒

借鉴当前计算行业的开放性：

• 分离出操作系统：开源、竞争
• 应用进行解耦
• 硬件进行简化

实施

1. 开放硬件接口
2. 有1个良好、可扩展的操作系统
3. 定义良好的API，允许开发不同的应用

OpenFlow

• 分离数据平面、控制平面
• 控制器和客户端之间命令下发控制、上传
• 流表的配置下发

流表

1. 规则：可以屏蔽掉不需要字段
2. 行动：转发、转送、修改、扩展……
3. 匹配次数统计

应用实例

• 交换
• 流交换
• 防火墙

2 数据命名网络

——named data networking NDN

与当前互联网区别

当前互联网以主机节点为中心，NDN以信息为中心

目前网络中数据二八分布，在应用层提出了CDN、P2P等方案——能不能还给网络层：网络层内部资源存储能力

• 数据命名：基于名字进行路由转发
• 为每个数据包加安全：消除对传输安全的依赖
• 连接的路由器有状态：按兴趣、按条

IP模型路由的问题 ：

• 中间节点不可见
• 中间节点不可选
• 无法衡量成功与否
• 存储不可缺少但也不可见

NDN细节

NDN模型 ：

——打破了端到端的模式

路由器可以储存资源，如果有的话直接获取，没有再次进行转发查询

• 包描述“什么”而不是“谁”
• 本地对端通信
• 上行性能可测
• 不会有环路

NDN报文 ：

——兴趣报、数据报两种

• 有name没有地址
• 消费者：interest；生产者：data
• data沿interest原路返回

NDN数据命名 ：

——分级命名，使用“/”划分，类似于url，可以进一步扩展

优点：

1. 描述数据、场景关系
2. 命名聚合便于管理

TLV基本格式

——type、length、value

• 嵌套结构 ， value可以带多个子TLV结构
• type length变长编码

name ：

interest ：

data ：

NDN路由器

数据结构

1. 待定兴趣表：存储interest请求，保证原路返回，进行请求聚合
2. 转发信息表：名字和端口映射
3. 内容存储：本地数据库

转发过程

兴趣包：

• 请求内容有直接返回
• 之前请求过，聚合兴趣
• 转发兴趣包

数据包：

• 查看请求表，没有请求过不发
• 匹配后缓存到本地
• 原路返回给消费者

3 移动优先网络

——mobile first networking

背景

——现有网络对于移动终端支持比较弱

• IP具有地址、身份双重性，但是接入点变化IP会改变
• 导致网络层无法识别用户、应用层重传效率低下

实施

基本思路

——名字与地址分离

GUID：全局唯一名字表示，提供一个GUID和IP的映射——类似DNS

协议栈

• 逐跳块传输协议
• 存储感知路由
• GUID与NA映射

分层命名

应用层描述符捆绑GUID、GUID捆绑IP地址（NA）

动态解析GUID->NA

分布式实现

存储感知抗毁路由

• 路由器存储某些IP报文应对可能的中断
• 一旦更换网络，无缝自适应
• 依赖于身份、地址的动态绑定

4 网络实验设施

原因

——需要有一个真实环境、不能在真实场景下直接使用

CNEI

我国自主开发的未来网络架构实验平台

5 总结