第12章网络新技术《计算机网络技术及应用》.ppt

第 12 章 网络新技术,计算机网络技术及应用,学习任务,计算机网络的最新发展,下一代计算机网络的发展前景,下一代计算机网络应用领域,Click to add title in here,1,2,3,本章主要涉及：,第12章 下一代网络新技术,当前使用广泛、最有发展前景的二十余种网络新技术，包括：新一代因特网、IPv6、宽带移动因特网、宽带接入新技术、10吉比特以太网、宽带智能网、网格计算、网络存储、无线自组织网络、无线Mesh网络、无线传感器网络、家庭网络、智能代理、移动代理、全光网络、智能光网络、自动交换光网络、主动网络、下一代网络和软交换等。,12.1.1 下一代网络概述,1.概述NGN 是“下一代网络(Next Generation Network)”或“新一代网络(New Generation Network)”的缩写。NGN是以软交换为核心，能够提供话音、视频、数据等多媒体综合业务，采用开放、标准体系结构，能够提供丰富业务的下一代网络。,12.1.1 下一代网络概述,下一代网络仍然是基于分组的网络，能够提供电信业务；它利用多种宽带能力和QoS保证的传送技术；但其业务相关功能与其传送技术相独立。NGN使用户可以自由接入到不同的业务提供商；NGN支持通用移动性。它是电信史一块里程碑，标志着新一代电信网络时代的到来。,12.1.1 下一代网络概述,2.意义NGN是可以同时提供话音、数据、多媒体等多种业务的综合性的、全开放的宽频网络平台体系，至少可实现千兆光纤到户。NGN能在目前的网络基础上提供包括话音、数据、多媒体等多种服务，还能把现在用于长途电话的低资费IP电话引入本地市话，有望大大降低本地通话费的成本和价格。,12.1.1 下一代网络概述,3.发展角度 准确地说NGN并不是一场技术革命，而是一种网络体系的革命。它继承了现有电信技术的优势，以软交换为控制核心、以分组交换网络为传输平台、结合多种接入方式（包括固定网、移动网等）的网络体系。NGN与现有技术相比具有明显的优势。,12.1.1 下一代网络概述,4.网络功能 从网络功能层次上看：NGN在垂直方向从上往下依次包括业务层、控制层、媒体传输层和接入层，在水平方向应覆盖核心网和接入网乃至用户驻地网。,12.1.2 下一代网络关键技术,NGN的支撑技术分别是：（1）IPv6IPv6相对于IPv4的主要优势是：扩大了地址空间、提高了网络的整体吞吐量、服务质量得到很大改善、安全性有了更好的保证、支持即插即用和移动性、更好地实现了多播功能。,12.1.2 下一代网络关键技术,（2）光纤高速传输技术NGN需要更高的速率、更大的容量。光纤高速传输技术现正沿着扩大单一波长传输容量、超长距离传输和密集波分复用(DWDM)系统三个方向在发展。单一光纤的传输容量自1980至2000年这 20年里增加了大约1万倍。将再增加16倍，达到6.4Tb/s。超长距离实现了1.28T无再生传送8000Km。,12.1.2 下一代网络关键技术,（3）光交换与智能光网光有高速传输是不够的，NGN需要更加灵活、更加有效的光传送网。组网技术现正从具有分插复用和交叉连接功能的光联网向利用光交换机构成的智能光网发展，从环形网向网状网发展，从光-电-光交换向全光交换发展。,12.1.2 下一代网络关键技术,（4）宽带接入 NGN必须要有宽带接入技术的支持。主要有以下四种技术:(1)基于高速数字用户线(VDSL)；(2)基于以太网的无源光网(EPON)的光纤到家(FTTH)；(3)自由空间光系统(FSO)；(4)无线局域网(WLAN)。,12.1.2 下一代网络关键技术,（5）城域网城域网也是NGN中不可忽视的一部分。城域网的解决方案十分活跃:有基于SONET/SDH/SDH的、基于ATM的、也有基于以太网或WDM的，以及MPLS和RPR(弹性分组环技术)等。,12.1.2 下一代网络关键技术,（6）弹性分组环弹性分组环是面向数据(特别是以太网)的一种光环新技术，它利用了大部分数据业务的实时性不如话音那样强的事实，使用双环工作的方式。能比 SONET/SDH更有效地分配带宽和处理数据，从而降低运营商及其企业客户的成本。使运营商在城域网内通过以太网运行电信级的业务成为可能。,12.1.2 下一代网络关键技术,（7）城域光网城域光网是代表发展方向的城域网技术，其目的是把光网在成本与网络效率方面的好处带给最终用户。城域光网是一个扩展性非常好并能适应未来的透明、灵活、可靠的多业务平台，能提供多协议支持，同时具备高效的配置能力、生存能力和综合网络管理的能力。,12.1.2 下一代网络关键技术,（8）软交换为了把控制功能(包括服务控制功能和网络资源控制功能)与传送功能完全分开，NGN需要使用软交换技术。软交换的概念基于新的网络分层模型(接入与传送层、媒体层、控制层与网络服务层四层)概念，实现业务融合和业务转移。非常适用于不同网络并存互通的需要。,12.1.2 下一代网络关键技术,（9）3G和后3G移动通信系统制定3G标准的3GPP组织已经决定以IPv6为基础构筑下一代移动网。包括4G在内的后3G系统将定位于宽带多媒体业务，使用更高的频带，是一个包括卫星通信在内的端到端IP系统，与其他技术共享一个IP核心网。它们都是支持NGN的基础设施。,12.1.2 下一代网络关键技术,（10）IP终端随着网络应用的普及，必须要开发相应的IP终端来与之适配。许多公司现正在从固定电话机开始开发基于IP的用户设备，包括汽车的仪表板、建筑物的空调系统以及家用电器。所有这些设备都将挂在网上，可以通过家庭LAN或个人网(PAN)接入或从远端PC机接入。,12.1.2 下一代网络关键技术,（11）网络安全技术 采取更多的措施来加强网络的安全；迅速采用强安全性的网络协议(特别是IPv6)；对关键的网元、网站、数据中心设置真正的冗余、分集和保护；实时全面地观察了解整个网络的情况，对传送的信息内容负有责任，不盲目传递病毒或攻击；,12.2 新一代互联网标准IPv6,IPv6是Internet Protocol Version 6的缩写，其中Internet Protocol译为“互联网协议”。IPv6是IETF（互联网工程任务组，Internet Engineering Task Force）设计的用于替代现行版本IP协议（IPv4）的下一代IP协议。目前IP协议的版本号是4（简称为IPv4），它的下一个版本就是IPv6。,12.2 新一代互联网标准IPv6,1.简介目前我们使用的第二代互联网IPv4技术的最大问题是网络地址资源有限，从理论上讲，编址1600万个网络、40亿台主机。但采用A、B、C三类编址方式后，可用的网络地址和主机地址的数目大打折扣，以至目前的IP地址近乎枯竭。,12.2 新一代互联网标准IPv6,一方面是地址资源数量的限制，另一方面是随着技术的发展，可能身边的每一样东西都需要连入全球因特网。在这样的环境下，IPv6应运而生。单从数字上来说，IPv6所拥有的地址容量是IPv4的约81028倍，达到2128-1个。这不但解决了网络地址资源数量的问题，同时也为除电脑外的设备连入互联网在数量限制上扫清了障碍。,12.2 新一代互联网标准IPv6,2.特点（1）IPV6地址长度为128比特，地址空间增大了2的96次方倍；（2）灵活的IP报文头部格式。使用固定格式的扩展头部。使路由器可以简单路过选项而不做任何处理，加快了报文处理速度。,12.2 新一代互联网标准IPv6,（3）IPV6简化了报文头部格式，字段只有7个，加快报文转发，提高了吞吐量；（4）提高安全性。身份认证和隐私权是IPV6的关键特性。（5）支持更多的服务类型；（6）允许协议继续演变，增加新的功能，使之适应未来技术的发展。,12.2 新一代互联网标准IPv6,3.IPv6案例H3C IPv6全网解决方案针对网络流量的特点，分别提供核心路由器SR8800和核心汇聚交换机S9500。通过核心层IPv6/IPv4双栈的部署，结合电信级设备可靠性和网络可靠性设计，实现IPv4网络向IPv6/IPv4双栈网络的稳定过渡。,12.2 新一代互联网标准IPv6,H3C IPv6全网解决方案,12.3 光网络,随着IP业务的快速增长，对网络带宽的需求不仅变得越来越高，而且由于IP业务量本身的不确定性和不可预见性，对网络带宽的动态分配要求也越来越迫切。一种能够自动完成网络连接的新型网络概念自动交换传送网（ASTN，主要从高层描述）或自动交换光网络（ASON，主要从相对细节的结构描述）应运而生。,12.3 光网络,光网络利用独立的ASTN/ASON控制面，通过各种传送网（包括SDH或OTN）来实施自动连接管理的网络，这种具有独立控制面的光网络称为智能光传送网。引入新的业务类型，如按需带宽业务、波长批发、动态路由分配、光层虚拟专用网（VPN）等，使传统的传送网向业务网方向演进。,12.3 光网络,智能光网络的分层体系结构,12.3 光网络,自动交换光网络（ASON）一般由DWDM（密集波分复用）组成的光传送网组成的光传送网（OTN）加上光交换机组成；在网状主要节点，设置具有数百Gbits交换能力的光交换机，组成ASON的核心层。ASON模式能够充分利用既有的网络资源，降低智能光网络的成本，为较多的电信运营商所采用。,12.4 超宽带无线移动网状网,UWB(Ultra-Wideband)超宽带技术是现代发展的一种前沿技术，UWB不同于把基带信号变换为无线射频(RF)的常规无线系统，可视为在RF上基带传播方案，在建筑物内能以极低频谱密度达到100 Mb/s数据速率。,12.4 超宽带无线移动网状网,UWB(Ultra Wideband)无线通信是一种不用载波，而采用时间间隔极短(小于1ns)的脉冲进行通信的方式。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，UWB能在10米左右的范围内实现数百M bits至数G bits的数据传输速率。,12.4 超宽带无线移动网状网,UWB主要应用于室内通信、高速无线LAN、家庭网络、无绳电话、安全检测、位置测定、雷达、精确测距，金属探测，新一代WLAN和无线通信。为保护GPS，导航和军事通信频段，UWB限制在3.1 10.6 GHz和低于41 dB发射功率。,12.5 网格计算,网格计算即分布式计算。所谓分布式计算是一门计算机科学，它研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给许多计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终的结果。,12.5 网格计算,网格计算具有以下几个优点：(1)稀有资源可以共享，(2)通过分布式计算可以在多台计算机上平衡计算负载，(3)可以把程序放在最适合运行它的计算机上，其中，共享稀有资源和平衡负载是计算机分布式计算的核心思想之一。,12.5 网格计算,网格计算的范围,12.5 网格计算,网格计算应用实例：(1)解决较为复杂的数学问题，例如：GIMPS（寻找最大的梅森素数）。(2)研究寻找最为安全的密码系统，例如：RC-72（密码破解）。(3)生物病理研究，例如：Foldinghome（研究蛋白质折叠，误解，聚合及由此引起的相关疾病）。,12.5 网格计算,(4)各种各样疾病的药物研究，例如：United Devices（寻找对抗癌症的有效的药物）。(5)信号处理，例如：SETIHome（在家寻找地外文明）。从这些实际的例子可以看出，这些项目都很庞大，需要惊人的计算量，仅仅由单个的电脑或是个人在一个能让人接受的时间内计算完成是决不可能的。,12.6 无线Mesh网格和社区网,Mesh网络即“无线网格网络”,它是一个无线多跳网络，是由ad hoc网络发展而来，是解决“最后一公里”问题的关键技术之一。无线mesh可以与其它网络协同通信。是一个动态的可以不断扩展的网络架构,任意的两个设备均可以保持无线互联。,12.6 无线Mesh网格和社区网,Mesh WLAN网络要比单跳网络更加稳定,这是因为在数据通信中,网络性能的发挥并不是仅依靠某个节点。在传统的单跳无线网络中,如果固定的AP发生故障,那么该网络中所有的无线设备都不能进行通信。而在Mesh网络中,如果某个节点的AP发生故障,它可以重新再选择一个AP进行通信,数据仍然可以高速地到达目的地。,12.6 无线Mesh网格和社区网,在Mesh网络中,是以一条条较短的无线网络连接代替以往长距离的连接,从而保证数据可以以高速率在节点之间快速传递。Mesh技术可以使WLAN的安装部署,网络扩容更加方便。许多厂家都推出了功能丰富的Mesh产品,从而使得部署大规模运营级无线城域网成为可能。,12.7 云计算,狭义的云计算是指IT基础设施的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源；广义的云计算是指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。,12.7.1 云计算简介,云计算（Cloud Computing）是：网格计算（Grid Computing）、分布式计算（Distributed Computing）、并行计算（Parallel Computing）、效用计算（Utility Computing）、网络存储（Network Storage Technologies）、虚拟化（Virtualization）、负载均衡（Load Balance）等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。,12.7.1 云计算简介,云计算的核心思想，是将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成一个计算资源池向用户按需服务。总的来说，云计算可以算作是网格计算的一个商业演化版。,12.7.2 云计算的基本原理,云计算的基本原理是，通过使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将更与互联网相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。云计算的应用包含这样的一种思想，把力量联合起来，给其中的每一个成员使用。,12.7.3 元计算的特点,元计算的特点主要有：1.数据安全可靠：云计算提供了最可靠、最安全的数据存储中心；2.客户端需求低：云计算对用户端的设备要求最低；3.轻松共享数据：可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享；4.可能无限多：云计算为我们使用网络提供了几乎无限多的可能,12.8 未来10年网络的10大趋势,综合所有的因素考量，未来10年，将有10大网络趋势出现。1.语义网语义网关涉到机器之间的对话，它使得网络更加智能化。语义网的核心是创建可以处理事物意义的元数据来描述数据，一旦电脑装备上语义网，它将能解决复杂的语义优化问题。,12.8 未来10年网络的10大趋势,2.人工智能人工智能可能会是计算机历史中的一个终极目标。从1950年，阿兰图灵提出的测试机器如人机对话能力的图灵测试开始，人工智能就成为计算机科学家们的梦想，在接下来的网络发展中，人工智能使得机器更加智能化。,12.8 未来10年网络的10大趋势,3.虚拟世界作为将来的网络系统，第二生命（second life）得到了很多主流媒体的关注。它不仅涉及数字生活，也使得我们的现实生活更加数字化。一方面，我们已经在迅速发展第二生命及其他虚拟世界。另一方面，我们已开始通过技术用数字信息诠释地球，如GOOGLE Earth。,12.8 未来10年网络的10大趋势,4.移动移动网络是未来另一个发展前景巨大的网络应用。它已经在亚洲和欧洲的部分城市发展迅猛。今年推出的苹果iphone是美国市场移动网络的一个标志事件。移动网络的一个主要问题就是用户的使用便捷性。iphone的影响力范围，从网络浏览到社区化网络，甚至有可能是搜索领域。,12.8 未来10年网络的10大趋势,5.注意力经济注意力经济是一个市场，在那里消费者同意接受服务，以换取他们的注意。例子包括：个性化新闻，个性化搜索，消费建议。注意力经济表示消费者拥有选择权，他们可以选择在什么地方消费他们的关注。另一个关键因素是注意力是有关联性的，只要消费者看到相关的内容，他/她会继续集中注意力关注，那样就会创造更多的机会来出售。,12.8 未来10年网络的10大趋势,6.提供网络服务的网站随着越来越多的网站变得综合性，整个网站系统正在变成一个平台和数据库。大型网站将会转化提供为网络服务，将把他们的信息有效的暴露给世界。实际的结果将是非结构化信息将让路给结构化信息，这将为更多的智能化铺平道路。,12.8 未来10年网络的10大趋势,7.在线视频/网络电视这个趋势已经在网络上爆炸般显现，但是你感觉它仍有很多未待开发的，还有很广阔的前景。很明晰的是，在未来的10年里，互联网电视将和我们现在完全不一样。更高的画面质量，更强大的流媒体，个性化，共享以及更多优点，都将在接下来的10年里实现,12.8 未来10年网络的10大趋势,8.富互联网应用程序（RIA）随着目前混合网络/桌面应用程序发展趋势的继续，我们将能期望看到RIA（丰富互联网应用程序）在使用和功能上的继续完善。adobe的空中平台是富互联网应用程序的一个领跑者之一，还有微软公司的层编程框架（WPF）。AJAX（一种交互程序语言）也被认为是一种富互联网应用程序（RIA），,12.8 未来10年网络的10大趋势,9.国际网络截至目前，美国仍是互联网的主要市场，中国是一个常常被提到的增长市场，其他人口大国也会增长，如印度和非洲国家。美国25家大网站里面，有14家吸引的国际用户比本土更多，包括前5位的网站YAHOO，时代华纳，微软，GOOGLE，EBAY。在未来10年的时间里，国际互联网的收入将会增加。,12.8 未来10年网络的10大趋势,10.个性化个性化一直是一个很强势的话题，在未来十年，我们可以预期什么呢？在未来几年内，看看谷歌公司如何开发利用个性化，以及它如何处理隐私问题，将是很吸引力的一件事情。,工程实例 高校云计算平台,工程实例 高校云计算平台,方案内部结构示意,小 结,下一代网络（Next Generation Network），主要思想是在一个统一的网络平台上以统一管理的方式提供多媒体业务，整合现有的市内固定电话、移动电话的基础上（统称FMC），增加多媒体数据服务及其他增值型服务。其中话音的交换将采用软交换技术，而平台的主要实现方式为IP技术，逐步实现统一通信其中VOIP将是下一代网络中的一个重点。,小 结,NGN是一个分组网络，它提供包括电信业务在内的多种业务，能够利用多种带宽和具有QoS能力的传送技术，实现业务功能与底层传送技术的分离；它允许用户对不同业务提供商网络的自由接入，并支持通用移动性，实现用户对业务使用的一致性和统一性。它是以软交换为核心的，能够提供包括语音、数据、视频和多媒体业务的基于分组技术的综合开放的网络架构，代表了通信网络发展的方向。,小 结,下一代网络的九大支撑技术分别是：1.IPv6 2.光纤高速传输 3.光交换与智能光网 4.宽带接入 5.城域网 6.软交换 7.3G和后3G移动通信系统 8.IP终端 9.网络安全,Thank You!,