邬贺铨-网络业务的发展对网络技术的挑战(下).ppt
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1、70,全球IPv6网络路由拓扑结构,-利用CERNET IPv6试验床观察,R,R,R,RR,RR,R,R,R,R,R,R,R,R,R,R,R,R,Autonomous,systemsR R,R,R,R,RR,R,RR,R,Rto other,控制面,数据面,Internet网的选路常规的选路方法,CPE,Core,POP,CPE,POP,每一路由器必须运行全部多协议每一路由器必须独立配置(难于管理)每一路由器可能参与选路-链路数随路由器的平方增加每一路由器存储与转发每一分组(时延)尽力而为-没有QOS71,72,对互联网安全的挑战,蠕虫或病毒的扩散,全球每18 秒收到一次蠕虫或病毒事件报告(
2、CSI/FBI Report,03)每3天将出现一个新病毒(ISCA Report,12/03),被调查的公司中78%发现内部受到蠕虫或病毒的攻击(Computer Security Institute,/FBI 2002),垃圾邮件的泛滥,平均每一员工每天发送 22.9 份邮件,接收81份邮件,其中19.5 份为垃圾邮件。,(Gartner Report),黑客,全球潜在的黑客数将增加到几百万,2002 到 2003 年每年识别被窃事件的成本从87.5亿美元增加到240亿美元,(Aberdeen Report,03),脆弱性,Windows 2000 和 Windows XP 的源代码估计分
3、别约有3500万和 4500万行。平均每1500行会有一个已知的bug 或缺陷,Windows 2000 和 Windows XP的bug 或缺陷将分别达到2.3万和3万个。(William Malik,Gartner,and Mark Minasi,Industry anaylst,Cpmputer News 1999),猜口令,自复制码,破解口令,后门开发已知漏洞,扫描器使审计失效,伪造分组/蒙骗嗅探劫持会晤,探秘,所需技术知识,对互联网安全的挑战故意程度,好奇心,恶作剧,制造恐怖方法的复杂性,High,Low,2000,1980,199073,第一分钟的行为很像传统的随机扫描蠕虫,大约8
4、.5 秒后将加倍复制(红码蠕虫每37分钟才加倍),在1分钟后蠕虫开始使接入的带宽饱和(一些主机每秒将发出多于2万次网络系统自动程序控制,形成自干扰)74,大约8分钟后出现峰值(每秒5500万次IP 网络系统自动程序控制),全球受影响,10分钟内扫描90%的互联网,的主机达到约10万,互联网蠕虫攻击:兰宝石(Sapphire)Jan,25 2003,网络安全事件,Today7 DaysTotal,7,352,804102,463,71513,867,070,097,TodayLast 7 DaysTotal,323,7603,254,409135,793,005,Stats last ran a
5、t4/6/200410:00:00 GMT,https:/,Events OverLast 24 Hours,76,对互联网安全的挑战,蠕虫或病毒的扩散,全球每18 秒收到一次蠕虫或病毒事件报告(CSI/FBI Report,03)每3天将出现一个新病毒(ISCA Report,12/03),被调查的公司中78%发现内部受到蠕虫或病毒的攻击(Computer Security Institute,/FBI 2002),垃圾邮件的泛滥,平均每一员工每天发送 22.9 份邮件,接收81份邮件,其中19.5 份为垃圾邮件。,(Gartner Report),黑客,全球潜在的黑客数将增加到几百万,20
6、02 到 2003 年每年识别被窃事件的成本从87.5亿美元增加到240亿美元,(Aberdeen Report,03),脆弱性,Windows 2000 和 Windows XP 的源代码估计分别约有3500万和 4500万行。平均每1500行会有一个已知的bug 或缺陷,Windows 2000 和 Windows XP的bug 或缺陷将分别达到2.3万和3万个。(William Malik,Gartner,and Mark Minasi,Industry anaylst,Cpmputer News 1999),电信业务量所占带宽资源与业务收入不对称2004年19月与去年同期比:移动-用户
7、数增28%,业务量增71.9%,收入增13%固定-用户数增18.4%,本地和长途业务量分别增11.8%和26.6%,收入增10.1%和13.8%省际干线数据业务占全部带宽80%,但数据业务收入仅占全部收入6%,100,1000,97,98,99,77 00,01,02,03,增长率(%),固定电话用户数增长率,13.9%10,30.7%30.43%22.91%,Internet用户数增长率移动用户数增长率电信业务总量增长率,电信业务收入增长率,Internet国际带宽增长率,190%34.51%,增速-国际干线带宽 6业务量 12 业务收入,78,NGN与NGI,79,NGI,80,NGI,T
8、eraGrid,CA*net4,81,NGI,关于下一代互联网(NGI),目前还没有统一的严格定义,已经取得共识的NGI主要特征是:,更大、更快、更安全可信、更及时、更方便、更可管理以及更有效益等。,一般认为IPv6协议是NGI的特征之一,除此之外,还需要扩展一批协议,NGI将从现有Internet通过协议的扩展和容量的增加而演变得到,NGI的发展路线相当明确-将从现有Internet通过协议的扩展和容量的增加而演变得到,试图通过发展即容量的迅速扩展和接入速度的大幅提高来解决Internet的问题,SCPS-FP,NGI的协议扩展,NGI Protocol Extensions,SCPS-SP
9、SCPS-NP,Other Apps,UDP,TCPOptions,betweenHome/ForeignAgentsSignalingbetweenSecurityGateways,End-to-End,Signaling-,Per RouterActionsSignaling,Support for Requirements Signaling,Key Mgmt.MobileIP BW Mgmt.,FTP,FTPFeatures,TCP,IPSecIPMobile IP,HA/FA:encapsulationand decapsulationBandwidth ManagementLink
10、,83,110,111011110,0 网络10网络地址,主机地址主机地址,网络地址,主机地址,多址广播地址试验性地址,C,DE,AB,IPv6地址结构IPv4地址(4字节),IPv6地址(40字节),TLA=Top-Level Aggregator(如运营商识别)NLA*=Next-Level Aggregator(s),Global Unicast Addresses,interface ID,Subnet ID,NLA*,TLA,全球地址前缀,001,publictopology(45 bits),interfaceidentifier(64 bits),sitetopology(16
11、bits),84,IPv6 的优点,为安全性和QoS的增强提供了一定的条件强制性嵌入IPsec动态寻址改进了对移动IP和移动计算设备的支持,更大的地址空间,适应无处不在的网络(M2M通信和传感器网)无需使用NAT,保证了端到端的应用改进选路等级地址结构路由集合减少了对路由表容量的要求简单的地址包头部降低了路由器处理负载,85,正确认识 IPv6,在安全问题上IPv6并不比IPv4更显著,IPv6和IPv4都能使用IPSec,仅带来一些低水平的对安全的改进,IPv6 本身也不比IPv4 有更好的QoS,IPv4 与 IPv6 两者都使用同样的 QoS 技术,在加密问题上IPv6 并不比IPv4有
12、更大的能力,如果不是对用户固定分配地址,源地址能够随每一次会晤而变,还不能很好解决组播安全问题,无法使用对称密钥加密:所有的接收端均知道密钥;任一接收端可伪造IP包,需要使用不对称密钥,对每一消息附加数字签名不适于实时、低功耗组播应用,除了地址可扩展性外,IPv6并没有根本上解决Internet的问题!,IPsecIPSec 是网络层IP包机密性和认证的标准协议组IPSec=AH(认证头部)+ESP(包封的安全净荷)+IKE(互联网密钥交换),特别地提供下述特征:,无连接的完整性数据源认证,重放保护(基于window的机理),机密性流量机密性(有限)IPsec 不支持 QOS 和动态 IP地址
13、,IPsec 不能够穿过防火墙或网络地址翻译器(NAT)很难使用IPsec 和 PKI 帮助移动节点完成绑定更新的,认证,因为这样对于移动终端和网络层信令协议的开销都太大了86,IP头 净荷,在不安全环境应用的安全消息,IP头 头,新 IPSecIP头 净荷 IPSec,尾部,加密,在安全环境应用的不安全消息,IP头 净荷,87,面向IPv6的互联网安全体系结构模型可信的互联网安全应用,支持真实IP地址访问的网络基础设施,路由系统,交换系统,域名系统,安全管理系统,电子邮件系统身份认证系统,P2P应用安全服务中间件系统访问控制系统,PKI和密钥管理系统,88,NGI 2004 研究重点,Int
14、ernet2(美国),先进的网络设施-Internet核心网体系如何发展,例如共享IP分组交换与动态光波长提供的混合,具有优先权业务的MPLS L2VPN提供很好的性能,对其他业务影响不大,端到端的性能,将网络作为计算平台的Peer to Peer和网格系统的使用将受端到端性能严重影响;目前实现QOS是太难了,甚至在高带宽情况下也未能提供期望的性能;,中间件和安全,身份和标志、认证、授权、查号、完整性行为,国际连接,应用,交互合作;实时接入到远端资源;大范围多点计算和数据挖掘;共享虚拟现实;上述任意组合,Terena会议(欧洲),评价协议、先进网络设施、QOS、IPv6、移动性、安全性、应用,
15、89,美国100 x100项目2002年初由Cisco、Intel、Microsoft、3Com等CEO组成的TechNet协会向联邦政府建议以2010年实现一亿家庭用100Mb/s上网为目标制定国家宽带发展战略。“宽带应当是本世纪国家的需要,就像在上世纪将人送上月球那样重要”-Chambers,President&CEO Cisco Systems2003年底美国NSF以750万美元资助 100 by 100 consortium在未来几年开展以一亿家庭100Mb/s上网规模为目标的Internet改进研究.,Fraser Research,PittsburghSupercomputingC
16、enter,90,美国100 x100项目,Internet已经不可能继续如它以前那样的基本设计方式来发展,作为Web流量控制设备的路由器太复杂了,大网络的运行越来越难且不经济。,“在网络设施发展的十字路口又一次提出革命还是改良的问题,Internet 应当是面向连接还是无连接,现在是无连接。但未来的Internet需要有一些类似老的电话网的连接特性”,100 x100项目将通过交叉学科基础研究和总体设计及验证网的开发演示为新网络的建设提供决策依据,新网络应该是可靠的和安全的、用户和运营商可理解的,而且是经济的和可扩展的。,91,NGN,92,NGN-探索通过网络会聚之路来实现,功能体系模型控
17、制功能与承载能力、呼叫/会晤(call/session)、应用/服务(application/service)分离,业务提供与承载网络分离,用户面、控制面与管理面分离传送层与业务层分离,业务层传送层,管理面,控制面,用户面,管控 理,制 面用面户面,Control PlaneTransport Layer,User Plane,Management PlaneControl Plane,Service Layer,User Plane,User Plane security,Control Plane securityNGN的基本分层体系93,Management Plane security
18、Management Plane,简化的 NGN 体系控制面与传送面功能分离是NGN的基本特征,软交换是反映这一特征的技术体系,软交换,传送层94,cNAPS,转发,测量,虚信道,控制RTP,SLA,确认QoS,理,SS7,ISDN,H.323 SIP,呼叫控制&网关控制器,计费接口基于策略的选路,AAA接口特征&业务,控制,策略解释器QoS控制器,网络数据库QoS选路,媒体网关,媒体服务器,IP端点,应用层,运用和业务支持系统管,MGCP MEGACO,应用服务器接口SLA管理,数据库,95,软交换机利用软交换机,增强提供智能业务的能力与响应速度组织VPN卸载IP业务作为数据业务交换机作IP
19、服务器作DSL服务器,计费系统,管理系统,SCP七号信令网,业务与应用,软交换机,IP/ATM,分组网IP/ATM,TDM,TDM,GCP,网关控制协议GCP,接入/中继媒体网关,接入/中继媒体网关,SIPParlay,软交换呼叫控制,业务、应用与特征(管理、提供与后台),开放协议,APIs,开放协议,APIs传送硬件,信令网,实现呼叫级特性(转发、转移、,电路,交换网,宽带,分组网,96,软交换机功能,电路交换网,7,7号信令网,接入网关,用户网关,宽带分组网,NNI,信令互通功能Call Control Signaling(BICC/SIP-T)NNI(signaling),ISUPTCA
20、PTDMIMT,应用服务器,媒体服务器,媒体网关控制器(呼叫代理)(MGC)呼叫处理 提供呼叫控制智能,特征服务器 会议、保持等)呼叫控制器 通过呼叫控制协议(例如 H.323,SIP 等)与对等实体合作媒体网关控制器 通过MGCP控制媒体网关实现授权、认证和记帐功能H.248Device ControlSignaling,软交换Softswitch又称为呼叫代理、呼叫服务器、媒体网关控制器,软交换将在NGN中起业务控制节点的战略作用,ISDNAnalog,Software,Forwarding:,Label Swapping,97,MPLS-采用面向连接技术的与IP友好的协议MPLS引入面向
21、连接的信令来改进IP包的传送性能的方,式是构造与IP友好协议的一个范例,IP,MPLS 结合了分组选路和电路交换特性,实现了转发与控制分离,缓解路由器在网络层同时进行分组转发与通道选择的瓶颈问题MPLS,IP RouterSoftwareForwarding:Label Swapping,ATM ForumSoftwareForwarding:Label Swapping,MPLSControl:,ATM SwitchControl:,IP RouterControl:,IP RouterSoftwareForwarding:Longest-matchLookup,GMPLS,路由器 LER,
22、3/2,2/1,98,Label(VPi/VCi),IP Packet,1/101/10 164.69.15.2 Data,164.69.15.2 Data,标签交换路由器(ATM SW+LSC)=LSR,0,52/15 164.69.15.2 Data,Router(164.70),ATM IF 2ATM IF 1,利用MPLS在无连接模式中引入面向连接特性MPLS(多协议标签交换)根据需转发的分组对应的类别(FEC)选择跨过该核心网的一条标签交换通道(LSP)边缘路由器(LER)在需转发的IP包上贴上与该类别对应的标签,沿着该LSP送到下一跳的路由器(LSR)LSR通过标签分配协议(LDP
23、)获得网络层的IP包选路与链路层的分组转发之间的关系,LSR仅做链路层的交换,并沿同一LSP转发同类FEC的那些分组。路由器,路由器 LERRouter(164.69),选路协议(例如 OSPF-TE,IS-IS-TE)互换可达性,信息到目的地网标签分配协议(LDP)建立到目的地网的标签映射ATM IF 11/11,164.69.15.2 Data输入 LER 接收分组并“标签”分组,LSR 使用标签交换转发分组,输出 LER 去掉标签并传送分组,ag,em,an,en,e,t,M,an,Pl,Se,in,et,ra,es,ic,Se Lev me,gr,ice,99,Control Plan
24、e,Data Plane,AdmissionControl,QOSRouting,BufferManagementTrafficShaping,CongestionAvoidanceTrafficPolicing,Packet Queuing&Marking SchedulingTrafficClassification,gerMlicyPo,rvR,to,tio,n,e,A,ee,rv el nt,IntServResourceReservation,RSVP,FIFO RED,ECN,DiffServ,业务质量(QOS)的保证措施就目前所知在IP网中还没有单一的QOS措施能够满足不同业务的
25、QOS要求,可能需要控制面、用户数据面和管理面的多种QOS措施配合。例如MPLS就涉及到缓冲器管理、分组标记、QOS选路、队列调度、资源预留、流量分类和赋形等,媒,体,IP 业务策略:Best Effort与QOS,会悟,检索,消息,分配,(受控),分配,(不受控),Intserv,Best EffortCLS,GS,业务类型,尽力而为受控负载业务,保证业务,EF-PHB 逐跳快速转发AF-PHB 逐跳可靠转发100,综合服务,IP网络体系结,构的应用模型,基于包基于流,基于类Diffserv区别服务,图数 象据,话音,业务,质,量,信息,计费,QoS部署,QOS针对现有IP网存在的问题和MP
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