路由原理与技术第1章互联网概论.ppt

1、第一章 互联网概论,北京邮电大学 网络技术研究院 下一代互联网技术研究中心,本课程主要内容,1.互联网概论 2.下一代互联网基础 3.下一代互联网动态路由协议 4. IPv6网络设计与工程 5.下一代互联网关键技术 6.未来互联网络发展趋势 7. 实验与观摩,2,本章提纲,互联网的基本概念 互联网的发展历史 互联网的主要问题 下一代互联网概述,3,电信网,互联网,广电网,互联网是主要实现计算机和计算机之间互联互通的一种信息网络,4,互联网的定义,国际“联合网络委员会”（FNC：Federal Networking Council） 给互联网的定义“互联网”指的是全球性的信息系统： 1.通过全球

2、性的唯一的地址逻辑地链接在一起。这个地址是建立在“互联网协议”（IP）或今后其它协议基础之上的； 2.可以通过“传输控制协议”和“互联网协议”（TCP/IP）， 或者今后其它接替的协议或与“互联网协议”（IP）兼容 的协议来进行通信；3.可以让公共用户或者私人用户使用高水平的服务，这种服务是建立在上述通信及相关的基础设施之上的,5,三个方面的含义,互联网是全球性的； 互联网上的每一台主机都需要有“地址”； 这些主机必须按照共同的规则（协议）连接在一起,6,本章提纲,互联网的基本概念 互联网的发展历史 互联网的主要问题 下一代互联网概述,7,1946年2月10日美国的约翰.莫齐利、布雷斯帕.埃克

3、特等人研制出了世界上第一台电子计算机,1946年世界上第一台电子计算机计算机诞生,互联网诞生的技术背景,资源共享的需求推动计算机与通信结合与发展,8,互联网诞生的时代背景,1957年，前苏联发射了人类第一颗人造地球卫星。作为响应，美国国防部组建了高级研究计划署(ARPA)，研究将科学技术应用于军事领域。 1961 年MIT的Leonard Kleinrock发表“Information Flow in Large Communication Nets”，第一篇有关分组交换的论文。 1969年，为了能在爆发核战争时保障通信联络，美国国防部高级研究计划署ARPA资助建立了世界上第一个分组交换试验网

4、ARPANET，连接美国四个大学。 ARPANET即为现代互联网的前身,9,ARPANET,ARPANET最初的结构,指导思想：网络必须经受得住故障的考验而维持正常的工作，一旦发生战争，当网络的某一部分因遭受攻击而失去工作能力时，网络的其他部分应能维持正常的通信工作,10,TCP/IP协议的提出,1974年，Vinton Cerf和Robert Kahn提出了TCP/IP协议族，用以解决不同计算机网络的互联问题 。 1981年，IP的协议规范RFC791和TCP的协议规范 RFC 793出现，并在1983年成为ARPNET的正式标准，这使ARPNET的规模迅速扩大,11,互联网的诞生,20世纪

5、80年代中期，美国国家自然科学委筹建NSFNET。 NSFNET是一个通用的研究网络，它将地区网络连接起来，原来连接到ARPANET 的大学电脑，转为接入 NSFNET，成为互联网的骨干网。 到20世纪90年代初， NSFNET被一个更有竞争力、商业化更强的骨干网ANSNET代替，将Internet向商业用户开放,12,万维网的出现,服务器,1992年，欧洲粒子物理实验室提出了一个称为WWW（World Wide Web）的概念，随后一年，发布了称为Mosaic的WWW客户程序。这是Internet发展史上一个划时代的事件，因为它使得Internet从一个由科学家和研究人员使用的文本工具转变为

6、可由普通人就可以使用的图形工具,13,从IPv4到IPv6,以TCP/IP协议体系为基础技术支撑的互联网在取得巨大成功的同时，也面临着越来越多的挑战和问题。 直接原因：互联网规模迅速膨胀和各种新业务不断出现。 根本原因：现有IPv4协议存在着诸多设计上的缺陷，包括： 地址空间不足 配置复杂 不能很好的支持语音和视频服务 安全性不高 移动性支持差,14,从IPv4到IPv6,互联网的标准化组织IETF从20世纪90年代就着手制订下一代网际协议IPv6。 1996年，描述IPv6及其支持协议的RFC出现（这些RFC基本上都已经被新的标准所代替）。 1998年，新的描述IPv6的协议标准RFC 24

7、60取代了旧的RFC 1883，新的描述IPv6地址结构的RFC 2373代替了RFC 1884，而这个RFC在2003年又被RFC 3513所代替。 目前IPv6已经形成了比较完善的协议体系,15,本章提纲,互联网的基本概念 互联网的发展历史 互联网的主要问题 下一代互联网概述,16,互联网通信示意,17,数据转发（路由）问题,信息在互联网上传递，有两个基本问题需要解决：一个是数据在链路上的传输；另一个就是数据在中间节点的转发,对比：火车运行需要铁轨，还需要车站的调度,18,如何实现快速正确的数据转发,互联网中负责对各种数据进行交换转发的设备称为路由器。 路由器要实现快速正确的数据转发，有两

8、个关键问题需要解决： 路由器应该知道向哪个方向转发数据不能南辕北辙 路由器知道向哪个方向转发数据后，要快速的对数据进行处理 第一个问题的解决：动态路由协议 第二个问题的解决：路由器硬件体系结构、调度算法、路由查询算法等,19,网络设计问题,骨干网设计 给定节点位置和节点间流量，在网络成本最小原则下，选择每条链路的容量和流量，满足时延等要求。 接入网设计 有线接入（光纤、XDSL、同轴电缆等） 无线接入（移动接入、固定接入,20,移动性问题,电信网：有线无线移动 互联网的发展也遵循同样的规律,21,安全和管理问题,互联网是一个开放性的网络，在给人们带来方便的同时，也存在严重的安全隐患。 常见的网

9、络安全问题： 以各种方式有选择的破坏信息。如：修改、删除、伪造、冒充、制造病毒等。 在不干扰网络信息系统正常工作的情况下，进行侦听、截获、窃取、破译和业务流量分析,22,组播问题,从视频服务器上下载视频，假设每人占用1M带宽，10个人就是10M，那1万个人呢,23,大家用同一个地址来接收视频，1万个人也是1M带宽，这就是组播技术，即一对多，可以有效降低网络资源的消耗,24,多种业务支持问题,不仅包括传统的数据业务，还要包括语音和视频等各种业务,25,本章提纲,互联网的基本概念 互联网的发展历史 互联网的主要问题 下一代互联网概述,26,互联网面临的重大技术挑战,互联网在不断演进和发展的过程中，

10、面临着重大的技术挑战，这些挑战包括： 地址空间即将耗尽 网络安全可信度差 移动漫游能力有限 可扩展性压力日增 网络质量难以保障 运营管理水平亟待提升,27,主要技术路线,以解决当前互联网地址短缺为出发点，在以IP为核心的现有互联网上不断“演进”的路线，通常称这一目标为“下一代互联网”。 以满足未来1015年以后的互联网的发展需要为出发点，重新设计新的互联网体系结构的“革命”路线，在有些国家将此体系目标称为“未来网络”或“新一代互联网,28,国内主要观点,不安全论 等待论 落后论 演进中创新论,29,下一代互联网定义,一般来说，“下一代互联网”是指在目前互联网技术优势的基础上创新，较好解决上述重大技术挑战的新一代互联网,30,下一代互联网主要特征,网络地址资源足够丰富 基础设施更加先进 网络更加安全、可信、可控、可管、节能 更加智能地实现人与人、物与人、物与物互联,31,全球下一代互联网发展现状,战略布局和规划措施 网络建设、商用情况和产业规模 关键设备、软件、系统研发和产业化进展 技术、标准专利情况 基础理论研究情况 美国：FIND（Future Internet Design）和GENI（Global Environment for Networking Innovatio