信息网络协议基础PPT课件

1、 信息网络与协议信息网络协议基础信息网络协议基础 信息网络协议基础信息网络协议基础信息网络信息网络电信网电信网Internet广播电视网广播电视网过去信过去信息网络息网络现在信现在信息网络息网络网络融合网络融合演进？变革？演进？变革？未来信未来信息网络息网络(智能？智能？确定性？确定性？)IPv4/IPv6多种接入技术多种接入技术综合业务综合业务新型网络体系结构（新型网络体系结构（NDN等）等）管控：可编程技术、虚拟化技术管控：可编程技术、虚拟化技术未来应用（未来应用（VR/AR/XR、全息）、全息）资源：计算、存储、传输资源：计算、存储、传输机器机器学习学习？本课程将关注本课程将关注构成当前

2、信息构成当前信息网络的网络的关键技关键技术、基本协议术、基本协议和算法和算法行行业业互互联联网网 信息网络协议基础信息网络协议基础Network 2030（ITU-T FG-NET-2030）3 信息网络协议基础信息网络协议基础网络网络5.044工业互联网、车联网、工业互联网、车联网、远程医疗、智能电网远程医疗、智能电网以物联网、云计算、大以物联网、云计算、大数据和人工智能为核心数据和人工智能为核心5G网络，解决低网络，解决低延迟、移动性和延迟、移动性和大连接问题大连接问题超高带宽、延迟保证超高带宽、延迟保证 信息网络协议基础信息网络协议基础课程内容课程内容第一章第一章 信息网络概述信息网络概

3、述第二章第二章 接入网技术接入网技术第三章第三章 IPv6协议协议第四章第四章 IP网络移动管理网络移动管理第五章第五章 IP网络服务质量网络服务质量第六章第六章 路由和交换路由和交换路由查找、交换结构路由查找、交换结构第七章第七章 业务量管理业务量管理分类、业务监管和整形、调度、队列管理分类、业务监管和整形、调度、队列管理协协议议算算法法 信息网络协议基础信息网络协议基础课程结构课程结构 接入网接入网核心网核心网 接入网接入网PPP PPPOE/ADSL802.11/PONIPv6协议协议移动管理移动管理/服务质量服务质量路由器路由器1路由器路由器2主机主机 AAP1AP2主机主机 BAP3

4、AP4路由查找算法路由查找算法交换结构交换结构分类、业务监管和整形、调度、队列管理分类、业务监管和整形、调度、队列管理PPP PPPOE/ADSL802.11/PON 信息网络协议基础信息网络协议基础主要参考书目主要参考书目1. H. Jonathan Chao and Bin Liu, HIGH PERFORMANCE SWITCHES AND ROUTERS, John Wiley & SONS, 2007 第五、六、七章即网络服务质量保证机制，业务第五、六、七章即网络服务质量保证机制，业务量管理、路由和交换等相关内容量管理、路由和交换等相关内容2. 每一章都会列出本章相关内容文献

5、或者资源每一章都会列出本章相关内容文献或者资源3. 大量大量PAPER: Google Scholar, IEEE, ACM, Conference或者或者CCF推荐的期刊和会议推荐的期刊和会议 信息网络协议基础信息网络协议基础课程网站课程网站 http:/ 网站功能网站功能 课程相关信息发布课程相关信息发布 课件、参考资料课件、参考资料课程网站相关问题请联系助教课程网站相关问题请联系助教 信息网络协议基础信息网络协议基础考核方式考核方式 平时平时 20% 综述性报告综述性报告1篇篇 就某个就某个网络最新网络最新的领域进行调研、归纳和分析的领域进行调研、归纳和分析 需指出与课程哪部分内容直接相

6、关需指出与课程哪部分内容直接相关 研究报告研究报告1篇篇 就某个协议或者算法进行比较深入的调研、分析和仿真就某个协议或者算法进行比较深入的调研、分析和仿真评估评估 需指出与课程哪一章的内容直接相关需指出与课程哪一章的内容直接相关 实验实验 20% 网络基本操作、配置、编程网络基本操作、配置、编程 4次实验，做次实验，做5次次 期末考试期末考试 60% 信息网络与协议第一章第一章 信息网络概述信息网络概述 信息网络协议基础信息网络协议基础主要内容主要内容 发展历史发展历史 交换技术交换技术 网络体系结构网络体系结构 新的网络技术和体系结构新的网络技术和体系结构 信息网络协议基础信息网络协议基础主

7、要内容主要内容 发展历史发展历史 电话网络电话网络 有线电视网络有线电视网络 Internet 三网融合三网融合 交换技术交换技术 网络体系结构网络体系结构 新的网络技术和体系结构新的网络技术和体系结构 信息网络协议基础信息网络协议基础电话网络的引入电话网络的引入131876 Bell, Alexander GrahamPoint-to-Point physical wire connection 信息网络协议基础信息网络协议基础电话网络的发展电话网络的发展1835 S.Morse 电报电报1876 A.G Bell 电话电话1892 步进式交换机步进式交换机1938 纵横式交换机纵横式交换机

8、1939 脉冲编码调制脉冲编码调制(PCM)1970 程控数字交换机程控数字交换机1988 综合业务数字网综合业务数字网(ISDN)1989年年 异步传输模式异步传输模式(ATM: 155Mbps)模拟模拟3003.4kHz数字数字n*64kbps空分交换空分交换(控制继电器控制继电器)时分交换时分交换(交换时隙交换时隙)分组交换分组交换IPv4/IPv6网络网络1980 X.25标准标准(64kbps)1988 帧中继帧中继(2Mbps)电电路路交交换换 信息网络协议基础信息网络协议基础主要内容主要内容 发展历史发展历史 电话网络电话网络 有线电视网络有线电视网络 Internet 三网融合

9、三网融合 交换技术交换技术 网络体系结构网络体系结构 新的网络技术和体系结构新的网络技术和体系结构 信息网络协议基础信息网络协议基础有线电视网络的发展有线电视网络的发展16接收接收天线天线头端头端接头接头分支电缆分支电缆同轴电缆同轴电缆共用天线电视系统共用天线电视系统CATV: Community Antenna Television国外：国外：1940年代后期，美国年代后期，美国国内：国内：1974，北京饭店，北京饭店电缆广播系统电缆广播系统CATV: Cable Television国外：国外：1974, Time, Inc. 国内：国内：1983，北京燕山石化，北京燕山石化交换机交换机高

10、带宽光高带宽光纤中继线纤中继线光纤光纤接头接头同轴同轴电缆电缆光纤节点光纤节点住宅住宅住宅住宅混合光纤电缆系统（双向传输）混合光纤电缆系统（双向传输）HFC: Hybrid Fiber Coax国外：国外：1980年代末年代末国内：国内：1996，建全国有线电视，建全国有线电视骨干网骨干网早期共用天线电视系统早期共用天线电视系统混合光纤电缆系统混合光纤电缆系统模拟模拟电视电视数字数字电视电视高清互高清互动电视动电视 信息网络协议基础信息网络协议基础主要内容主要内容 发展历史发展历史 电话网络电话网络 有线电视网络有线电视网络 Internet 三网融合三网融合 交换技术交换技术 网络体系结构网

11、络体系结构 新的网络技术和体系结构新的网络技术和体系结构 信息网络协议基础信息网络协议基础Internet发展历史发展历史1969 美国国防部高级计划研究署美国国防部高级计划研究署(DARPA) ARPANET1973 ARPANET扩展为互联网扩展为互联网(英国、挪威英国、挪威)1974 TCP/IP协议协议1983 ARPANET网络核心协议由网络核心协议由NCP改为改为TCP/IP1986 NSFnetUsenetBitnetX.25网络网络1990年代向公众开放年代向公众开放1991HTML/HTTP/WWW1993 Mosaic网页浏览器网页浏览器更多网络接入更多网络接入多种业务多种

12、业务数据数据/语音语音/视频视频.1993 商业化商业化InternetNGI：IPv6/更高速率更高速率/多业务多业务/QoS保证保证/管理管理IPv4IPv6 信息网络协议基础信息网络协议基础什么是什么是IP IP：Internet Protocol，一般指，一般指IP协议第协议第4版，简称版，简称IPv4 IP是一种用于网络互连的协议，是一种用于网络互连的协议，通过通过IP互连的网络称为互连的网络称为IP网络。有了网络。有了IP，我们就能够建更大的网络，我们就能够建更大的网络，Internet就就是通过是通过IP互连千千万万个网络所组成互连千千万万个网络所组成 IP网络中每个节点都有网络

13、中每个节点都有IP地址，地址，IP地址既是节点的身份地址既是节点的身份标识，同时也是节点的网络位置标识，也就是说，在标识，同时也是节点的网络位置标识，也就是说，在IP网络中，数据是通过网络中，数据是通过IP地址来找到最终的目的节点地址来找到最终的目的节点 IPv4地址长度是地址长度是32比特比特 例：例：019 信息网络协议基础信息网络协议基础什么是什么是IPv6和和NGI IPv6是是IP协议第协议第6版的简称，是版的简称，是IPv4的升级版本的升级版本 很多时候我们将升级到了很多时候我们将升级到了IPv6的的Internet称之为称之为下一代下一代Internet（N

14、GI），实际上），实际上IPv6在一些国在一些国家已经开始大规模部署和应用家已经开始大规模部署和应用 IPv6地址长度是地址长度是128比特比特 例：例：fe80:c18f:1848:8512:19ab20 信息网络协议基础信息网络协议基础为什么要引入为什么要引入IPv6 IPv6引入的最主要的动机是解决引入的最主要的动机是解决IPv4地址不够用的问题地址不够用的问题21From：http:/ Date： 2011.04.26自自2011年开始我国年开始我国IPv4地址总数基本维持不变地址总数基本维持不变 信息网络协议基础信息网络协议基础为什么中国更需要为什么中国更需要IPv6？ 从战略上来说

15、，我国在从战略上来说，我国在IPv4上已经落后，上已经落后，IPv6要走在前面，从而提高我国在要走在前面，从而提高我国在Internet产业中产业中的地位的地位 从现实需求来说，从现实需求来说，Internet的普及使得对的普及使得对IP地地址的需求量巨大，但美国占用了大部分的址的需求量巨大，但美国占用了大部分的IPv4地址空间，一些组织拥有的地址空间，一些组织拥有的IPv4地址空间甚至地址空间甚至比整个亚洲还多比整个亚洲还多 信息网络协议基础信息网络协议基础NGI在中国（在中国（CNGI）2003年年8月，国务院批复同意国家发改委等八部委月，国务院批复同意国家发改委等八部委“关于推动我国下一

16、代互关于推动我国下一代互联网发展有关工作的请示联网发展有关工作的请示”，正式启动，正式启动“中国下一代互联网示范工程中国下一代互联网示范工程CNGI”CNGI-CERNET2（20个城市，个城市，25个核心节点，连接到个核心节点，连接到CNGI-6IX）CNGI-6IX（6个国内个国内CNGI骨干网，骨干网，2个国际交换中心：到美国及欧洲，到亚太）个国际交换中心：到美国及欧洲，到亚太）2017年，中国政府开始推动年，中国政府开始推动IPv6的规模部署，并制定了时间表的规模部署，并制定了时间表CNGI：部署基于：部署基于IPv6的网络，促进基于的网络，促进基于IPv6的网络应用和设备的研发的网络

17、应用和设备的研发 信息网络协议基础信息网络协议基础主要内容主要内容 发展历史发展历史 电话网络电话网络 有线电视网络有线电视网络 Internet 三网融合三网融合 交换技术交换技术 网络体系结构网络体系结构 新的网络技术和体系结构新的网络技术和体系结构 信息网络协议基础信息网络协议基础三网融合三网融合定义：在下一代互联网演进定义：在下一代互联网演进过程中，互联网、广播电视过程中，互联网、广播电视网和电信网，通过资源共享网和电信网，通过资源共享、网络互联互通，将多种服、网络互联互通，将多种服务，包括广播电视和数据等务，包括广播电视和数据等提供个用户提供个用户从技术层面来看，三网融合从技术层面来

18、看，三网融合的关键是网络的全的关键是网络的全IP化，从化，从而实现资源共享以及网络互而实现资源共享以及网络互联互通联互通25因此，本课程将主要关注因此，本课程将主要关注IP网络相关的协议、技术和算法，涉及到网络相关的协议、技术和算法，涉及到接入网络、互连网络（接入网络、互连网络（IP）、路由、调度等方面的内容）、路由、调度等方面的内容 信息网络协议基础信息网络协议基础主要内容主要内容 发展历史发展历史 交换技术交换技术 网络体系结构网络体系结构 新的网络技术和体系结构新的网络技术和体系结构 信息网络协议基础信息网络协议基础基本概念基本概念 为什么需要交换？为什么需要交换？ 减少网络中节点之间所

19、需的通信线路减少网络中节点之间所需的通信线路 增强可扩展性增强可扩展性,构建更大规构建更大规模网络模网络 交换的概念交换的概念 交换操作由一系列过程组成：为输入数据选择输出线路交换操作由一系列过程组成：为输入数据选择输出线路/端口，在输端口，在输入和输出之间建立连接，通过该连接将数据放到输出线路入和输出之间建立连接，通过该连接将数据放到输出线路/端口上端口上 网络中执行交换操作的设备称为交换机。通过一系列交换机的交换网络中执行交换操作的设备称为交换机。通过一系列交换机的交换操作，在两个通信节点之间建立一条数据传输路径，这条路径由物操作，在两个通信节点之间建立一条数据传输路径，这条路径由物理或者

20、逻辑上的链路组成理或者逻辑上的链路组成交换机交换机交换交换n个节点，如果建立两两直接相连的线路，个节点，如果建立两两直接相连的线路，共需要共需要n*(n-1)/2条，数量级是条，数量级是O(n2) 信息网络协议基础信息网络协议基础交换类型交换类型交换网络交换网络电路交换网络电路交换网络（例如：传统电话网络）（例如：传统电话网络）消息交换网络消息交换网络（例如：电报网络、（例如：电报网络、深空通信网）深空通信网）分组交换网络分组交换网络数据报交换网络数据报交换网络（例如：（例如：IP网络）网络）虚电路网络虚电路网络（例如：（例如：ATM网络）网络） 信息网络协议基础信息网络协议基础电路交换：概念

21、电路交换：概念 交换传输线路或者时隙，通过交换机在通信交换传输线路或者时隙，通过交换机在通信双方之间建立一条专用的传输路径双方之间建立一条专用的传输路径 传输路径建立后，数据像流一样在路径上传输传输路径建立后，数据像流一样在路径上传输空分交换空分交换传输路径由线路组成传输路径由线路组成时分交换时分交换传输路径由每条线路上的固定时隙组成传输路径由每条线路上的固定时隙组成 信息网络协议基础信息网络协议基础电路交换：特征电路交换：特征网络通信包括三个过程网络通信包括三个过程 （发送）端到（接收）端电路连接建立（发送）端到（接收）端电路连接建立 数据传输数据传输 电路连接拆除电路连接拆除优点：占用固定

22、的线路资源，保证数据传输的速率、延时、可靠性及优点：占用固定的线路资源，保证数据传输的速率、延时、可靠性及有序性有序性缺点：线路资源利用率低，没有有数据传输时也占用线路或者固定时缺点：线路资源利用率低，没有有数据传输时也占用线路或者固定时隙；电路连接建立导致延迟隙；电路连接建立导致延迟 信息网络协议基础信息网络协议基础电路交换：性能电路交换：性能电路交换是为话音传输设计的，支持固定的数据速率 信息网络协议基础信息网络协议基础电话交换网电话交换网传统电话网络中的话音业务采用电路交换技术，除端局到用户的本传统电话网络中的话音业务采用电路交换技术，除端局到用户的本地回路地回路(Subscriber

23、Loop)是模拟的以外，其它部分都是数字的是模拟的以外，其它部分都是数字的End Office:端局或端局或Local Centre Office:本地中心局本地中心局 信息网络协议基础信息网络协议基础分组交换：概念分组交换：概念 交换分组，以分组为单元统计复用线路（交换分组，以分组为单元统计复用线路（也称为链路）资源也称为链路）资源 统计复用：只有有数据要传输才占用线路统计复用：只有有数据要传输才占用线路 分组大小问题：太小，分组开销大；太大，复分组大小问题：太小，分组开销大；太大，复用效率低，影响其它分组的发送用效率低，影响其它分组的发送 两种类型两种类型 数据报交换：直接发送分组数据报交

24、换：直接发送分组 虚电路交换：先建立连接，再发送分组虚电路交换：先建立连接，再发送分组 信息网络协议基础信息网络协议基础现代的电话网络支持话音、数据等综合业务，对于数据采现代的电话网络支持话音、数据等综合业务，对于数据采用分组交换技术用分组交换技术 信息网络协议基础信息网络协议基础数据报交换：特征数据报交换：特征 无连接：直接发送分组，无服务质量保证无连接：直接发送分组，无服务质量保证 健壮性：相同源健壮性：相同源-目的的分组可能沿不同路径传输，可绕目的的分组可能沿不同路径传输，可绕开故障路径开故障路径 信息网络协议基础信息网络协议基础数据报交换：路由表数据报交换：路由表 分组携带的控制信息中

25、分组携带的控制信息中包含目的地址包含目的地址 目的地址在传输过程中目的地址在传输过程中保持不变保持不变 交换机根据路由表来独交换机根据路由表来独立地转发分组立地转发分组 使用目的地址来查找使用目的地址来查找路由表路由表 信息网络协议基础信息网络协议基础数据报交换：性能数据报交换：性能1.路由查找路由查找2.输入和输出端口输入和输出端口之间建立连接之间建立连接IP网络采用数据报交换，在网络层执行交换，交换的单元为网络采用数据报交换，在网络层执行交换，交换的单元为IP分组，执行交换的分组，执行交换的设备也被称为设备也被称为IP路由器路由器 信息网络协议基础信息网络协议基础虚电路交换：特征虚电路交换

26、：特征 面向连接：分组发送前在源和目的之间建立连接面向连接：分组发送前在源和目的之间建立连接 与电路交换不同，连接不是占用固定的线路资源，只是与电路交换不同，连接不是占用固定的线路资源，只是告诉网络的资源需求，在每个交换机上建立告诉网络的资源需求，在每个交换机上建立“连接状态连接状态” 服务质量保证服务质量保证 有序性：同一源和目的的分组沿相同的路径到达目有序性：同一源和目的的分组沿相同的路径到达目的地的地 基于虚电路标识执行交换操作，效率高基于虚电路标识执行交换操作，效率高建立的连接路径被称为虚电路（建立的连接路径被称为虚电路（Virtual Circuit） 信息网络协议基础信息网络协议基

27、础虚电路交换：虚电路虚电路交换：虚电路VCI（VC Identifier）：在每条物理线路）：在每条物理线路/链路可以同时运行很多条虚电链路可以同时运行很多条虚电路，每条虚电路由路，每条虚电路由VCI标识标识 VCI具有局部意义，只在每条链路上唯一具有局部意义，只在每条链路上唯一物理链路物理链路虚电路虚电路输入输入输出输出每个交换机上都维护一每个交换机上都维护一个转发表，基于个转发表，基于VCI对对分组进行转发分组进行转发 信息网络协议基础信息网络协议基础虚电路交换：虚电路建立虚电路交换：虚电路建立从源到目的的虚电路由路径链路上一系列从源到目的的虚电路由路径链路上一系列VCI标识标识Switc

28、h 1Switch 2Switch 3Link 1Link 2分组传输方向分组传输方向VCI分配方向分配方向(虚电路建立过程执行分配操作虚电路建立过程执行分配操作)VCI 14VCI 77 信息网络协议基础信息网络协议基础A发送建立请求给发送建立请求给B 信息网络协议基础信息网络协议基础B响应建立确认响应建立确认 信息网络协议基础信息网络协议基础虚电路交换：分组传输虚电路交换：分组传输 信息网络协议基础信息网络协议基础虚电路交换：性能虚电路交换：性能ATM网络采用虚电路交换，交换的单元为固定长度的网络采用虚电路交换，交换的单元为固定长度的ATM 信元，执行交换的设备信元，执行交换的设备也被称为

29、也被称为ATM交换机交换机 信息网络协议基础信息网络协议基础分组交换：总结分组交换：总结 以分组为单元统计复用线路以分组为单元统计复用线路/链路资源链路资源 优点：线路利用率高，节点只有在有数据要传输时才占用优点：线路利用率高，节点只有在有数据要传输时才占用通信线路，因此多个节点的分组可以共享一条通信线路通信线路，因此多个节点的分组可以共享一条通信线路 缺点：需要资源管理机制来保证数据传输的速率、延时、缺点：需要资源管理机制来保证数据传输的速率、延时、可靠性和有序性，增加了复杂性可靠性和有序性，增加了复杂性分组交换是为数据传输设计的，支持可变的数据速率分组交换是为数据传输设计的，支持可变的数据

30、速率 信息网络协议基础信息网络协议基础主要内容主要内容 发展历史发展历史 交换技术交换技术 网络体系结构网络体系结构 新的网络技术和体系结构新的网络技术和体系结构 信息网络协议基础信息网络协议基础网络体系结构网络体系结构 OSI体系结构体系结构 基于基于OSI参考模型，又称为参考模型，又称为OSI七层模型七层模型 Internet体系结构体系结构 基于基于TCP/IP参考模型参考模型47分分层层体体系系结结构构 信息网络协议基础信息网络协议基础应用层应用层应用进程应用进程表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层

31、应用层应用层应用进程应用进程表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层 主机主机/用户终端用户终端路由器路由器 主机主机/用户终端用户终端应用层协议应用层协议表示层协议表示层协议会话层协议会话层协议传输层协议传输层协议网络软网络软件实现件实现操作系操作系统实现统实现数据数据流向流向应用层应用层传输层传输层互联网层互联网层主机到网络主机到网络（网络接口层）（网络接口层）应用层应用层传输层传输层互联网层互联网层主机到网络主机到网络（网络接口层）（网络接口层）互联网层互联网层主机到网络主机到网络（网络接口层）（网络接口层）主机主机/用户终端用户终端数据数据流向流

32、向IP路由器路由器主机主机/用户终端用户终端HTTP/FTP/SMTPTCP/UDPIPIPEth/PPPEth/PPPOSI参考参考模型模型TCP/IP参考参考模型模型关键的网络设备：关键的网络设备：L2交换机交换机-网络内设备互连；路由器（网络内设备互连；路由器（L3交换机）交换机）-不同网络互连不同网络互连 信息网络协议基础信息网络协议基础TCP/IP协议栈协议栈49nApplicationsnWebnEmailnVideo/Audion nTCP/IPnAccess TechnologiesnEthernet (LAN)nWireless (Wimax, WLAN, Cellular)

33、nCablenADSLnSatelliteTCP/IPApplicationsAccessTechnologies“NarrowWaist”广域范围内连接各种异构的网络，广域范围内连接各种异构的网络，形成互联网基础设施形成互联网基础设施MiddlewareServicesNetworkTechnologySubstrate各种有线、无线网络接入技术各种有线、无线网络接入技术各种应用开放平台各种应用开放平台（中间件、云计算、（中间件、云计算、overlay) 信息网络协议基础信息网络协议基础TCP/IP网络中的数据处理网络中的数据处理50一个网络一个网络（子网）（子网）一个网络一个网络（子网）（

34、子网） 信息网络协议基础信息网络协议基础主要内容主要内容 发展历史发展历史 交换技术交换技术 网络体系结构网络体系结构 新的网络技术和体系结构新的网络技术和体系结构 Delay/Disruption Tolerant Networking (DTN) Software Defined Networking (SDN) Future Internet Architecture (FIA) 信息网络协议基础信息网络协议基础应用场景应用场景52车联网车联网战术网战术网卫星网络卫星网络/星星际互联网际互联网间歇性连接间歇性连接长延迟长延迟DisruptionDelay 信息网络协议基础信息网络协议基础

35、问题问题 传统网络路由假设：在任何时候，总能找到从源到目的传统网络路由假设：在任何时候，总能找到从源到目的的端到端路径的端到端路径 DTN网络环境：由于连接的间隙性，可能会出现端到端网络环境：由于连接的间隙性，可能会出现端到端路径不存在的情况路径不存在的情况531SD234S到到D没有路径！没有路径！ 信息网络协议基础信息网络协议基础更复杂的策略：根据一些知识来选择数据转发的下一跳更复杂的策略：根据一些知识来选择数据转发的下一跳（单拷贝（单拷贝/多拷贝路由），例如历史相遇信息，节点运动多拷贝路由），例如历史相遇信息，节点运动信息等，这可以减小开销，但是性能会下降。信息等，这可以减小开销，但是性

36、能会下降。DTN路由路由541SD234基本思想：走一步看一步，而不像传统路由那样直接找到从基本思想：走一步看一步，而不像传统路由那样直接找到从源到目的的路径源到目的的路径关键问题：下一步如何确定？关键问题：下一步如何确定？最简单的策略：把数据交给我当前能通信的所有节点（感染最简单的策略：把数据交给我当前能通信的所有节点（感染路由），性能最好，开销最大！路由），性能最好，开销最大！ 信息网络协议基础信息网络协议基础DTN体系架构体系架构55DTN中引入了中引入了Bundle Protocol （BP），可以在），可以在TCP/IP和和非非TCP/IP网络中运行，网络中运行，BP实现实现Cust

37、ody Transfer 信息网络协议基础信息网络协议基础Or Non-IP 信息网络协议基础信息网络协议基础主要内容主要内容 发展历史发展历史 交换技术交换技术 网络体系结构网络体系结构 新的网络技术和体系结构新的网络技术和体系结构 Delay/Disruption Tolerant Networking (DTN) Software Defined Networking (SDN) Future Internet Architecture (FIA) 信息网络协议基础信息网络协议基础Stanford: Clean Slate Program Startup over 5 years, de

38、sign for next 2030 years, ceased after 2012 Flagship Projects Internet Infrastructure: OpenFlow and Software Defined Networking Mobile Internet: POMI 2020 Mobile Social Networking: MobileSocial Data Center: Stanford Experimental Data Center Lab 信息网络协议基础信息网络协议基础当前网络问题当前网络问题网络缺乏灵活的控制机制网络缺乏灵活的控制机制59白天白

39、天晚上晚上 信息网络协议基础信息网络协议基础SDN: Software Defined NetworkingControl FlowData FlowControl Flow控制器控制器数据面和控制面分离，数据数据面和控制面分离，数据路由传输由控制器控制路由传输由控制器控制赋予外部应用通过控制器控赋予外部应用通过控制器控制网络设备的能力制网络设备的能力 信息网络协议基础信息网络协议基础SDN与与OpenFlow SDN的基本思想是控的基本思想是控制面和数据面分离，制面和数据面分离，可以看作是一种新的可以看作是一种新的网络体系结构网络体系结构 OpenFlow是是SDN的一的一种实现，定义了控制

40、种实现，定义了控制器和交换机器和交换机/路由器路由器之间的协议，以及交之间的协议，以及交换机换机/路由器的控制路由器的控制接口、流表格式等接口、流表格式等 信息网络协议基础信息网络协议基础主要内容主要内容 发展历史发展历史 交换技术交换技术 网络体系结构网络体系结构 新的网络技术和体系结构新的网络技术和体系结构 Delay/Disruption Tolerant Networking (DTN) Software Defined Networking (SDN) Future Internet Architecture (FIA) 信息网络协议基础信息网络协议基础现有现有Internet存在的

41、问题存在的问题可扩展性：流量增加、路由表膨胀可扩展性：流量增加、路由表膨胀移动性：越来越多的移动用户接入到移动性：越来越多的移动用户接入到Internet，在设计时未考虑，在设计时未考虑移动性支持移动性支持服务质量：服务质量：IP网络提供的是尽力投递服务，未考虑数据内容网络提供的是尽力投递服务，未考虑数据内容网络安全：越来越多的应用使用网络安全：越来越多的应用使用Internet，在设计时并未充分考，在设计时并未充分考虑安全性虑安全性能耗：互联网耗电量约占全球的能耗：互联网耗电量约占全球的5.4%，我国是，我国是4.3%，还在不断增，还在不断增长长Internet体系结构本生存在问题，体系结构本生存在问题，无法彻底解决这些问题！无法彻底解决这些问题！重新设计重新设计Internet体系结构！体系结构！ 信息网络协议基础信息网络协议基础NSF Future Internet Architecture Program Founded in 2010, design for next 15 years Named Data Networki