一种新的网络体系-向量网及其应用(网络课讲座)

一种新的网络体系向量网及其应用梁满贵mgliang@介绍目前网络技术的发展，尤其是所谓“5G”分析存在的问题探讨解决问题的方法

1概述2问题根源3向量网4电信服务商干线应用5数据中心应用6无线环境下虚拟网络运营

1概述2问题根源3向量网4电信服务商干线应用5数据中心应用6无线环境下虚拟网络运营新的网络应用需求物联网云计算大数据需求：构建网络社会，实现人与人、物与物、人与物之间的通信。特点：超高速传输、超高容量、超可靠性、随时随地可接入。BA未来的5G网络新体系广义的5G网络包括无线移动接入技术，和高可靠、高效率的承载网络新技术。侠义的5G网络只是5G无线移动接入技术。上述承载网，是指电信运营商等网络共同组成的、向用户提供网络连接的网络，目前使用IP协议，即提供IP网的通信服务。分析整理5G网络的设计目标为：在满足大跨度需求和随时随地可接入条件下，做到低时延、高效率。带宽的跨度：高带宽流，小于线性成本；微小流量则大大高于线性成本。网络规模的跨度：即可扩展性好。低时延，高可靠的低时延高效率（节点简单、网络利用率高，结果成本低、能耗小）不间断的移动能力。5G通信技术的研究动态早在2013年5月，欧盟就启动METIS(MobileandWirelessCommunicationsEnablersfortheTwenty-Twenty(2020)InformationSociety)项目，开始进行5G研发。在经历3G、4G时代后，2020年开始，通信技术将进入5G时代。投资总计达2700万欧元，项目研究组由爱立信、法国电信等通信设备商和运营商、宝马集团以及欧洲部分学术机构共29个成员组成。研究目标是为建立下一代（5G）移动和无线通信系统奠定基础，为未来的移动通信和无线技术在需求、特性和指标上达成共识，取得在概念、雏形、关键技术组成上的统一意见。5G通信技术在国内的研究动态在国内，在工信部、发改委和科技部联合推动下，成立了IMT-2020(5G)，而且于2015年5月28至29日在京召开第三届IMT-2020(5G)峰会，推出《5G愿景与需求白皮书》。支持0.1～1Gbps的用户体验速率，峰值数十Gbps，每平方公里100万的连接数密度、数十Tbps的流量密度，毫秒级的端到端时延，500Km/h以上的移动速度。同时，能效和成本效率提升100倍以上。最终实现“信息随心至，万物触手及”的总体愿景。5G应用和主要新技术考虑增强现实、虚拟现实、超高清视频、云存储、车联网、智能家居、OTT消息等5G典型业务。在关键技术方面，超密集组网、大规模天线阵列、非正交传输、高频段通信、C-RAN、软件定义网络(SDN)、网络功能虚拟化(NFV)、内容分发网络(CDN)等均被认为是5G的潜在关键技术。无线移动通信技术，“最后一公里”从网络分层功能讲，包括链路层和网络层网络层目前就是IP网。而链路层包括有线和无线，其中无线作为用户接入技术，实现“最后一公里”的传输具有很大优势，逐步成为主要的用户接入手段。狭义的5G不能解决全部网络问题2013年5月，三星宣称推出的5G技术，每秒能够传输超过1G的数据。相对而言，4G最高速率为100M，提高约10倍。在三星宣布其5G技术获得突破性进展之后，《时代》杂志即发表文章看衰5G技术。《时代》称，5G技术仅仅提升了无线通信的传输速率，但并未解决未来移动互联网所带来的流量风暴问题，网络拥塞等老问题在5G时代依然无法解决。

1概述2问题根源3向量网4电信服务商干线应用5数据中心应用6无线环境下虚拟网络运营2.1为了支撑5G目标，

承载网尤其是网络层功能必须进行实质性改进运营商AB在5G网络的设计目标中，以下指标最困难，不仅需要无线链路层的改进，也需要三层网络技术的改进：（1）高可靠并低时延。（2）费用带宽比R低（R=费用/带宽），对于微小流量，也是如此。成本低、能耗小（节点简单，网络利用率）A到B的用户体验高可靠并低时延对于IP网，（1）当route1上的节点x故障时，重新路由选择Route2需要1-30秒，不能满足。（2）网络的资源开销，只与承载的通信容量有关，而与连接个数无关，R是常数。满足。ABRoute1信源信宿Route2X0.10.1111条件：Dab=3.2ms，一个月内路径故障的概率为1%，成功建立Route2需要1秒。要求：TCP连接超过50ms的延迟在一个月内的概率低于1‰。结果：需要1秒以上才能够重发成功，等效的延迟即为1秒以上。所以，即使无线通信系统总共延迟0.2ms，但是无法满足50ms的应用需求，而且不满足的概率为1%

。无线无线ABRoute1信源信宿Route2间距X用有连接的网络，比如ATM网可以解决，但是成本高昂！（1）如果平行建立两条连接，当route1上的节点x故障时，用户可以瞬间启用route2，保证用户不间断使用，而且切换的速度与网络的路由就绪速度无关。满足。（2）由于每个用户连接存在基本的一定资源开销，当带宽很小时，费用带宽比将趋于无穷。不能满足。0.10.1111条件：设Dab=3.2ms，一个月内路径故障的概率为1%，Route2事先已经建立。要求：TCP连接超过50ms的延迟在一个月内的概率低于1‰。结果：按照教材3.5节的知识

Timeout的计算公式，计算得TimeoutInterval=EstimatedRTT+4*DevRTT=5RTT=5*6.4ms=32ms如果超时切换使用Route2，32ms之内即重发成功，等效的延迟为32ms，所以能够满足50ms延迟的应用要求，不满足的概率是有1/10000。NetworkLayer4-16无连接网络（IP网络）（1）无连接。单路径，走向用户不可控，串联动态路径，不能预留资源，重载时没有QoS保证。（2）转发查表,规模大。1230111valueinarrivingpacket’sheaderroutingalgorithmlocalforwardingtableheadervalueoutputlink01000101011110013221B0111A面向目的地址的网络NetworkLayer4-17无连接网络nocallsetupatnetworklayerrouters:nostateaboutend-to-endconnectionsnonetwork-levelconceptof“connection”packetsforwardedusingdestinationhostaddresspacketsbetweensamesource-destpairmaytakedifferentpathsapplicationtransportnetworkdatalinkphysicalapplicationtransportnetworkdatalinkphysical1.Senddata2.ReceivedataNetworkLayer4-18IncomingVC#Outgoinginterface12363172973有连接网络（路径标识网络）

121212123777127（其中的转发表）（1）有连接。静态路径，路径走向用户可控。依靠多路径和资源预留手段，可以在重载时保证QoS。（2）转发查表,规模中等。主要缺点是管理和控制成千上万的数据流，成本太高。DataDataNetworkLayer4-19有连接网络usedtosetup,maintainteardownVCusedinATM,MPLS,frame-relay,X.25notusedintoday’sInternetapplicationtransportnetworkdatalinkphysicalapplicationtransportnetworkdatalinkphysical1.Initiatecall2.incomingcall3.Acceptcall4.Callconnected5.Dataflowbegins6.ReceivedataNetworkLayer4-20122232123VCnumber72223IncominginterfaceIncomingVC#OutgoinginterfaceOutgoingVC#11232226311837217197387…………MPLS网络127多径并联使用用户多径连接，可以实现准全局动态路由。研究表明，可以提高到1.8的网络容量[2]。有连接网络的多路径部署ABRoute1信源信宿Route2Route3Route4间距X[2]蒋忠元，梁满贵，吴嘉婧，“Dynamicsourceroutingstrategyfortwo-levelflowonscale-freenetworks”，PlosOne,No.12,Vol.8,pp.1-10,Nov.2013.SCI（IF3.730）准全局动态路由[[5]LingX,HuMB,JiangR,WuQS.Globaldynamicroutingforscale-freenetworks.Phys.Rev.E,2010,81(1):016113.全局动态路由GD：充分考虑了网络中每个节点每个时刻的实时负载，并以实时负载作为路由代价进行每个包的专门路由选择，Globaldynamicrouting，文献[5]准全局动态路由:调度的对象是流，不是数据包。准全局动态路由，避开拥塞点AB信宿G信源2.3三种网络的性价比IP网，无连接。串联动态路径，不能预留资源，重载时没有QoS保证，不能多路径。ATM网，有连接。静态路径，路径走向用户可控。依靠多路径和资源预留手段，可以在重载时保证QoS。主要缺点是管理和控制成千上万的数据流，成本太高。费用带宽比R比R=Cost/C(R=造价/网络带宽容量)网络, C, Cost, RIP, 30, 1, 1/30ATM, 60, 3, 1/20VN, 60, 0.5, 1/120面对当前国际IPv6互联网环境下大规模活跃IP地址及其路由问题，本领域的研究者面临重大技术挑战：一方面，由于无连接的特征，在大规模网络条件下，上述IP网问题，从原理上讲就很难彻底解决，多年的研究经验表明，无法通过改进IP地址分配、改进路由方法、改进路由器实现等修修补补的方法彻底解决，必须进行体系上的革新。另一方面，存量巨大，不能抛开现有IP网。2.4技术挑战无连接存量巨大演进思路把IP网尽量分割成小的子网，然后用一种新的网络技术（向量网VN），以重叠网的方法整合各个子网，形成任何规模的网络（全球网络），在宏观上具有VN的优点。每个子网就像一个C语言的Class，面向对象封装内部细节，可以是IPv6，也可以是IPv4，甚至其他网络，它们相互独立。上述操作对用户透明，子网中的现有的主机、路由器和交换机均可以不改，如果逐步向新网络（VN）演进，网络性价比会进一步提高。（IP）（IP）（IP）（VN）（IP）子网的规模越小（同时子网的个数越多），改进的效果就越好，最终目标是每个子网为一个交换机或端系统。利用当前最新技术SDN可以简化VN改造IP的过程。

1概述2问题根源3向量网4电信服务商干线应用5数据中心应用6无线环境下虚拟网络运营3.1向量网概述向网络体系是一种新的第三层网络体系，包括数据面、控制面和管理面。主要创新在数据面，控制面做了一些工作，管理面继承了现有技术。第三层控制面数据面管理面七层模型图2向量网技术涉及的范围①与张三连接②他的交换地址是V③(H,V,D)张三李四数据面控制面3.2向量网的传送面传送面采用中国发明专利《一种向量网络地址编码方法》定义的“向量网”。交换地址的可能类型以电子设备编号为基础，比如IP地址（MAN）。以通信链路编号为基础，比如ATM网的路径信道地址（VPI/VCI）（ATM网、帧中继、MPLS）。本项目提出第三种编号基础，形成第三种交换地址类型FAEBCDGIJH1,2,3图7向量地址

向量地址：以电子设备端口号为基础的交换地址在向量传送网中，转发设备的输入输出端口从1开始用数字编号，称为端口号。向量传送网的“数据包”的交换地址给出通信路径信息，它确定了数据包从信源设备到信宿设备传送的通信路径。交换地址是端口号组成的序列，路径上的每个转发设备都对应序列中的一个端口号，是通信路径通过该转发设备的输出端口号。以上端口号序列就象一步一步的方向标，引导数据包传送到达信宿设备，所以被称为向量地址，其中的端口号被称为分量地址。向量地址的无限多值性（不可穷举），地址相对性，有效性，路径定义的特性，和地址不定长性。不可解读性，可加密性。设备编号、链路编号和端口编号三种编码比较，端口是转发设备最能直接访问的对象，是向量地址优于IP地址和ATM地址的根本原因。ABCD123123123123412341231111Vac=1232Vbc=132Vbc=1133242@Head:数据包头Data:数据AddrI:[ToVA]输入交换地址AddrO:[VA]输出交换地址PI:输入数据包PO:输出数据包n:输出端口数Head[VaTo]Data12nTo=2Head[Va]DataPIPO交换路由删除To每收到一个数据包分离出VA的第一分量To数据包，发向ToHeadVADataPacket向量交换十进制编码:{2321}二进制编码:{10,011,10,1}二进制位数:2321

{2,3,2,1}=>{10,011,10,1}=>10011101这样，向量网络地址的表示形式最后变成二进制形式1001110110011101=》1001110=》10011=》10=》无

AGIJC不可解读性，可加密性。FAEBCDGIJH123123123123412341231111HeadVADataHead1001110DataHead10011101DataHead10011DataHeadData@图11通信路径轻量级一个通信连接包括带宽资源和路径维持资源路径本身不占网络资源。uv111

u

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3

基于向量连接的应用连接对象向量连接有如下一些应用模式：（1）最简单的向量连接只有一条通信路径，可以承载不可靠的、无QoS要求的简单数据通信；（2）次简单的向量连接只有一条通信隧道，可以承载不可靠的、有QoS要求的简单数据通信；（3）一条通信隧道和多条通信路径，占用一个信道的带宽，当通信隧道有故障，可以快速切换；（4）多条通信隧道，占用多个信道的带宽，当通信隧道有故障，可以瞬间切换；或者多条通信隧道可以同时满负荷或部分负荷使用；（5）多条通信隧道和多条通信路径。通信网络信宿设备宿控制块信源设备源控制块通信路径通信隧道图29向量连接对象示意图通信连接对象包括通信路径对象，和两端的通信连接控制数据块。通信连接控制数据块简称控制块，如图29所示，信源一端的称为源控制块，信宿一端的称为宿控制块；通信路径对象又分成两种，一种是通信路径，一种是通信隧道，通信路径仅仅是个路径，没有分配带宽资源，通信隧道是进行带宽预留的通信路径。交换机不记录关于每个通信连接的信息，一种向量数据通信网上建立向量连接的方法，申请号：200710064804向量交换实现方法图15交换机结构分析端口号(0-30)图14接收分析和缓存溢出时置丢弃标记MEM交换网络输出(Len,Frame)状态(空闲，传数，等待)分量地址由“分析”去掉v2b-6b

1b1b1b1b1b向量地址分量地址10000VA:填充位1-8b向量数据包的格式：DataVAHead●通常3或7比特译码，得到端口号（1-6）或(1-63)，可以扩充。可选的特殊功能号：0用于信令，-1用于多播，-2用于复用。图13BuffIn0FlagIn012n输出端口BuffIn1FlagIn1BuffIn2输入端口输入端口输入端口输出端口输出端口分析1分析2分析nVN和IP网络的资源占用比较两种网络的成本差别主要与交换机的实现复杂度差别有关，数据包分析功能模块是主要因素。数据包分析程序需要的操作数量VN:26（16位和8位操作）IP:82(32位操作，4096条）

IP:346(32位操作，10万条）数据包分析的相对复杂度1:6(4096条)1:26(10万条)粗略的整体成本估算(设数据包分析占成本的50%)1.17:2(4096条)1.038:2(10万条)图18VN和IP网络的能耗比较高速交换机的典型结构。IEEE/OSAJournalofOpticalCommunicationsandNetworking,VOL.1,NO.3/AUGUST2009SlavisaAleksic,ViennaUniversityofTechnology,Austria,"AnalysisofPowerConsumptioninFutureHigh-CapacityNetworkNodes”两种网络的差别主要在交换机，而交换机的差别主要在数据包分析和处理功能模块。高速交换机的基本结构19交换节点的能耗分配TP/FE,trafficprocessor/forwardingengine考虑交换阵列时为56%新的QoS保证机制虽然VN网络中没有每个流记录，但是我们设计专门的控制机制和监督机制相结合的QoS维持机制。控制机制，类似今天通用的QoS维持机制。监督机制，本课题组提出的方法，中国发明专利“一种通信网络拥塞控制的方法”，申请号CN200810114927，授权日2010.11.03ABRouteIP网信源信宿控制机制(分类、标识、预留、调度、整形)监督机制(违规抽查、积累评分、足够处罚)利用向量地址VA实现向量交换VS的网络称为向量网（VN，VectorNetwork），其特点是交换机转发数据不用查表。一种轻连接的网络。地址无限可扩展。包头只有1字节，等效的包头平均为5字节。目的地址具有不可解读性。网络中不用按流预留资源和按流进行流量整形(ES做即可)，即可达到针对流的绝对QoS。最简单的交换节点，其功能只要可以数据转发即可，不需要配合控制面进行拓扑发现等任务。但是网络能够自动得到拓扑。不用像IP网申请地址。向量网特点三标识架构体系三标识IDLocatorRoute三架构认证架构呼叫架构寻由架构3.3向量网的控制面三标识身份标识ID，IPv6地址和域名结合的体系，比如mgliang@CDCD:910A:2222:5498:8475:1111:3900:20200:0:0:0:0:FFFF:0::9位置标识Loc，二进制格式IPv6地址可变长格式路径标识Route向量地址VAID(CID)Loc1Route1目标的身份标识到Route的一多关系Loc2LocNRoute2RouteMID/Loc/Route三架构认证架构呼叫架构路由架构架构表示执行功能维护功能本地ID认证Cert对方ID(CID)呼叫对方Loc’s对方Loc寻由对方到本端的Route’s三架构和数据面认证：对ID进行认证呼叫：根据对方的ID得到对方的Loc寻由：根据对方Loc得到对方到本端的Route1123121231认证架构呼叫架构路由架构③大量发送数据包(H,V,D)②得到V①呼叫路由（控制面）（数据面）AB向量网的递归迭代定义特征VNVNVNVNESVNESESVNESVNVNVN（继续递归分解）向量网的递归迭代定义特征认证架构A.3B1B2PG(B)A.1ABPG(A)A.2CA.4PG(A.2)PG(A.1)PG(C)PG(A.4)PG(A.3)PG(B.1)PG(B.2)A.1.3B.2.3B.2.5AA.1.2A.1.1A.2.3B.1.1C.2A.2.1A.2.2A.4.1A.4.2A.4.3A.4.4A.4.6A.3.1A.3.2A.3.4A.3.3B.1.2B.1.3B.2.1B.2.2B.2.4C.1A.4.5B认证架构节点认证架构图23图24路由架构A.3B1B2PG(B)A.1ABPG(A)A.2CA.4PG(A.2)PG(A.1)PG(C)PG(A.4)PG(A.3)PG(B.1)PG(B.2)A.1.3B.2.3B.2.5AA.1.2A.1.1A.2.3B.1.1C.2A.2.1A.2.2A.4.1A.4.2A.4.3A.4.4A.4.6A.3.1A.3.2A.3.4A.3.3B.1.2B.1.3B.2.1B.2.2B.2.4C.1A.4.5B交换机路由架构路由架构图25图26呼叫架构A’B’AB呼叫架构节点呼叫架构图25a图26a3.4向量网的应用和效果解决大规模路由的可扩展性、自愈性、可信性和高效性等核心问题。解决问题的机理可扩展：在VN融合方案中，其关键设备的复杂性与网络规模N没有直接关系，当网络规模N→∞时，所有节点的复杂性有限。（N可以是用户、节点、子网数）解决问题的机理鲁棒：数据通信故障恢复的速度，只取决于用户切换路径的速度，与选路的速度没有直接关系，所以从用户角度看，自愈异常迅速，有很好的保护机制，对一般故障鲁棒性好。可信任：严格的、内在的接入控制，用户多径调度，以及QoS监督机制等，使得对用户的服务承诺在概率意义上是可预知的，并且事件相关的责任可追溯。高效率：准全局动态路由，理论分析表明可提高利用率1.8倍[2]，而且转发不查表，大大简化节点复杂性。故障切换AB信源信宿XAB信源信宿高效率3.5向量网的缺点和克服方法单点故障造成通信路径失效数据包的长度在交换过程中变化通信之前必须呼叫寻由终端负责维护通信连接向量地址的长度可能比较长3.5.1单点故障造成通信路径失效向量网的通信路径相对固定，由终端记忆和维护，路径的任何一节点或链路故障则造成失效。克服方法，向量连接是多径的通信连接，虽然每个通信路径是静态的，但是通过终端的操作，向量连接能够“并联”动态地适应网络拓扑的变化，其效果同IP网的“串联”动态特性相同。多个通信路径不增加网络资源占用。动态维护工作占用较少网络资源。在向量网中，只要总的数据流带宽一定，用多个通信隧道和一个通信隧道传送所占用的网络资源一样！比如64kbps的一个语音流，当占用一个通信隧道传送时，共占用网络的带宽资源64kbps；当被分成64个子数据流，每个1kbps，占用1kbps的64个通信隧道传送，根据带宽的可加性，得出这个语音流共占用网络的带宽资源仍然是64kbps，两种方法的带宽资源占用一样。两种传送方法的路径资源也一样，都为无。就是说一个通信隧道不占路径资源，64个通信隧道也不占任何路径资源！通信网络信宿设备宿控制块信源设备源控制块向量连接对象示意图3.5.2数据包的长度在交换过程中变化数据包的长度在交换过程中变化，而且变化的长度以比特为单位，需要整个包进行移位，或比特填充和搬移数据解决问题，通用CPU不善于处理，CPU资源开销较大。克服方法，设计专用交换逻辑电路，完成向量交换有关的所有操作对于面向比特情况（比如光网络），在发送数据时，跳过要删除分量地址即可，不用移位。对于面向字节或字的情况，需要比特填充，当有全空的字节或字时，在发送数据过程中跳过要删除字节或字即可，不用搬移数据。NetFPGABoard

用于逻辑设计的XilinxVirtex-2ProFPGA用于PCI主接口的XilinxSpartan2*2.25MBZBTSRAM64MBDDR2DRAM物理层上的4个千兆以太网口3.5.3通信之前必须呼叫寻由向量网是有连接的网络，通信之前必须首先呼叫连接，需要一定反应时间。应对方法。首先，呼叫连接是所有有连接网络的共同问题，比如ATM就需要呼叫连接，实际应用中没有发现任何问题。其次，呼叫连接只造成通信业务开始的延迟，一旦开始没有额外延迟，这种开始的延迟在几秒数量级可以接受。最后，可以采用缓冲呼叫连接结果来大大降低呼叫连接开销。3.5.4终端负责维护通信连接终端负责维护多路径的向量连接，终端的开销略有增加。但是，占用终端的资源，节省网络的开销是合算的策略！3.5.5向量地址的长度可能比较长向量地址的长度与通信路径的长度有关，从北京到柳州有20多跳，势必向量地址会有20、40或80字节？可以证明，覆盖全世界的网络，向量地址的平均地址长度小于32比特。定性地解释如下：设最长的VA是128比特（比如从中国到美国），考虑到实际访问距离有远有近，所以平均为64比特。另一方面，64比特的VA在转发过程中不断减少，所以VA平均表现的长度减半，为32比特。3.6网络的其他能力或功能的改善除了网络QoS问题之外，网络的其他特性也很重要，包括扩展性、安全、能耗、计费、多播、移动、多宿等问题。多宿即Multi-Homing。扩展性—无限扩展。安全—向量地址有不可解读等特点，对安全支持更好能耗—1/3计费—可以分时段、分地域考虑多种因素高分辨率地详细计费，带来的计费成本不高。多播—只要分支节点理解多播即可。移动—可以更好地配合控制面实现全面的移动多宿--多宿就是多路径，向量网擅长！成本—初步研究表明相对于IP网，向量网可以成倍降低三层技术有关的成本（由于网络各层的透明性，三层网络技术改进，不能降低三层以下各层的成本）向量交换机实现实现了向量交换，缓冲，数据转发优先级，拥塞检测和报告，流量统计，信令识别等向量交换机所必需的所有功能一种向量网络地址编码方法，授权专利号：ZL200610089302.6,授权日期2009年9月2日一种向量包定义及其向量交换实现方法，申请号：200910238387.3，2009年12月3日提交。一种通信网络拥塞控制的方法，申请号：200810114927公开号：101296187公开日：2008/10/29千兆交换机硬件仿真交换机一个单片机一个向量交换机每个向量交换机6个端口端口为同步1kbps可以与PC串口匹配组网26节点的真实实验网的研制12个终端12个三口交换机12个七口交换机一个功能交换网一个LAN，一个IP网2个双端口服武器LANLAN等效交换机(VN/LAN)IPIP融合交换机(VN/IP/LAN)820三口节点服务器去其他网络功能交换网向量网实验网拓扑实验网建设多个对等组的两层树形架构；提供UDP/VN协议栈，目前已经直接实现VN网上语音通信和视频播放。用IPoverVN方式，能实现语音、视频和Web应用的通信。实现了部分网络管理功能，能监视所有端口的流量11阵列1以太网接口以太网接口21021025125串口串口功能交换网GWGW(横向14跳)一个单片机一个向量交换机每个向量交换机6个端口端口为同步1kbps可以与PC串口匹配组网搭建的功能实验网主要成果（专利）要求：提交专利、标准和草案7篇。国际专利1.Amethodofvectornetworkaddresscoding，美国发明专利USNo.12/304,435，梁满贵；2.AMETHODOFVECTORNETWORKADDRESSCODING,

国际PCT专利申请号PCT/CN2007/00182中国专利（1）一种向量网络地址编码方法，授权专利号：ZL200610089302.6,授权日期2009年9月2日（2）一种向量数据通信网上建立向量连接的方法，授权专利号ZL200710064804.8，授权日期2009年10月28日。（3）一种向量数据通信网上实现多播路由的方法，申请号：200810056850公开号：101222511公开日：2008/07/16（4）一种通信网络的层次接入控制方法，申请号：200810112003公开号：101272395公开日：2008/09/24（5）一种通信网络拥塞控制的方法，申请号：200810114927公开号：101296187公开日：2008/10/29（6）一种向量包定义及其向量交换实现方法，申请号：200910238387.3，2009年12月3日提交。（7）一种向量网和IP网的网关方式互连方法，申请号：200910244030.6，2009年12月25日提交。正在申请的专利（8）一种层次分段加解密的接入认证方法（9）一种链路状态驱动的通信连接更新触发方法主要成果（论文）要求：发表SCI和EI检索论文5篇。EI14篇，其中刊物论文3篇，完成！[1]Zhang,Jin-Yu(1);Huang,Cheng-Fu(2);Wang,Zhong(2);Liang,Man-Gui(1) PredictivepollingmechanismonEPON,BeijingYoudianDaxueXuebao/JournalofBeijingUniversityofPostsandTelecommunications31，2008EI:20084811741086[2]Zhang,Jin-Yu(1);Liu,Li(2), ImplementmechanismondistributedEPONDBAbasedonutility,RuanJianXueBao/JournalofSoftware 19，2008EI:20083211445293[3]Zhang,Jin-Yu(1);Liu,Li(2);Liang,Man-Gui(1),FairandefficientTCPperformanceadjustmentmechanismforEPON, TienTzuHsuehPao/ActaElectronicaSinica 36,vol.36,no.11，2008EI:20085211812821[4]LiangMan-Gui,ZhangJin-Xin,WangShu-Juan.ANewNetworkBasedonVectorAddress,ICWMMN2008(The2ndIETInternationalConferenceonWireless,Mobile&MultimediaNetworks),2008EI:20093612281033[5]Wang,SJ;Liang,MG,"ACredibility-basedCongestionControlMethod"The5thInternationalConferenceonWirelessCommunications,NetworkingandMobileComputing,PROCEEDINGSSEP24-26,2009EI:20100112610164UTISI:000275789401504[6]WangZhao-Wei,LiangMan-Gui,VectorAddressRoutingProtocolforMANET,ICSP'08(9thInternationalConferenceonSignalProcessing)EI:20092612145559UTISI:000270665401208[7]

Zhao

A

Qun,

Liang

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Gui,

A

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Mobile

Network

Architecture，2008INTERNATIONALSYMPOSIUM

ON

COMPUTER

SCIENCE

AND

COMPUTATIONAL

TECHNOLOGY(ISCSCT2008)，shanghai,

China,

December

20~22,

2008

EI:20091211972064UTISI:000263591800159[8]Zhang,JY;Liang,MG,"IPTVQoSimplementmechanisminWLAN,"2008FOURTHINTERNATIONALCONFERENCEONINTELLIGENTINFORMATIONHIDINGANDMULTIMEDIASIGNALPROCESSING,PROCEEDINGS AUG15-17,2008EI:20084311653462UTISI:000258990400027[9]Zhang,JY;Liang,MG,"AnoptimalpredictivepollingmechanismonEPON,"2008FOURTHINTERNATIONALCONFERENCEONINTELLIGENTINFORMATIONHIDINGANDMULTIMEDIASIGNALPROCESSING,PROCEEDINGS AUG15-17,2008

EI:20084311653638UTISI:000258990400208[10]Zhang,JY;Liang,MG,"AnefficientUSReliminatingmechanismonEPON,"2008FOURTHINTERNATIONALCONFERENCEONINTELLIGENTINFORMATIONHIDINGANDMULTIMEDIASIGNALPROCESSING,PROCEEDINGS AUG15-17,2008EI:20084311653750UTISI:000258990400324[11]ZhangJin-yu,LiangMan-Gui.NGNServicePricingSupportDecisionSystemBasedonFuzzyNeuralNetwork:NPDSS.ISDA,Nov2008,114-120.EI:20092612153290UTISI:000264423200096[12]WangZhao-Wei,LiangMan-Gui,ZhangJin-Xin.VectorSwitchingScheme(VSS)forSourceRoutingProtocolofMANET,ICWMMN2008(The2ndIETInternationalConferenceonWireless,Mobile&MultimediaNetworks),2008EI:20093612281018

[13]WangXue-fen,LiangMan-Gui,ANewSchemeforAccountingBasedonVectorNetwork,ICWMMN2008(The2ndIETInternationalConferenceonWireless,Mobile&MultimediaNetworks)EI:20093612281036[14]LiangMan-Gui,WuJun,WangShu-Juan,WangZhao-Wei.MulticastMethodBasedonNewNetworkTechnique,ICWMMN2008(The2ndIETInternationalConferenceonWireless,Mobile&MultimediaNetworks)EI:20093612281099在美国贝尔实验室进行了学术交流KrishanSabnaniSeniorVicePresidentoftheNetworkingResearchLaboratoryatAlcatel-LucentBellLabsinNewJersey.HemanagesseveralresearchteamsbasedintheUS,UK,Ireland,Belgium,France,Germany,andIndia.KrishanhasworkedonseveralsystemsprojectsinthefieldsofInternetworkingandwirelessnetworking,andhasledsuccessfultransfersofresearchideastorealproductsinAlcatel-LucentandAT&Tbusinessunits.Hehasalsodoneextensivepersonalresearchindataandwirelessnetworking.KrishanisalsoaAdjunctProfessoratColumbiaUniversity.AwardsKrishanhasreceivedthe2005IEEEEricE.SumnerAwardandthe2005IEEEW.WallaceMcDowellAward.KrishanisaBellLabsFellow,afellowoftheInstituteofElectricalandElectronicEngineers(IEEE)andtheAssociationofComputingMachinery(ACM).Hereceivedthe1991LeonardG.AbrahamPrizePaperAwardfromtheIEEECommunicationsSociety.Krishanhasalsowonthe2005ThomasAlvaEdisonPatentAwardfromtheR&DCouncilofNewJersey.Hecurrentlyholds37patentsandhaspublishedmorethan70papers.总结研究一种新的网络体系，称为向量网，它以向量地址和向量交换为基础，具有分形特征，可以无限扩展。相对于现存的两种类型的交换地址，向量地址是第三种类型的交换地址。相对于IP网、MPLS网和交换以太网三种主要网络体系，部署向量网的效果是能耗减少（约1:3）、成本降低（数据包分析部分约相差1:6-26）（4096，10万）。而且，向量网技术可以从宏观上改造现存IP网，效果是成倍增加QoS保证的网络容量。相对于现存网络，向量网不仅在保证QoS条件下，使能耗和成本大大降低，而且有更好的移动、多宿、可控、可管和安全支持。为新一代网络体系结构提出新的思路，可能解决一些难以解决的问题，比如解决“有连接”和“无连接”、Importance和Emergency、无限扩充性和小网有效性等的矛盾。可以用来改进现有承载网即IP网，也可以用来实现（云计算中的）SDN

1概述2问题根源3向量网4电信服务商干线应用5数据中心应用6无线环境下虚拟网络运营运营商干线网的主要特征运营商干线网相对于用户网至少有以下特征网络规模大、带宽高，可靠性要求高，造价高流量密度高，短时间内相对平稳节点的能耗大网络部署密度和快速变化的用户需求的密度（白天、晚上，节假日），不能完全匹配，存在轻载区域和负载热点两种极端情况。根据现网的实际情况，划分网络为若干小的子网，有的是用户网，有的是转发网。用GW封装子网，成为等效的VS或VNes依据VN的控制面技术整合所有VS为VN网聚合用户网子网，成为等效的一个个VNes，但是对于IP用户以上改造透明。运营商干线的改造方案虚拟交换机虚拟端系统11231212311123121231(VN包)(交换IP包)(用户IP包)交换IP包VN包IP1hData用户IP包VNhIP1hDataIP2hVNhIP1hData数据包的重叠关系返回Vab=（1，2，3）(VN包)IP5子网IP1子网IP2子网IP3子网IP4子网AB分布实现的控制面干线端系统转发节点边界网关GWs等效交换机用户网关GWu等效端系统运营商干线的改造方案网络的生长上生长：多个网络整合成为更大的网络下生长：等效的交换机或端系统替换为子网。IDIPv6地址：Prefix+LocalAddressCDCD:910A:2222:5498:8475:1111:3900:20200:0:0:0:0:FFFF:0::9域名：LocIP地址为基础，分段定义（子网和主机分段的扩展方法）或多个IP级联（外网IP+主机IP）专用的Loc格式Route向量地址VA改造后的运营商干线网，在宏观上成为VN网络，根据其用户多径连接、全局动态路由、新的QoS保证机制等特点，网络的可扩展

、鲁棒、可信任、高效率等性能大大增强，具体包括：分级分配资源，干线网可以维持绝对QoS。提高网络利用率，理论计算可提