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下一代互联网NGN—从网络到网格

网络运维2005-05-18 itlogger阅读(668) 评论(0)

基于IPv4的第一代互联网

互联网又称作因特网(Internet),它始建于上世纪60年代,当时采用数据包交换方式和统一标准的信息传输协议TCP/IP,其网状的数据传输方式可以在即使局部设施遭受核打击后整体仍能工作。

TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)是因特网最基本的协议,是因特网上的“世界语”。正是通过TCP/IP协议的支撑,我们实现了计算机之间的互连,为Internet发展奠定坚实的基础。到80年代为止,互联网还主要局限于为数不多的科研人员使用,它的操作界面全是文字信息,需要计算机使用者输入命令与机器对话,这有点像以前计算机所使用的磁盘操作系统(DOS)。这个阶段,互联网的典型应用是收发电子邮件、传输文件、发布文字新闻及言论等,我们称之为第一代互联网。

基于IPv4的第二代互联网

进入20世纪90年代后,欧洲高能物理研究中心(CERN)为了能更好地与全世界的高能物理研究人员开展联合研究,发明了超文本格式,把分布在网上的文件链接在一起。这样用户只要在图形界面上点击鼠标,就能从一个网页跳到另一个网页,不仅可以看到文字信息,还可以欣赏到丰富多彩的图片、声音、动画、影像等多媒体信息。这个阶段的互联网被称作环球网(又叫万维网、WWW或Web),它用超文本和多媒体技术改造了第一代互联网。

在环球网时代,用户只需坐在家里,就可以浏览新闻、与人聊天、订购商品、对打游戏、欣赏影片……环球网改变了人们工作、生活、学习、娱乐的方式,被称为第二代互联网。   第二代互联网虽然比第一代互联网先进了许多,但它也暴露出了严重的弱点。一方面,这两代互联网使用的都是IPv4协议,其32位的地址空间只有大约40亿个地址可用,已经有70%被分配完了,而且由于Internet在早期缺乏规划,造成了IP地址分配“贫富不均”的现象。到2005年,IPv4地址将全部分配完毕,将严重制约互联网的发展;另一方面,互联网上的信息未经过有效的规范和整理,使用起来非常不方便。

人们使用网上资源不外乎有两种方式:直接访问网站或通过搜索引擎查找资源。

目前,访问网站时我们需要告诉计算机去访问哪一个网站,这就像要在打开电灯开关时必须指定一个发电厂一样;另一种是使用搜索引擎查询,但输入一个查询关键字往往会得到数万个结果——需要依靠手工从中挑选有用的结果。

现在的整个互联网就像一座堆满了书籍、无人整理的图书馆,而用户只能通过手工检索乱七八糟的书目,以求找到自己需要的信息。这种查找信息的方式像“地毯式轰炸”,一点儿都不像“精确打击”,与插上插头就能用电那种便利无法相比。

人们上网的时候,虽然顺着超级链接一会儿到了这个网站,一会儿又进了那个网站,但消化和整理信息的工作都是人工完成的。因此,我们现在这个“网络时代”,是可以加个限定词的,叫做“手工作坊式的网络时代”。

基于IPv6的第三代互联网

针对第二代互联网所暴露的问题,第三代互联网从两个角度来解决:一个角度是发展IPv6,将地址空间由32位扩展到128位,这样,原来有限的IP地址将变得无限丰富,真正让数字化生活变成现实。

IPv6还能够改善端到端的安全性,有利于移动通信的发展,提高服务质量以及减轻系统管理负担。基于IPv6的下一代互联网至少有三种提法:NGI、Internet 2和NGN

早在1996年,美国政府就制定并启动了研究发展下一代互联网的NGI(Next Generation Internet)计划。NGI侧重的研究方面包括事务处理安全性和网络管理等各个方面。

在1997年,已有150多个硅谷公司作为伙伴参加进来。这个庞大计划最终的目标之一是建立数据传输速率达到10~100Tbps的网络,由此相关的技术所描绘的惊人未来,使NGI成为最令人期待的下一代Internet计划。但NGI目前主要服务于美国国防部、美国航空航天局等政府机构。

Internet 2是在1996年10月1日美国的一些科研机构和34所大学代表在芝加哥聚会时提出的新一代因特网。它的建立并不是为了取代因特网,也不是为了普通用户新建的另一个网络,而是用于教育和科研。

最初,Internet 2的目的是实现远程医疗、数字图书馆、虚拟实验室等资源共享。1997年9月成立了UCAID(大学高级互联网发展集团)专门管理Internet 2后,Internet 2的目标被进一步提升了,但Internet 2的最终目标并不是商业化,对连接公众Internet,UCAID也没有太大兴趣。作为高等学府和科研机构的专用网络,他们更期待Internet 2在科学研究以及教育领域做出贡献; 下一代网络NGN(Next Generation Network)的概念最早来自美国在1997年提出的“下一代互联网行动计划”。

按照预想,NGN几乎是一个无所不包的网络,将电话网、移动网、互联网等各种网络都涵盖进来,目的就是为了解决现有网络的缺陷和不足,满足人类对移动性和大数据量信息的需求。这是一个宽泛的名词,包括了软交换网络、下一代互联网以及下一代移动网的所有含义。正是因为NGN的长“触角”,决定了其各个层面的技术不可能一下子都成熟起来,也不可能一夜之间就取代了现有的网络,必然要经过一个循序渐进的演进过程。

值得一提的是,在IPv6领域,我国已经达到国际先进水平。2003年,以国家战略项目——中国下一代互联网示范工程启动为标志,我国IPv6商用化进程进入了实质性发展阶段。中国的五大运营商全面加入IPv6规模部署阵营,到2005年底,我国将建成世界最大规模的IPv6网络,成为被追赶的对象。

先进的计算基础设施—网格

克服第二代互联网所暴露问题的另一个角度是发展网格技术,更好地管理网上的资源,将之虚拟成为一个空前强大的一体化信息系统,在动态变化的网络环境中,共享资源和协同解决问题,从而让用户从中享受可灵活控制的、智能的、协作式的信息服务,并获得前所未有的使用方便性和超强能力。在这一点上,世界主要国家和地区都把发展网格技术放到了战略高度,纷纷投入巨资,抢占战略制高点。

清华大学李三立院士将网格与宽带网络作了比较,他说:“将先进计算基础设施(即网格)与信息高速公路(宽带网络)相比较,可以说,信息高速公路是信息传输和获取的信息基础设施;而先进计算基础设施则是信息处理的信息基础设施。虽然,国内外都有不断把信息高速公路扩充频带宽度、改进路由器性能的计划;但是,国外科学家认为:真正的下一代信息基础设施是先进计算基础设施。它将使以计算机为主体的信息处理发生根本性的变化。”
作者:刘鹏 王磊 解放军理工大学网格研究中心 …

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