研究基本的可重构信息通信网络的体系结构

文摘

当前信息网络不能从根本上满足一些紧急的需求,如提供无处不在的信息服务和各种类型的异构网络,支持多样化的和全面的网络服务,拥有高质量的沟通效果,确保安全和可信度的信息交互,并实施有效的监控。本文提供了基本的理论体系可重构信息通信网络在互联网上存在的问题的基础上,分析和总结了这些问题的根源。它还提供了一个深入的讨论相关的技术和体系结构的主要组件。

1。介绍

互联网已经成为最重要的一个基础设施支持经济社会发展,社会进步和技术创新,指出国家基本权力和重要标志,一个国家的经济竞争力。与互联网的普及和不断出现的新应用程序,如用设备、移动接入,无处不在的网络,普适计算,和异构环境,互联网正面临着前所未有的技术挑战可管理性、可扩展性、安全性、高性能、流动性,瞬时性,等等。

要克服这些技术挑战,发达国家,如美国,已经开始研究下一代网络从1990年代中期1]。在这个问题上的研究与进展,大量的文献出现,例如,(2- - - - - -5]。中国的科学家和工程师也转向研究下一代网络从1990年代末。目前,研究关键技术和标准,大规模的实验网络和下一代网络的基本理论已经取得了相当大的进展。同时,人有深刻理解的长期、艰巨,研究下一代网络的复杂性。一个接一个,发达国家包括下一代网络信息技术的主要发展方向。

在第一部分,今天的互联网的现状进行了分析,和一些问题点;第三部分探讨了基本理论和基本的可重构信息通信网络的关键技术。最后,分析了可重构网络的属性。

2。目前互联网的现状和问题

从基础网络的架构和机制的角度来看,当前信息通信网络无法从根本上满足等迫切需求提供无处不在的信息服务和各种类型的异构网络,支持多样化的和全面的网络服务,拥有高质量的沟通效果,确保安全和可信度的信息交互,并实现有效监控(6]。一方面,一个共同的当前信息网络的基本套利机制,TCP / IP的功能,是过于简单的,它会导致一个巨大的差距的基本能力,网络和上层应用程序的要求。另一方面,在过去的几十年间,人民努力改进网络,以填补这一空缺是基于TCP / IP的能力有限。因此,它必然导致这种增强拼凑,不能有效地融合与网络的核心功能。这种疲软的核心架构自然会导致低信息网络的基本能力,它无法保证一些高级需求7]。具体解决以下两个问题成为当务之急。

(1)必要的基本信息通信网络的主要理论研究:总结研究信息网络的发展轨迹,不难发现,有一些工程技术色彩,修补现有的信息网络体系结构或一个简单的扩展,不能从根本上满足一些要求,例如,普遍、互连、集成、异构性、可靠性、可管理性和可扩展性。然而,以增强网络的基本能力的起点是一个有效的突破。一个基本的创新网络体系结构是解决这个问题的关键。

基本的IP网络占据着领先地位在当前信息网络,而结构是简单的功能较弱。作为IP网络已经成为最重要的国家信息基础设施的一部分,简单,没有改变几十年来严重不足以支持无处不在的信息服务,各种和全面的网络服务,质量保证沟通效果,安全、可靠的信息交互,等等。不变的基本能力之间的差距网络和人民日益增长的网络已经严重地影响了国家信息安全要求和行业对国民经济的可持续发展和人民生活。

(2)有必要将一些新的类型的函数元素嵌入的核心架构,这自然会相互合作和工作,和IP网络的瓶颈限制可以避免的。当前IP网络仍然主要依赖于连接包,和相互关联的传输能力是一个重要的瓶颈约束其整体功能。基本网络结构的僵化和智能化的核心部分是短,导致低容量的安全性、可控性、适应性、可扩展性和发展能力。因为IP网络受到最初的设计理念和影响其发展历史,导致一个巨大的反差富人和多元化服务的上下两层和基本网络结构简单、僵化。IP网络不具备基本的智力提高的能力,因此无法应对紧急的挑战性的问题。然而,进化方案存在一些缺点,例如,网络层的单一功能,服务和网络之间的过度分离,可怜的网络协作的能力,等等。这些缺陷难以达到当前基本的网络可靠性、可管理性、可扩展性等等。

3所示。通信网络理论体系的基本配置信息

从上面的分析当前信息网络,基本的IP网络的缺点是显而易见的。因此,为了解决具有挑战性的问题中遇到的IP网络(例如,性能,安全性、多播、移动性、可扩展性,等等),有必要构建一个新的网络架构。在过去的几十年中,可重构网络的研究已经从许多研究者重视,和大量的结果已经在文献中报道,看到的,例如,(8- - - - - -14)和参考。在本文中,我们提出一个基本的可重构信息通信网络理论从一个新的角度来看,可以分为三个部分:网络metaability理论,多态的寻址和路由机制,重新配置机制。与所提出的架构,普遍性的要求,互连,质量、集成、异构性、可靠性、可控性、可管理性、可扩展性等等都可以解决。本文的主要贡献主要是双工:(1)根据未来的根本性质基本信息通信网络,构建一个可重构的思想和可扩展的物理网络;(2)通过适应metaservice metaability,网络可以遍及各种企业基于网络解决。因此,可定制的,需要提供网络服务。

3.1。网络MetaAbility理论

网络metaability理论的目的是介绍一种新的传输能力的信息通信网络,建立理论基础基本的可重构信息通信网络的体系结构。网络的实现模型metaability摘要和划分三个层次的网络资源业务,metaservice, metaability从重新配置的角度。与此同时,如图1,它描述了三个层次的网络资源点metaability,脸metaability, metaservice多尺度。

点metaability重新配置获得的是一种逻辑实体和抽象网络节点的异构和独特的资源,它提供了重新配置的基本把整个网络优化节点资源的调度和编程。从整个网络的角度来看,面对metaability感知服务集群,组装的行为特征数据层的网络资源和适应metaservice遍布各种服务。

的结构形式可重构网络基于metaability表现为灵活的适应能力的各种模态特征macrocircuit metaability的功能元素。一组相同的性能,metaability积极反应,选择性地构造和重用macrocircuit合格的性能需求,感知节点的特点和动态行为资源和网络资源,最终满足携带各种服务和服务要求。

通过建模metaservice和定期metaability,业务逻辑映射关系,metaservice,可以建立metaability;和进一步规范建模metaability,统一控制管理的管理层可以通过定义标准接口实现的。异构和互联网络的物理,管理层可以实现整个网络重新配置操作和配置不记名的网络来支持不同的服务。

metaability层的两个元素在网络metaability可以形成一个内部逻辑关系的信任支持和统一的效果。包运输能力直接支持网络的生存能力和鲁棒性,因此继承了基本的网络互连的传输能力构成了macrocircuit和可重构网络的物质基础。基于包的容量,macrocircuit有一个新的内涵相互关联的传输能力的创新信息通信网络,是一种增强的基本能力;同时,macrocircuit和包的能力成为一个支持元素可重构能力。

结构形式的metaability基于业务,metaservice, metaability点,面对metaability各级可重构网络上有一些要求。metaservice而言,它可以减少网络资源和业务之间的耦合通过装配和抽象各种服务的共同特征。诉诸面对metaability提供的基本承载能力在整个网络,metaservice可以通过重新配置适应各种服务。如图2,重新配置的过程表现为普及服务的实现之间的互助节点在整个网络和内部资源的灵活组合。

支持面临metaability metaservice是全面的,如图2一些可能的情况包括:(1)metaservice需要组装几个脸metaabilities来支持业务;(2)一个面metaability可以提供多个metaservice一些点。因此,每个节点用于支持面临metaability充分考虑他们的相互协调,资源共享。从整个网络的角度来看,面对metaability感知服务特点,组装,匹配网络资源的行为数据层,重新配置metaservice。脸的重新配置metaability的过程表现为适应metaability metaservice集成点。

如图3,它将提供最佳的配置方案部署节点的资源点的最优调度和编程metaability节点资源。

点metaability最小的粒度的资源和能力是基本的可重构网络体系结构,它提供了整个网络重新配置的基本实现。重新配置点metaability指的重编程控制软件或硬件资源节点(例如,节点协议实体,形成管理,控制实体,网络处理器微核,等等)或者一个完整的重新加载的软件重新配置这些资源模块的灵活性。

控制信道的性能点metaability整个网络的重构性具有重要意义。它可以分析交通点metaability控制通道的流量矩阵估计的模型或其他方法,和控制通道流量的分布完全可以估计,它提供了证据控制通道的设计优化交通控制通道。考虑到交通控制通道中,那么多尺度分析顺序是 在哪里和是多尺度分析和小波系数的比例系数,分别。的估计的值,即流量矩阵,可以得到小波变换后的卡尔曼滤波算法。

3.2。多态的寻址和路由方案

多态的寻址和路由主要解决网络问题的解决、路由和转换由metaservice驱动和支持各种网络架构。

基本协议核心网络层协议在基本可重构网络。在TCP / IP网络,IP地址是专为端点的位置标志和身份,和这种双重角色不仅限制网络的移动性也带来了安全问题。设计的基本协议提供了一个解决方案独立嵌入式身份和地址。从通信服务需求的变化的数据内容,新的基本协议必须有效地支持面向数据寻址和路由。

多态协议生成的基本协议有不同的工作模式,它可以表示为一个不同的协议架构由专业的基本协议或不同工作模式的一个协议架构。之间的关系的基本协议和多态协议如图4。

作为一个至关重要的支持网络寻址和路由,重新配置使网络功能和行为改变之间动态地根据用户的不同需求或切换不同的协议体系结构和运行状态相同的协议架构。通过重新配置,它可以形成一个数量的逻辑不记名网络和提供基础隔离metaservice和资源分配。多态的寻址和路由的IP数据包转发实现在一个或多个逻辑不记名网络。几种不同的协议可以在同一物理网络中同时执行,可提供不同metaservice服务能力具有不同特点的形式载体网络。

3.3。机制的重新配置网络

基本的可重构信息通信网络的管理和控制架构,安全衬底的机制和多级结构强度基于安全、可管理性和可控制性的重新配置机制。行为导向的形势分析,它可以解决安全行为的跟踪问题,充分保证用户安全,网络安全,基本可重构的信息和服务安全通信网络,可实现实时传感、预警和处理情况。

的结构形式逻辑不记名网络基于安全衬底如图5。安全衬底是基本安全的和元素和共同安全、控制函数构造特点的要求。不同的安全安全强度水平的底物有不同的要求。逻辑不记名网络,旨在满足人需求的服务完全和适应网络的安全需求,为网络提供安全保证,服务和用户利用网络metaability包运输、重构性,和网络metaability macrocircuit的核心元素的基础上,同时提供最好的服务,使大部分的网络资源。

4所示。分析理论体系的基本配置信息通信网络

(1)在第三部分中,主要研究目标,研究方法,理论体系的框架和具体模块的基本配置信息通信网络,其中包括metaability理论,多态的寻址和路由机制和网络重构机制。它从根本上突破传统IP网络的容量瓶颈和解决许多问题,例如贫穷的基本传统信息网络的传输容量,低服务适应的可扩展性,和较低的可控制性和可管理性。(2)基于理论的基本配置信息通信网络,它可以构建一个功能参考模型提高网络层和传输层来解决网络层的功能瓶颈问题在当前IP网络,以匹配增加应用程序需求和传输资源丰富。(3)重构机制的基础上普遍服务和逻辑载体网络的构建方法,灵活调整网络结构和功能的实现,和多态性可以装配节点能力和网络资源,可以满足不同功能需求的各种服务。(4)寻址机制、路由和转换的基本可重构网络提供了基础保证同样的操作的新型网络,使网络将支持安全、可扩展性、移动性。(5)通过建立的结构和机制保障和控制,它可以确保网络的新类型的基本属性,如网络安全、信息安全、用户安全、可控制性和可管理性。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项工作是支持部分由中国国家973重大基础研究项目在批准号2012 cb315901,河南省的关键工程技术部门拨款122102210042,下的中国和河南省的科技头脑风暴项目下的中国12 b520054格兰特。

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