[科普中國]-IP技術(shù)

概述

IP是關(guān)國DOD和NBS制定的網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議，是由70年代中期美國國防部的ARPANET網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議派生的，如今全球龐大的Internet就是基于TCP/IP技術(shù)。其協(xié)議參考模型為5層模型，其各個(gè)協(xié)議層的功能如下：物理層完成信息傳輸；數(shù)據(jù)鏈路層完成數(shù)抓成幀及數(shù)據(jù)幀的傳送；IP層協(xié)議主要說明跨過nternet的數(shù)據(jù)包格式及數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到目的地的機(jī)制；傳送層（TCP、UDP等）等用于數(shù)據(jù)的可靠傳送；應(yīng)用層主要支持用戶的各種應(yīng)用。

目前，地面移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中3G、4G 以及下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)均依賴于IP 技術(shù)，幾乎所有通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及移動(dòng)終端都將支持TCP/IP協(xié)議，IP 包交換技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)中語音短信和其他一些通信業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)。因此，各種通信方式都在探尋與IP 技術(shù)的結(jié)合以有效利用現(xiàn)有地面網(wǎng)絡(luò)和用戶終端以降低通信成本。

IP技術(shù)與ATM對(duì)于未來網(wǎng)絡(luò)而言，交換和路由技術(shù)之爭(zhēng)的焦點(diǎn)在于ATM和IP技術(shù)之爭(zhēng)。ATM和IP技術(shù)各有所長(zhǎng)，也各有缺陷。經(jīng)過ITU-T多年的研究和開發(fā)，ATM交換已經(jīng)形成了一套相當(dāng)成熟的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，考慮到了許多電信應(yīng)用的需求，但是其技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，接入和業(yè)務(wù)提供靈活性不夠?；诼酚傻腎P技術(shù)應(yīng)用于通信服務(wù)還有許多問題需要解決，許多技術(shù)尚未成熟，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有待開發(fā)，但是其技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，異構(gòu)設(shè)備的互聯(lián)性號(hào)，應(yīng)用開發(fā)快捷。所以說ATM是技術(shù)驅(qū)動(dòng)的認(rèn)同，特別是由于Internet對(duì)于當(dāng)前社會(huì)無所不在的影響，使得業(yè)界更傾向于選擇IP技術(shù)。

由于信息通信業(yè)一致確定將基于IP為核心的分組技術(shù)來發(fā)展未來網(wǎng)絡(luò)，因此一度有種錯(cuò)誤的觀點(diǎn)，認(rèn)為IP技術(shù)將是唯一的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，Internet將完全取代電信網(wǎng)技術(shù)。經(jīng)過深入的探索和研究以及IT泡沫破裂的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，人們認(rèn)識(shí)到電信網(wǎng)和Internet必須互相結(jié)合，IP和ATM技術(shù)必須互相借鑒。其實(shí)ATM和IP是不同層次的技術(shù)，前者是鏈路層的交換技術(shù)，后者是網(wǎng)絡(luò)層的路由技術(shù)，各有其優(yōu)勢(shì)和不足之處，經(jīng)過多年研究，ATM已經(jīng)有大量的電信應(yīng)用技術(shù)積累。因此，現(xiàn)在人們非常重視ATM交換和IP路由技術(shù)的結(jié)合，源于此結(jié)合的MPLS技術(shù)充分體現(xiàn)了面向連接技術(shù)和無連接技術(shù)的結(jié)合，被認(rèn)為是未來通信網(wǎng)的核心支撐技術(shù)1。

IP與ATM結(jié)合主要分為兩大類：重疊技術(shù)和集成技術(shù)1。

后IP技術(shù)目前對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的改進(jìn)主要有兩條技術(shù)路線，即演進(jìn)式（Incremental）和革命式（Clean-Slate）。演進(jìn)式路線的特點(diǎn)可以形象地比喻成“打補(bǔ)丁”， 具體來說是根據(jù)IP 在路由交換效率、QoS 保障、移動(dòng)性支持、安全性、地址空間等方面存在的問題，分別進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。主要研究計(jì)劃包括美國的NGI、Internet2， 歐盟的Ambient 和GTRN，日本的APAN，中國的CNGI 等?？偟膩碚f，演進(jìn)式方案通過“打補(bǔ)丁”的方法，對(duì)現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行體制進(jìn)行相應(yīng)的修改與增補(bǔ)。如，為高效路由而設(shè)計(jì)的MPLS （Multi-Protocol LabelSwitching，多協(xié)議標(biāo)簽交換協(xié)議），為IP 地址不足而設(shè)計(jì)的IPv6，為解決用戶移動(dòng)性而提出的Mobile IP， 為解決QoS 問題設(shè)計(jì)的DiffServ 和RSVP， 為安全性設(shè)計(jì)的IPSec等。

上面介紹的這些方案都是對(duì)現(xiàn)有的IP協(xié)議進(jìn)行相應(yīng)的修補(bǔ)與增改， 屬于煙囪式、拼盤式設(shè)計(jì)和改進(jìn)，既進(jìn)一步加劇了網(wǎng)絡(luò)本身的復(fù)雜性，也使得網(wǎng)絡(luò)的全局優(yōu)化更加艱難，不足以支持互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展。正因?yàn)槿绱?，過去的5 年多，世界發(fā)達(dá)國家紛紛啟動(dòng)國家級(jí)的研究計(jì)劃，采用革命式技術(shù)路線，“從零開始”研究并設(shè)計(jì)互聯(lián)網(wǎng)下一代。對(duì)于革命式的技術(shù)路線，就是要徹底摒棄原有TCP/IP的束縛， 采取推倒重來的方法重新設(shè)計(jì)未來互聯(lián)網(wǎng)，通過對(duì)體系架構(gòu)及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、管理機(jī)制的重新設(shè)計(jì)，把互聯(lián)網(wǎng)打造為集“計(jì)算”、“通信”以及“存儲(chǔ)”為一體的未來信息服務(wù)平臺(tái)，徹底解決可擴(kuò)展性、安全性等問題。需要擺脫傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念的束縛，以跨學(xué)科的思想及科學(xué)研究與工程創(chuàng)新相結(jié)合的方法開展互聯(lián)網(wǎng)下一代（即未來互聯(lián)網(wǎng)，F(xiàn)uture Internet）的研究，滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)等多維度的需求，構(gòu)建全新的具有強(qiáng)魯棒性、高自適應(yīng)性、支持移動(dòng)性、安全和可控可管的互聯(lián)網(wǎng)下一代體系，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)的健康可持續(xù)發(fā)展。上述研究因?yàn)閺?qiáng)調(diào)要擺脫當(dāng)前IP 網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)模式， 又被稱為“后IP”技術(shù)研究2。

到目前為止， 國外主要后IP 研究計(jì)劃包括：

美國的Clean Slate Design for TheInternet；

全球網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新環(huán)境Global Environmentfor Network Innovations(GENI)；

未來互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)Future Internet Design(FIND)；

未來互聯(lián)網(wǎng)科學(xué)基礎(chǔ)Scientific Foundations forInternet's Next Generation(SING)、CleanSlate100*100 等等；

歐盟的則是未來互聯(lián)網(wǎng)研究與試驗(yàn)Future Internet Research and Experimentation(FIRE)；

日本的未來網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)Architecture Design Project forNew Generation Network(AKARI)。