1、未来愿景

      随着互联网向空天海延展,向工业、汽车等领域渗透,未来互联网将由天基信息网络、无人机集群网络、海洋信息网络、物联网、车联网、工业互联网以及陆地互联网等各种异构网络构成,实现陆地、海洋、空间的全时全域覆盖,满足人机物的安全、实时、高效和可靠的(跨网)通信需求。

图1 未来互联网愿景示意图

     2、设计目标

       显然,组成未来互联网的网络类型多种多样,特征各异。然而,没有一种网络技术,适用所有网络场景并能充分发挥每种网络场景的优势(即:One size doesn’t fit all)。因此,我们认为未来互联网应该因地制宜、因陋就简,允许不同网络采用适合其网络特征的网络技术,充分发挥该网络的优势,实现信息的安全、实时、高效、可靠分发。

图2 未来互联网体系结构的设计目标

       相应的,我们认为未来互联网体系结构的核心设计目标应该包含以下几个方面。

  • 融合共生:显然,互联网的目标是将各种不同的网络互联,实现异构网络的融合共生。
  • 跨网安全可控:不同于传统互联网仅关注跨网互联,未来互联网在实现跨网互联的同时,必须有效防范跨网攻击,确保网络安全;同时,需要实现数据的跨网可控传输,从而保障数据安全。
  • 跨网移动:当终端节点在网络间切换/移动时,要能够保障通信不中断;同时,要允许终端节点智能利用多个网络资源,从而为用户提供良好的体验。
  • 可演进:传统TCP/IP网络的体系结构相对僵化,从IPv4到IPv6的演进十分困难。因此,未来互联网体系结构必须具备良好的可演进能力,使得不同网络可以自主部署(无须全球协同)新网络技术,实现网络技术的升级换代,从而不断提升网络能力,更好满足用户需求。
  • 可扩展:随着网络规模持续扩大,未来互联网必须具备良好的规模可扩展能力,实现快速寻址与分组转发。

       除了上述核心能力(目标),未来互联网还需具备其它能力,如可管理性、高效率、绿色节能等。但我们认为,这些能力并不是网络体系结构必须要提供的;相反,网络体系结构只需为实现这些目标提供基本能力,网络管理者/运营商应该根据该网络的特征,采用最合适的技术以实现上述具体目标。

     3、共生网络

     为了实现上述目标,我们提出共生网络,其网络体系结构模型和名字空间分别如图3、图4所示。

图3 共生网络的体系结构模型
图4 共生网络采用的名字空间及其用途和命名方式

     在得到网络的逻辑拓扑后,即可将报文中记录的域间路径标识信息与逻辑拓图5-图7分别给出了共生网络的路由组织、路由对象、通信方式等。

图5 共生网络的路由组织方式示意图(与IP对比)
图6 共生网络的跨网路由对象示意图(与IP对比)
图7 共生网络的通信方式示意图(与IP对比)

    与传统IP采用“推”的通信方式不同,共生网络采用“拉”的通信方式:用户C向网络中发送携带内容名字(SID)的请求;请求被逐域转发给内容提供者,在转发过程中记录请求经过的域间路径(PID);内容提供者收到请求后,用请求包中携带的PID序列,将所需内容/数据发送给用户C。

    4、形成能力

    经过大规模仿真(2万网络、20万节点)和小规模原型系统(6个网络)验证,共生网络具备如图8所示的能力。

图8 共生网络目前具备的能力

    相关成果

  1. Jiawei Li, Hongbin Luo, Shan Zhang, Hongyi Li and Fei Yan, “Design and implementation of efficient control for incoming inter-domain traffic with Information-Centric Networking,” Journal of Network and Computer Applications, vol. 133, no. 1, pp. 109-125, May 2019. PDF
  2. Jiawei Li, Hongbin Luo, Shan Zhang, Shui Yu, Tilman Wolf, “Traffic engineering in information-centric networking: opportunities, solutions and challenges,” IEEE Communications Magazine, vol. 56, no. 11, pp. 124-130, November 2018. PDF
  3. Hongbin Luo, Zhe. Chen, Jiawei. Li and A. V. Vasilakos, “Preventing Distributed Denial-of-Service Flooding Attacks With Dynamic Path Identifiers,” in IEEE Transactions on Information Forensics and Security, vol. 12, no. 8, pp. 1801-1815, Aug. 2017. PDF
  4. Hongbin Luo, Yakun Xu, Wanjun Xie, Zhe Chen, Jiawei Li, Hongke Zhang, and Han-Chieh Chao, “A framework for integrating content characteristics into the future Internet architecture,” IEEE Network, vol. 31, no. 3, pp. 22 – 28, May/June 2017. PDF
  5. Hongbin Luo, Zhe Chen, Jiawei Li, Athanasios V. Vasilakos, “D-PID: Secure Inter-domain Routing with Dynamic Path Identifiers,” IEEE Trans. Information and Forensics Security, vol. 12, no. 8, pp. 1801- 1815, Aug. 2017.PDF
  6. Meng Zhang, Hongbin Luo, Hongke Zhang, “A Survey of Caching Mechanisms in Information-Centric Networking,” IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 17, no. 3, Aug. 2015, pp. 1473 –1499. PDF
  7. Hongbin Luo, Zhe Chen, Jianbo Cui, Hongke Zhang, Moshe Zukerman, Chunming Qiao, “CoLoR: an information-centric Internet architecture for innovations,” IEEE Network, vol. 28, no. 3, pp. 4 – 10, May/June 2014. PDF

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