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1、15网络工程技术的新发展,人们在津津乐道于当前网络发展带来的巨大成就时，也在不断地开拓创新。人们正在将技术的触角不断向前延伸，建设万兆带宽的城域网，分享IPv6的海量地址，享受无线网络无处不在的便利。所有这一切，都给未来的网络带来无穷遐想。,网络工程技术的新发展,P19,10G以太网标准中有3种类型：IEEE 802.3ae，定义了在光纤上传输10G以太网的标准，传输距离从300米到40公里。IEEE 802.3ak，定义了在对称铜缆上运行10G以太网的标准，传输距离小于15米，适用于数据中心内部服务器之间的连接应用。IEEE 802.3an，定义了基于双绞线作为媒质的10G以太网标准，希望传
2、输距离至少达到100米，,151 万兆以太网,10GBASE-R（IEEE 802.3ae）10GBASE-W（IEEE 802.3ae）10GBASE-LX4（IEEE 802.3ae）10GBASE-CX4（IEEE 802.3ak）10BGASE-T（IEEE 802.3an）五种传输标准在数据链路层以上都相同，差别在于物理层。,传输标准,151 万兆以太网,10G以太网标准于2002年7月在IEEE通过。 （1）10G串行物理媒体层 （2）PMD（物理介质相关）子层 （3）PMA（物理介质接入）子层 （4）WIS（广域网接口）子层 （5）PCS（物理编码）子层 （6）RS（协调子层）和
3、XGMII（10Gbit/s介质无关接口）,网络工程技术的新发展,P19,IEEE 802.3ae它包括了10GBASE-R、10GBASE-W、10GBASE-LX4三种物理接口标准。10GBASE-SR、10GBASE-LR和10GBASE-ER的物理编码子层（PCS）使用了效率较高的64B/66B编码，在线路上传输的速率是10.3Gb/s。10GBASE-SR使用850nm的激光器，在多模光纤上的传输距离是300米；10GBASE-LR和10GBASE-ER分别使用1310nm和1550nm的激光器，在单模光纤上的传输距离分别是10公里和40公里，适用于城域范围内的传输，是目前的主流应用
4、。 10G以太网的优点在于保留了802.3以太网媒体访问控制（MAC）协议，保持以太网的帧格式不变。只工作在全双工模式；增加了广域网接口子层（WIS），可实现与SDH的无缝连接。SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字系列）,IEEE 802.3ak/ IEEE 802.3an万兆铜缆的标准有两个，即IEEE 802.3ak（即10GBase-CX4标准）和IEEE 802.3an（10GBase-T）。802.3ak是在同轴铜缆上实现万兆以太网传输，但传输距离被限制在15米之内802.3an是在双绞线铜缆上实现万兆以太网，同样有屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线之分
5、。这两种铜缆标准中，更值得关注的当然是802.3an。,10GBASE-R、10GBASE-CX4、10GBASE-T用于传统的以太网环境10GBASE-R采用光纤作为传输介质10GBASE-CX4采用同轴铜缆作为传输介质10GBASE-T采用双绞线铜缆作为传输介质，而10GBASE-W可与OC-192电路、SONET/SDH设备一起运行，保护传统基础投资，使运营商能够在不同地区通过城域网提供端到端以太网。SONET (Synchronous Optical Network)同步光纤网络,2万兆以太网技术展望,万兆以太网在设计之初就考虑城域骨干网需求。采用万兆以太网作为城域网骨干可以省略骨干网
6、设备的POS或者ATM链路。10G以太网可以应用在校园网、城域网、企业网等。但是由于当前宽带业务并未广泛开展，人们对单端口10G骨干网的带宽没有迫切需求，所以10G以太网技术相对其他替代的链路层技术（例如2.5G POS、捆绑的千兆以太网）并没有明显优势。10G肯定不是网络速度拓展的终点，2006年11月，IEEE 802.3高速研究小组在达拉斯会议上开始投票表决支持100Gbps（十万兆）高速以太网的标准化制定工作。,网络工程技术的新发展,P21,152 IPv6,IPv6是因特网协议第六版本的简写，它代表全新的互联网技术规范。IPv6最显著的特征是通过采用128位的地址空间替代IPv4的3
7、2位地址空间来提高下一代因特网的地址容量。除此之外，IPv6在安全性、服务质量（QoS）、移动性等方面具有比IPv4更好的特性，采用IPv6的下一代网络比现有网络更具扩展性、更安全、且更容易为用户提供高质量的服务。换而言之，以IPv6为基础的下一代网络既可以更好地支持和保障传统业务应用，更可以支持丰富多彩的新业务应用。,网络工程技术的新发展,P21,1522 IPv6的新特点,1巨大的地址空间 IPv6的128位地址长度形成了一个巨大的地址空间。128位地址空间包含的准确地址数是340，282，366，920，938，463，463，374，607，431，768，211，456个。这个数目足
8、够为地球上每一粒沙子提供一个独立的IP地址。2高效的层次寻址及路由结构 3移动性4内置的安全特性5服务质量6即插即用的配置,网络工程技术的新发展,P22,1523 IPv6的报头格式,IPv6数据报文有一个40字节的基本首部（Base Header）。其后可允许有零个或多个扩展首部（Extension Header），再后面是数据,网络工程技术的新发展,P24,1523 IPv6的报头格式,下图是IPv6基本首部的格式。每个IPv6数据报文都从基本首部开始。IPv6基本首部的不少字段可以和IPv4首部中的字段直接对应。,网络工程技术的新发展,P24,1523 IPv6的报头格式,版本（Vers
9、ion）：版本字段的长度为4位，它指明了协议版本号，对IPv6该字段总是6。优先级（Priority）：这个8位字段可以为包赋予不同的类型或优先级。流标（Flow Label）：流标字段是IPv6的新增字段。净负荷长度（Payload Length）：这个16位字段表明了有效载荷长度。下一个首部（Next Header）：在IPv6中，扩展首部插在IP报头和传输层报头当中。这类扩展首部包括验证、加密和分片功能。,网络工程技术的新发展,P24,1523 IPv6的报头格式,版本（Version）：版本字段的长度为4位，它指明了协议版本号，对IPv6该字段总是6。优先级（Priority）：这个8
10、位字段可以为包赋予不同的类型或优先级。流标（Flow Label）：流标字段是IPv6的新增字段。净负荷长度（Payload Length）：这个16位字段表明了有效载荷长度。下一个首部（Next Header）：在IPv6中，扩展首部插在IP报头和传输层报头当中。这类扩展首部包括验证、加密和分片功能。,网络工程技术的新发展,P25,1523 IPv6的报头格式,跳数限制（Hop Limit）：此字段用来防止数据报文在网络中无限期地存在。源站IP地址（Source Address）：该字段指明了始发主机的起始地址，其长度为128位。 目的站IP地址（Destination Address）：该
11、字段指明了传输信号的目标地址，其长度为128位。,网络工程技术的新发展,P25,1524 部署IPv6的总体设计原则,1IPv6网络建设的原则 IPv6网络需要全面支持IPv6协议，并具有支持IPv6和IPv4协议的接入能力。IPv6网络的设计应该本着以下几个原则进行：（1）经济性：节省成本，充分利用现有的IPv4网络和设备；（2）实用性；网络可以提供各种类型用户的IPv6接入；（3）可用性：网络不能是一个空网，需要支持一定的基本业务；（4）先进性：开通和试验一些具有IPv6特点的业务。,网络工程技术的新发展,P25,1524 部署IPv6的总体设计原则,2IPv6路由协议的选择（1）外部网关
12、协议IPv6网关协议只能使用BGP4+，由RFC2858、RFC2545定义。（2）内部网关协议RIPng（RFC2080），同RIPv2特性基本相同，一般在较小的网络中应用IS-ISv6（单拓扑结构和多拓扑结构） 单拓扑结构的IS-IS只支持单个SPF算法，多拓扑结构的IS-IS可以支持多个SPF算法OSPFv3（RFC2740），专为IPv6协议设计德路由协议，不能交换IPv4路由信息。,网络工程技术的新发展,P25,1524 部署IPv6的总体设计原则,3IPv6路由器的选择（1）稳定性和可靠性 现行的IPv4路由器都可以通过在线升级相关的软硬件，使之从只支持IPv4过渡到支持双协议栈。
13、（2）性能路由器IPv6软件转发：软件转发具有低成本的优点，但对不同大小的包性能差异较大，只适合于转发1.5k左右的包。路由器IPv6硬件转发：高性能的IPv6都采用了新型的ASIC芯片技术，支持线速转发能力。对于核心路由器来说，如果路由器只支持IPv6转发，网络的性能将会受到影响，应采用能够支持硬件IPv6转发的路由器。（3）功能支持双协议栈，支持手工隧道，支持多种的自动隧道方式；边缘路由器应具有支持NAT-PT和Mobile IPv6的能力。,网络工程技术的新发展,P25,1525 IPv6过渡技术的选择,1双协议栈 双协议栈是指在单个节点同时支持IPv4和IPv6两种协议2隧道 通过把I
14、Pv6数据报文封装入IPv4数据报文中，让现有IPv4网络成为载体以建立IPv6的通信，隧道两端的节点间数据报文的传送通过IPv4机制进行，隧道被看成一个直接连接的通道。3网络地址转换/协议转换技术（NAT-PT） 网络地址转换/协议转换技术NAT-PT结合了SIIT协议转换、传统的IPv4下的动态地址翻译（NAT）以及适当的应用层网关（ALG）,网络工程技术的新发展,P26,153 无线局域网技术,无线局域网（Wireless LocalArea Network，WLAN）就是在不采用传统电缆线的同时，提供传统有线局域网的所有功能，网络所需的基础设施不需要再埋在地下或隐藏在墙里，网络却能够随
15、着你的需要移动或变化。无线局域网,灵活性, 抗干扰性强、网络保密性好。有线网络中两个站点的距离一般为500米单模光纤 3000米无线局域网则可以达到50公里,网络工程技术的新发展,P27,WLAN的传输介质,（1）红外（IR）系统（2）无线电波（RF）,网络工程技术的新发展,P28,2无线局域网的主要协议标准,无线接入技术区别于有线接入的特点之一是标准不统一，不同的标准有不同的应用。目前比较流行的有80211标准、新贵蓝牙（Bluetooth）标准以及HomeRF（家庭网络）标准。 （1）80211标准 （2）蓝牙 （3）家庭网络的HomeRF,网络工程技术的新发展,P29, IEEE802.
16、11b,1999年9月通过的IEEE802.11b工作在2.4GHz2.483GHz频段。802.11b数据速率可以为11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps或更低，根据噪音状况自动调整。当工作站之间距离过长或干扰太大、信噪比低于某个门限时，传输速率能够从11Mbps自动降到5.5Mbps，或者根据直接序列扩频（DSSS）技术调整到2Mbps和1Mbps。802.11b使用带有防数据丢失特性的载波检测多址访问（CSMACA）作为共享访问协议，物理层调制方式为CCK（补码键控）的DSSS。,网络工程技术的新发展,P29, IEEE802.11a,IEEE802.11a在整个覆盖范围内
17、提供了更高的速度，其速率高达54Mbps。它工作在5GHz频段，与802.11b一样采用CSMACA协议。物理层采用正交频分复用OFDM代替802.11b的DSSS来传输数据。,网络工程技术的新发展,P29, IEEE802.11g,为了解决IEEE802.11a与802.11b的产品因为频段与物理层调制方式不同而无法互通的问题，IEEE又在2001年11月批准了新的802.11g标准。802.11g既适应传统的802.11b标准，在2.4GHz频率下提供每秒11Mbps的传输速率；也符合802.11a标准，在5GHz频率下提供54Mbps的传输速率。802.11g中规定的调制方式包括802.
18、11a中采用的OFDM与802.11b中采用的CCK。通过规定两种调制方式，既达到了用2.4GHz频段实现802.11a 54Mbps的数据传送速度，也确保了与802.11b产品的兼容。,网络工程技术的新发展,P29,1.5.4网格计算,即通过高速网络连接这些分布的、异构的计算资源，发展配置系统软件、工具和应用环境，使之成为一个互相协调的、可看作是单一的超大型计算环境或网络虚拟超级计算机，形成了网格状的高性能计算网，各种计算资源就是网格的结点。因此，网格是高性能计算和信息服务的战略性基础设施，它将地理上分布、异构的各种资源通过高速网络连接并集成起来，共同完成重大的科学问题研究。setihome
19、SETIhome 是一项利用全球联网的计算机共同搜寻地外文明（SETI）的科学实验计划。你可以通过运行一个免费程序下载并分析从射电望远镜传来的数据来加入这个项目 .将您计算机 (包括 Windows、Mac 以及Linux) 的闲置时间利用起来，就可以帮助科学家们治疗疾病、了解全球变暖、发现脉冲星以及其它多种类型的科学研究.,网络工程技术的新发展,P29,网格计算的应用,（1）桌面超级计算：可将普通桌面用户和超级计算中心、大型数据库连接起来，用户可以不受距离限制地使用这些计算能力；（2）智能设备：可连接用户和大量的、分布的、远程的智能设备，如显微镜、望远镜、传感器、卫星设备等，进行实时处理和远
20、程操作等；（3）协同环境：可以连接多个虚拟环境使不同位置的用户能进行交互、仿真；（4）分布式并行计算：可使多个异构计算机协同解决单机难以完成的任务，可以使不同性质的任务调度到最合适的计算机构中去运行。,网络工程技术的新发展,P29,网格计算层次结构,（1）异构性：网格由分布在广域网不同管理域上的各种计算资源组成，怎样实现异构机器间的合作和转换是首要问题；（2）可扩展性：网格资源可能从数十个增长为数百万个，要使网格资源规模不断扩大，应用不断增长情况下，还能够保持相当的性能；（3）动态自适应：在网格计算中，某一资源出现故障或失败的可能性较高，资源管理必须能动态监视和管理网格资源，从可利用资源中选取
21、最佳资源服务。,网络工程技术的新发展,P29,网格计算层次结构,1网格计算国际项目（1）网格计算论坛：研究人员和应用人员的论坛，旨在促进推广相关的技术，发布文档、源码、应用手册和标准等，网址为：http:/www.gridforum.org（2）欧洲网格计算论坛：http:/www.egrid.org（3）Globus项目：发展网格计算的基本软件和工具，目前国际国内很多网格项目都是基于Globus开发的。网址：http:/www.globus.org2网格计算国内项目（1）中国国家网格（China National Grid）（2）中国教育科研网格公共支撑平台（3）科学计算网格（4）华科大校园网格,网络工程技术的新发展,P29,网格计算层次结构图,网络工程技术的新发展,P29,
