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1、第一章 互联网概论,北京邮电大学网络技术研究院下一代互联网技术研究中心,本课程主要内容,1.互联网概论2.下一代互联网基础3.下一代互联网动态路由协议 4.IPv6网络设计与工程 5.下一代互联网关键技术 6.未来互联网络发展趋势 7.实验与观摩,2,本章提纲,互联网的基本概念互联网的发展历史互联网的主要问题下一代互联网概述,3,电信网,互联网,广电网,互联网是主要实现计算机和计算机之间互联互通的一种信息网络。,4,互联网的定义,国际“联合网络委员会”（FNC：Federal Networking Council）给互联网的定义“互联网”指的是全球性的信息系统：1.通过全球性的唯一的地址逻辑地
2、链接在一起。这个地址是建立在“互联网协议”（IP）或今后其它协议基础之上的；2.可以通过“传输控制协议”和“互联网协议”（TCP/IP），或者今后其它接替的协议或与“互联网协议”（IP）兼容 的协议来进行通信；3.可以让公共用户或者私人用户使用高水平的服务，这种服务是建立在上述通信及相关的基础设施之上的。,5,三个方面的含义,互联网是全球性的；互联网上的每一台主机都需要有“地址”；这些主机必须按照共同的规则（协议）连接在一起。,6,本章提纲,互联网的基本概念互联网的发展历史互联网的主要问题下一代互联网概述,7,1946年2月10日美国的约翰.莫齐利、布雷斯帕.埃克特等人研制出了世界上第一台电子
3、计算机。,1946年世界上第一台电子计算机计算机诞生,互联网诞生的技术背景,资源共享的需求推动计算机与通信结合与发展！,8,互联网诞生的时代背景,1957年，前苏联发射了人类第一颗人造地球卫星。作为响应，美国国防部组建了高级研究计划署(ARPA)，研究将科学技术应用于军事领域。1961 年MIT的Leonard Kleinrock发表“Information Flow in Large Communication Nets”，第一篇有关分组交换的论文。1969年，为了能在爆发核战争时保障通信联络，美国国防部高级研究计划署ARPA资助建立了世界上第一个分组交换试验网ARPANET，连接美国四个大
4、学。ARPANET即为现代互联网的前身。,9,ARPANET,ARPANET最初的结构,指导思想：网络必须经受得住故障的考验而维持正常的工作，一旦发生战争，当网络的某一部分因遭受攻击而失去工作能力时，网络的其他部分应能维持正常的通信工作。,10,TCP/IP协议的提出,1974年，Vinton Cerf和Robert Kahn提出了TCP/IP协议族，用以解决不同计算机网络的互联问题。1981年，IP的协议规范RFC791和TCP的协议规范 RFC 793出现，并在1983年成为ARPNET的正式标准，这使ARPNET的规模迅速扩大。,11,互联网的诞生,20世纪80年代中期，美国国家自然科学
5、委筹建NSFNET。NSFNET是一个通用的研究网络，它将地区网络连接起来，原来连接到ARPANET 的大学电脑，转为接入 NSFNET，成为互联网的骨干网。到20世纪90年代初，NSFNET被一个更有竞争力、商业化更强的骨干网ANSNET代替，将Internet向商业用户开放。,12,万维网的出现,服务器,1992年，欧洲粒子物理实验室提出了一个称为WWW（World Wide Web）的概念，随后一年，发布了称为Mosaic的WWW客户程序。这是Internet发展史上一个划时代的事件，因为它使得Internet从一个由科学家和研究人员使用的文本工具转变为可由普通人就可以使用的图形工具。,
6、13,从IPv4到IPv6,以TCP/IP协议体系为基础技术支撑的互联网在取得巨大成功的同时，也面临着越来越多的挑战和问题。直接原因：互联网规模迅速膨胀和各种新业务不断出现。根本原因：现有IPv4协议存在着诸多设计上的缺陷，包括：地址空间不足配置复杂不能很好的支持语音和视频服务安全性不高移动性支持差,14,从IPv4到IPv6,互联网的标准化组织IETF从20世纪90年代就着手制订下一代网际协议IPv6。1996年，描述IPv6及其支持协议的RFC出现（这些RFC基本上都已经被新的标准所代替）。1998年，新的描述IPv6的协议标准RFC 2460取代了旧的RFC 1883，新的描述IPv6地
7、址结构的RFC 2373代替了RFC 1884，而这个RFC在2003年又被RFC 3513所代替。目前IPv6已经形成了比较完善的协议体系。,15,本章提纲,互联网的基本概念互联网的发展历史互联网的主要问题下一代互联网概述,16,互联网通信示意,17,数据转发（路由）问题,信息在互联网上传递，有两个基本问题需要解决：一个是数据在链路上的传输；另一个就是数据在中间节点的转发。,对比：火车运行需要铁轨，还需要车站的调度,18,如何实现快速正确的数据转发？,互联网中负责对各种数据进行交换转发的设备称为路由器。路由器要实现快速正确的数据转发，有两个关键问题需要解决：路由器应该知道向哪个方向转发数据不
8、能南辕北辙路由器知道向哪个方向转发数据后，要快速的对数据进行处理第一个问题的解决：动态路由协议第二个问题的解决：路由器硬件体系结构、调度算法、路由查询算法等。,19,网络设计问题,骨干网设计 给定节点位置和节点间流量，在网络成本最小原则下，选择每条链路的容量和流量，满足时延等要求。接入网设计有线接入（光纤、XDSL、同轴电缆等）无线接入（移动接入、固定接入）,20,移动性问题,电信网：有线无线移动互联网的发展也遵循同样的规律,21,安全和管理问题,互联网是一个开放性的网络，在给人们带来方便的同时，也存在严重的安全隐患。常见的网络安全问题：以各种方式有选择的破坏信息。如：修改、删除、伪造、冒充、
9、制造病毒等。在不干扰网络信息系统正常工作的情况下，进行侦听、截获、窃取、破译和业务流量分析。,22,组播问题,从视频服务器上下载视频，假设每人占用1M带宽，10个人就是10M，那1万个人呢？,23,大家用同一个地址来接收视频，1万个人也是1M带宽，这就是组播技术，即一对多，可以有效降低网络资源的消耗。,24,多种业务支持问题,不仅包括传统的数据业务，还要包括语音和视频等各种业务,25,本章提纲,互联网的基本概念互联网的发展历史互联网的主要问题下一代互联网概述,26,互联网面临的重大技术挑战,互联网在不断演进和发展的过程中，面临着重大的技术挑战，这些挑战包括：地址空间即将耗尽网络安全可信度差移动
10、漫游能力有限可扩展性压力日增网络质量难以保障运营管理水平亟待提升,27,主要技术路线,以解决当前互联网地址短缺为出发点，在以IP为核心的现有互联网上不断“演进”的路线，通常称这一目标为“下一代互联网”。以满足未来1015年以后的互联网的发展需要为出发点，重新设计新的互联网体系结构的“革命”路线，在有些国家将此体系目标称为“未来网络”或“新一代互联网”。,28,国内主要观点,不安全论等待论落后论演进中创新论,29,下一代互联网定义,一般来说，“下一代互联网”是指在目前互联网技术优势的基础上创新，较好解决上述重大技术挑战的新一代互联网。,30,下一代互联网主要特征,网络地址资源足够丰富基础设施更加
11、先进网络更加安全、可信、可控、可管、节能更加智能地实现人与人、物与人、物与物互联,31,全球下一代互联网发展现状,战略布局和规划措施网络建设、商用情况和产业规模关键设备、软件、系统研发和产业化进展技术、标准专利情况基础理论研究情况美国：FIND（Future Internet Design）和GENI（Global Environment for Networking Innovation）计划。欧盟：FIRE(Future Internet Research and Experimentation)计划。,32,我国下一代互联网发展现状,中国下一代互联网示范工程 建成了大规模下一代互联网示范网络，包括6个主干网、2个国际交换中心、273个驻地网。关键技术研发863、支撑计划基础研究973、国家自然科学基金,33,
