下一代IP網(wǎng)絡(luò )發(fā)展趨勢
國家IP與多媒體標準研究組主席 蔣林濤
2003/03/25
編者按：目前，下一代IP網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。國家IP與多媒體標準研究組主席蔣林濤先生針對當前網(wǎng)絡(luò )建設中面臨的挑戰，在本文中就IP網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題、路由器的分代以及由華為公司率先提出的第五代路由器概念，闡述了自己獨到的見(jiàn)解，并指出了我國網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。
他認為，人們必須對IP網(wǎng)進(jìn)行徹底的變革，要采用IP網(wǎng)的核心技術(shù)，結合電信網(wǎng)的設計理念，建立新一代的IP網(wǎng)絡(luò )。
當前，全球的電信網(wǎng)、因特網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)都正處在一個(gè)發(fā)展的的關(guān)鍵階段。人們面臨網(wǎng)絡(luò )建設方向的選擇、QoS、安全性和可信任性、可運營(yíng)性等一系列關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的解決。下一代IP網(wǎng)概念的提出和第五代路由器產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，都將非常有意義。
現狀及發(fā)展：進(jìn)入十字路口
1.電信網(wǎng)發(fā)展進(jìn)入十字路口：從目前電信網(wǎng)的發(fā)展看，第一，TDM技術(shù)已經(jīng)不是未來(lái)的發(fā)展方向。TDM設備雖然還在生產(chǎn)，但全世界的TDM研發(fā)已經(jīng)全面停止了。第二，由于A(yíng)TM的許多標準并未得到驗證，也不是未來(lái)的發(fā)展方向。第三，現在的IP網(wǎng)是基于傳統的因特網(wǎng)理念，以用戶(hù)自律為基礎，自由發(fā)展，缺少管理，是一個(gè)非盈利的商業(yè)模型。因此，傳統的因特網(wǎng)不能成為未來(lái)電信網(wǎng)的發(fā)展方向。
2.Internet發(fā)展進(jìn)入十字路口：因特網(wǎng)對信息化的普及和發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用，是非常成功的。但是，由于因特網(wǎng)沒(méi)有一個(gè)正常盈利的商業(yè)模型，網(wǎng)絡(luò )缺乏有效的管理和運營(yíng)手段，面臨著(zhù)諸如安全、QoS等方面的問(wèn)題，特別是無(wú)法有效支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)成為限制其發(fā)展的最大障礙。
3.企業(yè)網(wǎng)建設進(jìn)入十字路口：在企業(yè)網(wǎng)業(yè)務(wù)已經(jīng)全面IP化之后，由于傳統IP網(wǎng)的安全與服務(wù)質(zhì)量難以得到保證，使目前的企業(yè)網(wǎng)建設中IP數據網(wǎng)、視頻網(wǎng)、語(yǔ)音網(wǎng)分別建設，大大增加了建網(wǎng)與管理成本。建設一個(gè)能承載綜合業(yè)務(wù)、具有高服務(wù)質(zhì)量保證并兼具可管理可控制可信任特點(diǎn)的IP網(wǎng)絡(luò )成為迫切的需求。
關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題
目前運營(yíng)商和用戶(hù)迫切需要一個(gè)高安全、高可靠、可管理、可運營(yíng)的IP網(wǎng)，而依靠目前的路由器技術(shù)實(shí)現起來(lái)是比較困難的。諸如QoS、安全性和可信任性、IP網(wǎng)的可運營(yíng)性等關(guān)鍵技術(shù)成為未來(lái)網(wǎng)絡(luò )發(fā)展重點(diǎn)。
1.IP網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量問(wèn)題：隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )設備技術(shù)上的快速發(fā)展、路由器性能的極大提高、以及DWDM的大量商用，傳輸成本大為降低。而Internet上的業(yè)務(wù)發(fā)展相對較慢，從而使得網(wǎng)絡(luò )處于相對輕載狀態(tài)，可以在Internet上開(kāi)展豐富的數據、語(yǔ)音、視頻等綜合業(yè)務(wù)，開(kāi)展電話(huà)通信等等。然而目前面臨如何調配這些豐富網(wǎng)絡(luò )資源以滿(mǎn)足不同業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò )資源的需求，進(jìn)而滿(mǎn)足不同業(yè)務(wù)的不同服務(wù)質(zhì)量要求的難題。
服務(wù)質(zhì)量是從業(yè)務(wù)層面來(lái)衡量的。要真正解決服務(wù)質(zhì)量問(wèn)題，不是只在網(wǎng)絡(luò )層采取技術(shù)措施可以解決的，而是從應用層到網(wǎng)絡(luò )層多層聯(lián)合起來(lái)考慮才有望解決。IP網(wǎng)是一個(gè)不面向連接的網(wǎng)，因而任何面向連接的技術(shù)措施，都是違背IP網(wǎng)的設計初衷的。要解決IP網(wǎng)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量問(wèn)題，最理想的方法是仍采用不面向連接的“分類(lèi)服務(wù)”技術(shù)來(lái)解決，將IP網(wǎng)中的業(yè)務(wù)分為幾類(lèi)，對每一類(lèi)業(yè)務(wù)分配合適的網(wǎng)絡(luò )資源，以保證該類(lèi)業(yè)務(wù)必需的服務(wù)質(zhì)量。
IP網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量問(wèn)題目前主要是缺乏統一規劃和統一協(xié)議，致使“分類(lèi)服務(wù)”技術(shù)并沒(méi)有真正得到廣泛應用。
2.IP網(wǎng)的安全性和可信任性：目前不少人，包括IP領(lǐng)域的部分專(zhuān)家認為IP網(wǎng)是一個(gè)不安全的網(wǎng)，用于一般的信息檢索是很好的，但不能用于加載重要的業(yè)務(wù)數據，不能用來(lái)承載重要的商用業(yè)務(wù)網(wǎng)。因此，電信業(yè)務(wù)網(wǎng)不敢用公眾IP網(wǎng)來(lái)承載，甚至大型企業(yè)網(wǎng)的業(yè)務(wù)數據都不敢加載到企業(yè)公用IP網(wǎng)上去。
電信用戶(hù)十分自然地認為電信的X.25、F.R、ATM三個(gè)數據網(wǎng)是安全的網(wǎng)絡(luò )。這三個(gè)數據網(wǎng)是具有端到端尋址能力的網(wǎng)絡(luò )，目前承擔著(zhù)大量要求高度安全的業(yè)務(wù)。
從技術(shù)上講，X.25、F.R、ATM和IP技術(shù)基礎是相同的，它們都是基于統計復用的分組交換技術(shù)，在很多技術(shù)上它們是很相似的。那么為什么這三者是安全的網(wǎng)絡(luò )，用戶(hù)對它們寄予很高程度的信任，而IP則不被認可呢？很顯然，這是因為IP網(wǎng)是采用不面向連接工作方式工作的，而X.25F.RATM均采用了面向連接的技術(shù)。
面向連接工作方式是在端到端之間的應用，必須通過(guò)信令建立端到端的連接后，才能進(jìn)行通信；而不面向連接工作方式是在端到端展開(kāi)業(yè)務(wù)應用之前無(wú)須通過(guò)信令來(lái)建立連接，直接可以進(jìn)行通信。對于業(yè)務(wù)系統來(lái)說(shuō)，端到端之間通信的安全性其關(guān)鍵是端到端之間信任關(guān)系的建立，面向連接的工作方式是在連接建立之前確定信任關(guān)系，不面向連接的工作方式是要在通信過(guò)程中確定信任關(guān)系。但從安全強度來(lái)看，兩種工作方式的安全強度又是相同的。
目前電信級的IP網(wǎng)只是簡(jiǎn)單的照搬基于Internet理念的IP網(wǎng)，盡可能向用戶(hù)提供一個(gè)自由方便的工作平臺，除了為了維持網(wǎng)絡(luò )的生存收取一定的網(wǎng)絡(luò )接入費，并為此具有一定的用戶(hù)鑒權等管理機制外，其余的事情網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)者一概不管。長(cháng)期以來(lái)由于Internet的這種無(wú)序和不管理，導致了Internet網(wǎng)絡(luò )管理機制和設計理念相當程度輕視了它的安全性和可信任性。而IP網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)者必須采用一切技術(shù)措施來(lái)確保網(wǎng)絡(luò )的安全性和可信任性，必須對網(wǎng)絡(luò )的管理負責。
3.可運營(yíng)、可管理：Internet早期發(fā)展的主要任務(wù)是實(shí)現計算機互聯(lián)，用戶(hù)在此基礎上獲得諸如E－mail、FTP、WWW等傳統數據業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò )只是“盡力而為”地提供傳輸服務(wù)，無(wú)QoS保證，無(wú)售后服務(wù)保證，安全問(wèn)題也是由用戶(hù)自行解決。而電信網(wǎng)是提供商業(yè)服務(wù)的，它所提供的電信服務(wù)是一種商品，因而它既要保證QoS，又要有足夠的安全性、可靠性，還要確保售后服務(wù)的能力，同時(shí)，網(wǎng)絡(luò )還必須有很強的可管理性和可維護性。
因此電信級IP網(wǎng)絕不能簡(jiǎn)單地將現有Internet使用的IP技術(shù)照搬過(guò)來(lái)，而是必須對IP網(wǎng)進(jìn)行徹底的變革，有效地解決用戶(hù)的接入管理、網(wǎng)絡(luò )的資源管理（業(yè)務(wù)系統和網(wǎng)絡(luò )層資源管理和控制的交互）、網(wǎng)絡(luò )的安全管理、對網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)及業(yè)務(wù)節點(diǎn)的監測、對業(yè)務(wù)進(jìn)程的監視、完備的運行維護體系等等這些關(guān)系到運營(yíng)、管理的技術(shù)難點(diǎn)。
路由器的分代及第五代路由器
Internet網(wǎng)絡(luò )從產(chǎn)生到現在，路由器在短短的幾十年時(shí)間里就經(jīng)歷了五代的技術(shù)革新。隨著(zhù)Internet上各種新業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，Internet已經(jīng)轉變?yōu)榫哂猩虡I(yè)價(jià)值的承載網(wǎng)，它必須為所承載的每一類(lèi)業(yè)務(wù)提供所需要的服務(wù)質(zhì)量保證和維護管理，因此業(yè)界提出了“基于網(wǎng)絡(luò )處理器的分布式硬件轉發(fā)”的第五代路由器。我們可以發(fā)現第五代路由器是綜合了以往四代的技術(shù)優(yōu)勢發(fā)展起來(lái)的。
在第四代路由器中采用了硬件轉發(fā)模式，解決了帶寬容量和性能不足的瓶頸問(wèn)題，但是基于A(yíng)SIC的硬件轉發(fā)在獲取高性能的同時(shí)，犧牲了業(yè)務(wù)靈活性。在設計ASIC芯片的時(shí)候，對轉發(fā)流程進(jìn)行了大量?jì)?yōu)化，使得IP轉發(fā)以簡(jiǎn)單而固定的方式來(lái)實(shí)現，從而固化下來(lái)，做到硬件化。如果在IP轉發(fā)中，還要進(jìn)行一些復雜的額外處理的話(huà)，ASIC就無(wú)能為力了。ASIC的設計周期很長(cháng)，通常需要二到三年才能設計出一個(gè)穩定運行的ASIC芯片。業(yè)務(wù)對轉發(fā)流程有影響，需要轉發(fā)程序適度調整來(lái)獲得高品質(zhì)支持。ASIC在這方面表現出嚴重的不足。
第五代路由器在硬件體系結構上繼承了第四代路由器的成果，即仍然采用硬件轉發(fā)模式和交換網(wǎng)式結構，在關(guān)鍵的IP轉發(fā)和業(yè)務(wù)流程處理上采用了可編程的、專(zhuān)為IP網(wǎng)絡(luò )設計的網(wǎng)絡(luò )處理器技術(shù)，替代了原來(lái)的ASIC技術(shù)，通過(guò)軟件來(lái)控制處理流程。對于一些復雜的標準的操作（如路由表查找算法、QoS的擁塞控制算法等）則采用硬件協(xié)處理器來(lái)提高處理性能。實(shí)現軟件業(yè)務(wù)靈活性和高性能硬件轉發(fā)的有機結合。第五代路由器由于有了業(yè)務(wù)靈活性，因此可以把近些年發(fā)展起來(lái)的MPLS技術(shù)、VPN技術(shù)、QoS技術(shù)、流量工程技術(shù)、可控組播技術(shù)、用戶(hù)管理技術(shù)等諸多技術(shù)融合進(jìn)來(lái)，成為擁有靈活業(yè)務(wù)能力的高性能網(wǎng)絡(luò )設備。
IP網(wǎng)的發(fā)展趨勢
下一代IP網(wǎng)絡(luò )將采用IP網(wǎng)的核心技術(shù)（分組交換、不面向連接），結合電信網(wǎng)的設計理念，建立一個(gè)更大、更快、更安全、可信任、為用戶(hù)提供靈活業(yè)務(wù)的可管理網(wǎng)絡(luò )，為營(yíng)運商提供一個(gè)可以達到電信網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量保證的IP網(wǎng)，建立可贏(yíng)利的商業(yè)模型。
第五代路由器將在下一代IP網(wǎng)的發(fā)展中發(fā)揮很好的作用。由于第五代路由器采用了有智能的網(wǎng)絡(luò )處理器（NP），可以靈活地加進(jìn)去很多功能，諸如對用戶(hù)的管理、對安全的管理等等。采用第五代路由器還可以提供嚴格的管理，能夠把不同的業(yè)務(wù)、用戶(hù)嚴格隔離，為IP網(wǎng)提供極高的安全保障。第五代路由器完全適應下一代IP網(wǎng)可管理可運營(yíng)的發(fā)展要求。
我國網(wǎng)絡(luò )廠(chǎng)商面臨的機遇和挑戰
我國IT產(chǎn)業(yè)雖然制造規模很大，但是擁有核心技術(shù)較少，產(chǎn)業(yè)利潤較低。下一代IP網(wǎng)絡(luò )的興起，對我國網(wǎng)絡(luò )廠(chǎng)商既是機會(huì )也是挑戰。我國網(wǎng)絡(luò )廠(chǎng)商應充分抓住這個(gè)機遇，積極發(fā)展具有基礎性、帶動(dòng)性和高附加值的自有核心技術(shù)，盡快建立起自主的網(wǎng)絡(luò )研究、網(wǎng)絡(luò )處理器設計、軟件開(kāi)發(fā)的完整體系，建立起自主的知識產(chǎn)權體系；擺脫發(fā)達國家利用市場(chǎng)和標準方面的優(yōu)勢扼殺我們的創(chuàng )新能力，實(shí)現跨越式發(fā)展，從而大力提高我國信息產(chǎn)業(yè)的國際競爭力。
我們欣喜地看到，國內的網(wǎng)絡(luò )設備供應廠(chǎng)商，經(jīng)過(guò)多年的積極探索和踏實(shí)努力，已取得巨大的進(jìn)步。2003年初，華為公司發(fā)布了面向下一代IP網(wǎng)絡(luò )的第五代路由器產(chǎn)品，倡導和采用網(wǎng)絡(luò )處理器技術(shù)開(kāi)發(fā)高端路由器，為我國IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展開(kāi)創(chuàng )了重要的里程碑。這顯示出我國網(wǎng)絡(luò )廠(chǎng)商面對加入WTO后競爭格局的變化，積極調整企業(yè)戰略，對未來(lái)網(wǎng)絡(luò )發(fā)展方向、IP技術(shù)保持著(zhù)前瞻性的思考，積極跟進(jìn)國家的產(chǎn)業(yè)規劃，配合國家產(chǎn)業(yè)政策，加強科研投入力度，加強網(wǎng)絡(luò )、軟件人才的培養和引進(jìn)，堅持高起點(diǎn)，走獨立自主的研發(fā)道路。
中國信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)(www.cnii.com.cn)
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