江蘇省公眾多媒體通信局    騰志猛                          

人們?cè)谙硎躀nternet網(wǎng)絡(luò)所帶來(lái)的方便的同 時(shí)，其響應(yīng)速度和穩(wěn)定性的不足卻越來(lái)越成為問(wèn)題，盡管現(xiàn)在寬帶主干速率已能達(dá)到622Mbps,但通過(guò)局域網(wǎng)接入Internet的電腦之間，其公共 Internet的其端到端速率只有40kbps,僅相當(dāng)于一對(duì)Modem之間所能達(dá)到得數(shù)據(jù)傳輸速率。實(shí)際上，這比Internet的前ARPANET 還要慢一些（ARPANET的速率為56kbps)。因此有必要建立下一代互聯(lián)網(wǎng)。

 下面是內(nèi)容目錄：

1. Internet II

   2.下一代互聯(lián)網(wǎng)

   3.極高速骨干網(wǎng)業(yè)務(wù)

   4. 太兆位

  5. IP over ATM

   6.POS技術(shù)

   7. IntServ、Ipng 和 QoS over IP

一.Internet II

      鑒于目前的Internet遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高等教育的需要，1996年10月1日，美國(guó)34所著名大學(xué)在芝加哥發(fā)起了一個(gè)開(kāi)發(fā)用于科研.教學(xué)的下一代 Internet項(xiàng)目，稱為InternetII，據(jù)稱比現(xiàn)在的Internet快100倍，擬采用現(xiàn)今的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與協(xié)議,促成與開(kāi)發(fā)一系列新應(yīng)用，以確 保美國(guó)在計(jì)算機(jī),通信，科技，教育上的領(lǐng)先地位。
        Internet II的總體結(jié)構(gòu)中最重要的組成單元是一些速率在1Gbps以上的數(shù)據(jù)交換機(jī)或路由器，他們被稱作Gigapop。它的主要功能是按規(guī)定的帶寬和服務(wù)質(zhì)量要求交換Internet II業(yè)務(wù)，并與那些在Gigapop上有終接點(diǎn)的ISP交換標(biāo)準(zhǔn)的IP業(yè)務(wù)。目前已定出21個(gè)Gigapop，平均每個(gè)Gigapop連接本地區(qū)的5個(gè)Internet 2成員。邏輯上，Gigapop是一個(gè)地區(qū)的互聯(lián)網(wǎng)，Gigapop之間用ATM或SONET連接，鏈路只承載Internet 2網(wǎng)點(diǎn)之間的業(yè)務(wù)。Internet II是一種2.4Gbps多媒提通信網(wǎng)，主要用于教育和科研。

二 下一代互聯(lián)網(wǎng)

    在Internet II項(xiàng)目提出之后，立即得到美國(guó)政府，教育，科研和工業(yè)界的重視。隨后，克林頓政府提出了下一代Internet初期計(jì)劃，政府出資1億美元的項(xiàng)目與高性 能計(jì)算機(jī)與通信，信息技術(shù)一樣是克林頓政府信息高速公路計(jì)劃中的重要項(xiàng)目。白宮下一代Internet（NGI）倡議計(jì)劃在美國(guó)國(guó)家科學(xué)和技術(shù)委員會(huì)框架 內(nèi)協(xié)調(diào)。高級(jí)戰(zhàn)略將由計(jì)劃，信息和通信委員會(huì)提出，大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)工作組將提出實(shí)施戰(zhàn)略。到1997年秋，研究機(jī)構(gòu)已演示了5種“前期應(yīng)用”，NGI的研究工 作主要涉及協(xié)議，開(kāi)發(fā)，部署高端實(shí)驗(yàn)網(wǎng)以及應(yīng)用演示，其中某些目標(biāo)將通過(guò)Internet 2或超高帶寬網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)（VBNS）來(lái)實(shí)現(xiàn)。

     在所有倡議的計(jì)劃中，NGI可以說(shuō)是最領(lǐng)先的，尤其是DARPA和國(guó)防部投資的一級(jí)網(wǎng)絡(luò)（Class 1),已經(jīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的適應(yīng)性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。其中有些網(wǎng)絡(luò)甚至與TCP/IP沒(méi)有關(guān)聯(lián)，這些網(wǎng)絡(luò)包括：

   * 合作型高級(jí)機(jī)構(gòu)間科研網(wǎng)（CAIRN），它為全美國(guó)范圍內(nèi)的科研人員提供進(jìn)行（RSVP），多路廣播和其他IPv6協(xié)議實(shí)驗(yàn)，使用一套Ascend千兆路由器；

   * 國(guó)家透明視覺(jué)網(wǎng)絡(luò)協(xié)會(huì)（NTONC）計(jì)劃用4000萬(wàn)美元在加利福利亞建立一個(gè)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)，作為光通信技術(shù)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并平谷部件性能。這些技術(shù)的進(jìn)展將最終建立一個(gè)傳輸速率達(dá)10-100Tbps的網(wǎng)絡(luò)，帶寬將超過(guò)目前計(jì)劃中的任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)；

   * 多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)（MONET），將從華盛頓延伸到新澤西，旨在弄清怎樣建立一個(gè)多波長(zhǎng)的全國(guó)性光網(wǎng)絡(luò)；

   * 高級(jí)技術(shù)演示網(wǎng)（ATDNet）， 最初是華盛頓的一個(gè)2.4Gbps網(wǎng)絡(luò)，目的是使聯(lián)邦機(jī)構(gòu)利用新的異步傳送模式（ATM） 和同步光纖網(wǎng)（SONET）技術(shù)；

   * 高級(jí)通信技術(shù)衛(wèi)星ATM網(wǎng)間網(wǎng)，連接美國(guó)國(guó)防部幾個(gè)高性能計(jì)算中心和多維應(yīng)用千兆網(wǎng)間網(wǎng)聯(lián)合體（ MAGIC）和ATDNet千兆試驗(yàn)網(wǎng)，研究課題包括網(wǎng)絡(luò)信令，阻塞管理，ATM和IP多路廣播以及連接非ATM局域網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)。

三 極高速骨干網(wǎng)業(yè)務(wù)

     在NGI和Internet II 之前，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）就開(kāi)始運(yùn)作對(duì)用戶提供超過(guò)商用Internet性能的聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。NSF的初衷是建立一個(gè)集成各種高科技技術(shù)的專用網(wǎng)， 即VBNS。主要想美國(guó)的研究和教育機(jī)構(gòu)提供骨干網(wǎng)業(yè)務(wù)，進(jìn)行一些高帶寬、廣域環(huán)境需求的應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)、研究和開(kāi)發(fā)更高級(jí)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、協(xié)議。

        VBNS主要包括骨干網(wǎng)、超級(jí)計(jì)算機(jī)中心和網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)三部分。1995年春，NSF就VBNS與MCI公司簽定了價(jià)值5000萬(wàn)美元的5年合作協(xié)議，允許 VBNS使用MCI的ATM網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)于1995年4月起投入運(yùn)行。它使用IP協(xié)議和SONET技術(shù)，速率為155Mbps。以155Mbps 連接五個(gè)由NSF授權(quán)的超級(jí)計(jì)算機(jī)中心，將擴(kuò)展到100個(gè)研究機(jī)構(gòu)，并在四個(gè)地方設(shè)立了網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)，連接一些商業(yè)性的骨干網(wǎng)。這些網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)分別由不同的 公司運(yùn)營(yíng)和管理。到1997年秋，VBNS已擁有約23km的622Mbps鏈路，同時(shí)還提供交換虛電路（SVC）。MCI正計(jì)劃把IPv6、帶寬預(yù)留業(yè) 務(wù)、IP多路廣播等用于VBNS。

     目前，VBNS對(duì)Internet II 提供骨干網(wǎng)服務(wù)。其規(guī)模還在不斷擴(kuò)大，它的骨干網(wǎng)速率計(jì)劃在本世紀(jì)末達(dá)到2.4Gbps。各交換控制中心（SCC）和網(wǎng)點(diǎn)的接入速率也不斷提高，與VBNS連接的網(wǎng)點(diǎn)數(shù)以及研究和教育機(jī)構(gòu)的數(shù)量也將不斷增加。  

四  太兆位

     美國(guó)的研究機(jī)構(gòu)正在討論為50到100 個(gè)頂尖級(jí)研究人員提供約10Gpbs網(wǎng)絡(luò)。領(lǐng)先的技術(shù)開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)已在一條光纖上實(shí)現(xiàn)了40-60Gbps的傳輸速率，但據(jù)BBN/GTE公司研究，光纖傳輸 的理論極限高達(dá)100Tbps, 比目前實(shí)現(xiàn)的能力快2000倍，比實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)極限高100倍。在下一個(gè)十年中，光纖傳輸速率的挖掘?qū)⑹茄芯康慕裹c(diǎn)。例如 Owest將花19億美元建2.5萬(wàn)公里全國(guó)性光網(wǎng)絡(luò)，level 3將花25億美圓2.5萬(wàn)公里全國(guó)性光網(wǎng)絡(luò)，Global Link將花12億美圓建2.5萬(wàn)公里全國(guó)性光網(wǎng)絡(luò)，William COS已計(jì)劃建3.5萬(wàn)公里全國(guó)性光網(wǎng)絡(luò)。由于采用最新的技術(shù)，新一代IP傳輸技術(shù)的容量將比傳統(tǒng)的大10-100倍，成本卻是10-50%，建設(shè)時(shí)間也 只需3年。根據(jù)3COM公司的資料，在2002年將吸收80%的IP業(yè)務(wù)。

五、IP over ATM

      隨著用戶數(shù)的劇增和對(duì)帶寬要求較高的WWW應(yīng)用的普及，網(wǎng)上的信息流量持續(xù)增加，網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源變的十分緊張，網(wǎng)絡(luò)上經(jīng)常發(fā)生阻塞，用戶業(yè)務(wù)質(zhì)量得不到保證，長(zhǎng)此以往必將影響Internet 的發(fā)展。ATM技術(shù)的出現(xiàn)，為解決現(xiàn)有Internet 所面臨的問(wèn)題提供了希望。ATM與IP技術(shù)的比較如表1所示：

               表1        ATM與IP技術(shù)比較

       重疊型是指IP網(wǎng)絡(luò)的主干部分引入了ATM交換，IP網(wǎng)的其他部分仍然是路由器，ATM網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有IP網(wǎng)重疊。IP的路由協(xié)議由IP路由器來(lái)實(shí)施，ATM 網(wǎng)絡(luò)需要實(shí)施ATM路由協(xié)議，在尋址方式上需要進(jìn)行地址解析。IP路由器和ATM交換機(jī)在功能上是分離的，ATM網(wǎng)絡(luò)作為IP網(wǎng)的骨干傳送。ATM網(wǎng)上的 端系統(tǒng)除了需要分配IP地址外，還需要分配ATM地址。另外需要兩套維護(hù)和管理功能。

    集成型是將IP協(xié)議與ATM層集成在一起，使得ATM交換機(jī)與IP路由器成為一體，不需要進(jìn)行地址解析，而采用IP的選路。

    如何將IP技術(shù)和ATM技術(shù)結(jié)合，是一個(gè)有待不斷網(wǎng)善和創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)問(wèn)題。LANE和CIPOA各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)用場(chǎng)合和環(huán)境也不盡相同。大網(wǎng)采用 CIPOA時(shí)，邏輯子網(wǎng)間的一個(gè)連接的建立和數(shù)據(jù)的傳送要經(jīng)過(guò)多個(gè)傳統(tǒng)路由器，時(shí)延大，性能不好。而采用LANE的ATM網(wǎng)絡(luò)則受LES、BUS以及 LEC能力的限制。目前LECS最多可服務(wù)250個(gè)ELAN，每一個(gè)ELAN可容納的主機(jī)數(shù)為500到1000。且多個(gè)ELAN間的通信仍然需要經(jīng)由傳統(tǒng) 的路由器，極大地限制了網(wǎng)絡(luò)的整體性能和可伸縮性，大網(wǎng)不宜采用。

     MPOA綜合利用現(xiàn)有的多種協(xié)議，克服了LANE在性能和可伸縮性方面的局限，保留了LANE的所有優(yōu)點(diǎn)。它允許ATM主干網(wǎng)支持傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和應(yīng)用 程序，是比CIPOA和LANE更為先進(jìn)的ATM/LAN互連技術(shù)。但它取決于LANE“ATM到桌面”，且比較復(fù)雜，應(yīng)用范圍受到限制，只適用于中小型 網(wǎng)絡(luò)，目前標(biāo)準(zhǔn)還不十分完善。

     IP Switching 是基于流的IP交換，這種方式對(duì)每一種流（或應(yīng)用）要建立一條虛電路，也就是不能采用VP來(lái)匯聚多個(gè)VC，對(duì)大網(wǎng)來(lái)說(shuō)VC數(shù)量不夠，因而可伸縮性差，只適用于中小型網(wǎng)絡(luò)。而且，IP Switching一般要交換一段時(shí)間后再建立ATM VC連接，這不適合實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延的要求，并會(huì)導(dǎo)致接收端IP分組次序混亂，影響網(wǎng)絡(luò)的效率。TAG Switching 是基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的IP交換，這種方式對(duì)每一對(duì)源點(diǎn)目地地點(diǎn)存在一個(gè)（或多個(gè)）VP，即可以利用VP的優(yōu)點(diǎn)，建立連接快，可伸縮性高，使用于較大型網(wǎng)絡(luò)。但由于目前的技術(shù)都是基于PVC的，網(wǎng)絡(luò)資源利用率較低，且管理復(fù)雜。IP Navigator還有待于進(jìn)一步測(cè)試。其他技術(shù)，特別是MPLS技術(shù)還有待于進(jìn)一步完善。

      要充分發(fā)揮ATM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，并把純ATM服務(wù)帶給終端用戶，必須使終端用戶的協(xié)議體系結(jié)構(gòu)從物理層、ATM層、AAL層和高層全盤ATM化，但造價(jià)很 高。這只能是ATM技術(shù)發(fā)展的一個(gè)遠(yuǎn)景目標(biāo)。而近期在決定使用哪種解決方案時(shí)，首先應(yīng)考慮現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。在用戶需求和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不是很大的時(shí)候，考慮 到目前技術(shù)水平、產(chǎn)品情況以及向?qū)?lái)的平穩(wěn)過(guò)渡，可暫時(shí)采用LANE技術(shù)，不過(guò)要妥善解決ELAN服務(wù)范圍問(wèn)題，要結(jié)合使用有效的寬帶接入方法，擴(kuò)大一個(gè) ELAN的覆蓋范圍。隨著MPOA和IP交換技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的完善，誰(shuí)將作為交換網(wǎng)絡(luò)的主導(dǎo)技術(shù)，目前還言之過(guò)早。

六、 POS技術(shù)

    IP是面向無(wú)連接的協(xié)議，屬于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，而Sonet/SDH是物理層協(xié)議。為了實(shí)現(xiàn)IP技術(shù)和SDH技術(shù)的直接結(jié)合，IETF的RFC1619定義了 一個(gè)數(shù)據(jù)鏈路層PPP over Sonet/SDH,其基本原理是路由器將數(shù)據(jù)包經(jīng)PPP封裝或HDLC封裝后，再置于Sonet/SDH幀的凈負(fù)荷字段，然后由SDH光纖環(huán)傳送到下一 個(gè)路由器。當(dāng)數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度大于SDH幀的凈負(fù)荷字段，數(shù)據(jù)包需要跨越兩個(gè)SDH幀時(shí)，SDH提供連接多個(gè)幀的技術(shù)。由于采用了光傳輸技術(shù)和SDH標(biāo)準(zhǔn)，因此 POS（Packet Over Sonet/SDH)可以在單端口上提供STM-1（155Mbps）、STM-4（622Mbps）、STM-16（2.5Gbps）的帶寬，甚至可以 提供STM-64即10Gbps的帶寬，達(dá)到大幅度增加帶寬的目的。

    在Internet或IP數(shù)據(jù)網(wǎng)中，POS技術(shù)與其他傳輸方式相比，由于直接把要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包裝在SDH幀的凈負(fù)荷字段中，避免了像ATM那樣高比例的信 頭開(kāi)銷和其他開(kāi)銷，并且在IP層實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)流對(duì)數(shù)據(jù)通道的復(fù)用，因此，它能提供較高的帶寬利用率，如表3所示。一般來(lái)說(shuō)，POS要比IP-ATM- SDH方式的線路使用率提高25-30%。在耗資巨大的廣域網(wǎng)鏈路中，POS技術(shù)可以替代將IP包引入ATM信元，再將信元插入Sonet/SDH凈負(fù)荷 字段的方法。

             表3    封裝技術(shù)的平均開(kāi)銷

    由于POS技術(shù)采用了PPP協(xié)議，可以對(duì)現(xiàn)有的多種成熟的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（如IP、IPX）進(jìn)行封裝，支持多協(xié)議傳送。特別是在IP網(wǎng)中，IP多路廣播已經(jīng)是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，POS對(duì)現(xiàn)有的Internet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)沒(méi)有大的改變，因此可以很容易地繼承這個(gè)優(yōu)勢(shì)。

    POS組網(wǎng)的核心是新型千兆路由器，因此POS技術(shù)的發(fā)展與高速路由器的發(fā)展息息相關(guān)。在國(guó)外，POS技術(shù)也開(kāi)始得到廣泛應(yīng)用。CHINANET骨干網(wǎng)、 上海熱線、武漢熱線、廣東163/169、江蘇163/169等都已經(jīng)或即將采用POS技術(shù)，以GSR12000作為骨干器路由器，相互以622Mbps 的POS端口連接，并在可能的地方以POS與7513路由器連接。