网络体系结构现状及发展高健（沈阳航空航天大学计算机学院，沈阳，110136）摘要：互联网在本世纪取得了及其快速的发展，成为了世界上覆盖范围最广、规模最大、信息资源最丰富的全球信息基础设施。但随着互联网的大范围适用，高速度发展，其设计之初潜藏的局限性也日趋显著，因此随着互联网的使用出现了大量需要解决的问题。为此，研究者及使用者从不同角度，不同层次给出各种解决方案。本文将从网络体系结构的角度，叙述网络体系结构的现状和发展。关键词：网络体系结构；SDN；网络覆盖“体系结构”一词翻译自英文Architecture，美国传统词典给出的词义是“部件的有序安排；结构”。在计算机和通信领域，体系结构就是指一个系统的基本组织，系统的组件、组件之间的相互关系、组件和环境之间的相互关系以及设计和进化的原则。现在，通常把网络体系结构理解为对层次划分、各层功能（协议）定义以及层间接口等的描述说明。经过40多年的发展，互联网取得了巨大成功，已经发展成为世界上覆盖范围最广、规模最大、信息资源最丰富的全球信息基础设施，对社会进步、经济发展和国家安全具有重大战略意义。由于互联网的设计初衷并不承载全社会信息基础设施的重任，因此随着互联网的使用出现了大量需要解决的问题。为此，国际互联网标准组织通过不断制定新的国际标准来不断增强互联网的功能，如各种RFC（RequestForComments，是由互联网工程任务组（IETF）发布的一系列备忘录）的提出，就是一种不断修补的演进方式。另一方面，支持“Clean-slate”方式的未来互联网体系结构的研究也在逐渐增加。上世纪90年代开始，美国和欧盟相继提出了FIND、GENI、FIRE，4WARD等未来互联网体系结构和创新环境研究项目，以提供开放、可编程的网络环境为网络创新提供支持。软件定义网络（SoftwareDefinedNetworking，SDN）即是在此背景下被提出。1.SDN的提出SDN的思想是通过将网络控制与网络转发解耦合，对网络进行抽象以屏蔽底层复杂度，为上层提供简单、高效的配置与管理，从而支持未来各种新型网络体系结构和新型业务的创新。SDN以其开放性、高效管控性、良好的演进性、可承载其他多种网络体系结构等品质得到国际工业界和学术界的高度重视。SDN已成为网络学术界和工业界最为关注的热点之一，目前已成为下一代互联网/未来互联网的研究大潮中的主要发展方向。OpetiFlow技术作为SDN转发抽象的实现之一，已经受到学术界和工业界普遍关注和广泛研究。GENI和FIRE在2011年提出将采用OpenFlow技术来构建下一代未来网络体系结构的创新环境。但是，OpenFlow在灵活性、可扩展性和大规模应用等方面存在不足，而目前SDN还处于发展的初期阶段，在体系结构设计、接口抽象、控制平面扩展和虚拟化管理、原型系统研制、实验平台构建、新型网络体系结构和业务支持验证等方面还需进一步研究。2013年，国家高技术研究发展计划（863计划）启动了“未来网络体系结构创新环境（FINE）”课题。基于“十一五”科技计划项目“可信任互联网”以及“未来互联网”的研究成果基础，课题立足于解决制约未来网络体系结构创新环境构建和发展的一系列问题。2.基于SDN的网络体系结构创新环境FINE未来网络体系结构创新环境FINE课题组按照“转发技术多样化、控制平面集成化、资源管理虚拟化、协议实现模块化、运行模式服务化”的设计原则，遵循“突破关键技术、研制系统软件、搭建试验平台、部署应用示范”的研究思路，主要研究内容包括:设计基于软件定义网络思想的开放和可定义的未来网络体系结构创新环境（FINE）的总体架构；研究确定的、可组装的和深度可编程的三类数据平面抽象技术及其设备；研究可扩展的网域操作系统及其开发接口；研究基于云服务模式的虚拟化平台；搭建覆盖教育、电信广电和军队领域部分科研院所的FINE试验平台；基于试验平台进行新体系结构和IP新协议的示范。2.1FINE的体系结构研究通过分析未来网络体系结构的技术特点和发展趋势，梳理已有网络试验平台/床的设计方法、运行模式和制约因素，我们提出基于SDN的目标设计FINE的总体架构，研究支持未来网络体系结构创新的设计方法、分层结构和功能构成和运行机制，能够更加灵活、...