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下一代IP網絡發(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網的發(fā)展已經成為人們關注的焦點。國家IP與多媒體標準研究組主席蔣林濤先生針對當前網絡建設中面臨的挑戰(zhàn)，在本文中就IP網的關鍵技術問題、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解，并指出了我國網絡產業(yè)的發(fā)展方向。

　　他認為，人們必須對IP網進行徹底的變革，要采用IP網的核心技術，結合電信網的設計理念，建立新一代的IP網絡。

　　當前，全球的電信網、因特網、企業(yè)網都正處在一個發(fā)展的的關鍵階段。人們面臨網絡建設方向的選擇、QoS、安全性和可信任性、可運營性等一系列關鍵技術問題的解決。下一代IP網概念的提出和第五代路由器產品的開發(fā)，都將非常有意義。

現(xiàn)狀及發(fā)展：進入十字路口

　　1.電信網發(fā)展進入十字路口：從目前電信網的發(fā)展看，第一，TDM技術已經不是未來的發(fā)展方向。TDM設備雖然還在生產，但全世界的TDM研發(fā)已經全面停止了。第二，由于ATM的許多標準并未得到驗證，也不是未來的發(fā)展方向。第三，現(xiàn)在的IP網是基于傳統(tǒng)的因特網理念，以用戶自律為基礎，自由發(fā)展，缺少管理，是一個非盈利的商業(yè)模型。因此，傳統(tǒng)的因特網不能成為未來電信網的發(fā)展方向。

　　2.Internet發(fā)展進入十字路口：因特網對信息化的普及和發(fā)展起到了巨大的推動作用，是非常成功的。但是，由于因特網沒有一個正常盈利的商業(yè)模型，網絡缺乏有效的管理和運營手段，面臨著諸如安全、QoS等方面的問題，特別是無法有效支持實時業(yè)務成為限制其發(fā)展的最大障礙。

　　3.企業(yè)網建設進入十字路口：在企業(yè)網業(yè)務已經全面IP化之后，由于傳統(tǒng)IP網的安全與服務質量難以得到保證，使目前的企業(yè)網建設中IP數(shù)據(jù)網、視頻網、語音網分別建設，大大增加了建網與管理成本。建設一個能承載綜合業(yè)務、具有高服務質量保證并兼具可管理可控制可信任特點的IP網絡成為迫切的需求。

關鍵技術問題

　　目前運營商和用戶迫切需要一個高安全、高可靠、可管理、可運營的IP網，而依靠目前的路由器技術實現(xiàn)起來是比較困難的。諸如QoS、安全性和可信任性、IP網的可運營性等關鍵技術成為未來網絡發(fā)展重點。

　　1.IP網的服務質量問題：隨著網絡設備技術上的快速發(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)務發(fā)展相對較慢，從而使得網絡處于相對輕載狀態(tài)，可以在Internet上開展豐富的數(shù)據(jù)、語音、視頻等綜合業(yè)務，開展電話通信等等。然而目前面臨如何調配這些豐富網絡資源以滿足不同業(yè)務對網絡資源的需求，進而滿足不同業(yè)務的不同服務質量要求的難題。

　　服務質量是從業(yè)務層面來衡量的。要真正解決服務質量問題，不是只在網絡層采取技術措施可以解決的，而是從應用層到網絡層多層聯(lián)合起來考慮才有望解決。IP網是一個不面向連接的網，因而任何面向連接的技術措施，都是違背IP網的設計初衷的。要解決IP網業(yè)務的服務質量問題，最理想的方法是仍采用不面向連接的“分類服務”技術來解決，將IP網中的業(yè)務分為幾類，對每一類業(yè)務分配合適的網絡資源，以保證該類業(yè)務必需的服務質量。

　　IP網的服務質量問題目前主要是缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和統(tǒng)一協(xié)議，致使“分類服務”技術并沒有真正得到廣泛應用。

　　2.IP網的安全性和可信任性：目前不少人，包括IP領域的部分專家認為IP網是一個不安全的網，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)務數(shù)據(jù)，不能用來承載重要的商用業(yè)務網。因此，電信業(yè)務網不敢用公眾IP網來承載，甚至大型企業(yè)網的業(yè)務數(shù)據(jù)都不敢加載到企業(yè)公用IP網上去。

　　電信用戶十分自然地認為電信的X.25、F.R、ATM三個數(shù)據(jù)網是安全的網絡。這三個數(shù)據(jù)網是具有端到端尋址能力的網絡，目前承擔著大量要求高度安全的業(yè)務。

　　從技術上講，X.25、F.R、ATM和IP技術基礎是相同的，它們都是基于統(tǒng)計復用的分組交換技術，在很多技術上它們是很相似的。那么為什么這三者是安全的網絡，用戶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。

　　面向連接工作方式是在端到端之間的應用，必須通過信令建立端到端的連接后，才能進行通信；而不面向連接工作方式是在端到端展開業(yè)務應用之前無須通過信令來建立連接，直接可以進行通信。對于業(yè)務系統(tǒng)來說，端到端之間通信的安全性其關鍵是端到端之間信任關系的建立，面向連接的工作方式是在連接建立之前確定信任關系，不面向連接的工作方式是要在通信過程中確定信任關系。但從安全強度來看，兩種工作方式的安全強度又是相同的。

　　目前電信級的IP網只是簡單的照搬基于Internet理念的IP網，盡可能向用戶提供一個自由方便的工作平臺，除了為了維持網絡的生存收取一定的網絡接入費，并為此具有一定的用戶鑒權等管理機制外，其余的事情網絡運營者一概不管。長期以來由于Internet的這種無序和不管理，導致了Internet網絡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網絡運營者必須采用一切技術措施來確保網絡的安全性和可信任性，必須對網絡的管理負責。

　　3.可運營、可管理：Internet早期發(fā)展的主要任務是實現(xiàn)計算機互聯(lián)，用戶在此基礎上獲得諸如E－mail、FTP、WWW等傳統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務，網絡只是“盡力而為”地提供傳輸服務，無QoS保證，無售后服務保證，安全問題也是由用戶自行解決。而電信網是提供商業(yè)服務的，它所提供的電信服務是一種商品，因而它既要保證QoS，又要有足夠的安全性、可靠性，還要確保售后服務的能力，同時，網絡還必須有很強的可管理性和可維護性。

　　因此電信級IP網絕不能簡單地將現(xiàn)有Internet使用的IP技術照搬過來，而是必須對IP網進行徹底的變革，有效地解決用戶的接入管理、網絡的資源管理（業(yè)務系統(tǒng)和網絡層資源管理和控制的交互）、網絡的安全管理、對網絡節(jié)點及業(yè)務節(jié)點的監(jiān)測、對業(yè)務進程的監(jiān)視、完備的運行維護體系等等這些關系到運營、管理的技術難點。

路由器的分代及第五代路由器

　　Internet網絡從產生到現(xiàn)在，路由器在短短的幾十年時間里就經歷了五代的技術革新。隨著Internet上各種新業(yè)務的迅速發(fā)展，Internet已經轉變?yōu)榫哂猩虡I(yè)價值的承載網，它必須為所承載的每一類業(yè)務提供所需要的服務質量保證和維護管理，因此業(yè)界提出了“基于網絡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(xiàn)第五代路由器是綜合了以往四代的技術優(yōu)勢發(fā)展起來的。

　　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題，但是基于ASIC的硬件轉發(fā)在獲取高性能的同時，犧牲了業(yè)務靈活性。在設計ASIC芯片的時候，對轉發(fā)流程進行了大量優(yōu)化，使得IP轉發(fā)以簡單而固定的方式來實現(xiàn)，從而固化下來，做到硬件化。如果在IP轉發(fā)中，還要進行一些復雜的額外處理的話，ASIC就無能為力了。ASIC的設計周期很長，通常需要二到三年才能設計出一個穩(wěn)定運行的ASIC芯片。業(yè)務對轉發(fā)流程有影響，需要轉發(fā)程序適度調整來獲得高品質支持。ASIC在這方面表現(xiàn)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)模式和交換網式結構，在關鍵的IP轉發(fā)和業(yè)務流程處理上采用了可編程的、專為IP網絡設計的網絡處理器技術，替代了原來的ASIC技術，通過軟件來控制處理流程。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)處理器來提高處理性能。實現(xiàn)軟件業(yè)務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)務靈活性，因此可以把近些年發(fā)展起來的MPLS技術、VPN技術、QoS技術、流量工程技術、可控組播技術、用戶管理技術等諸多技術融合進來，成為擁有靈活業(yè)務能力的高性能網絡設備。

IP網的發(fā)展趨勢

　　下一代IP網絡將采用IP網的核心技術（分組交換、不面向連接），結合電信網的設計理念，建立一個更大、更快、更安全、可信任、為用戶提供靈活業(yè)務的可管理網絡，為營運商提供一個可以達到電信網服務質量保證的IP網，建立可贏利的商業(yè)模型。

　　第五代路由器將在下一代IP網的發(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絡處理器（NP），可以靈活地加進去很多功能，諸如對用戶的管理、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、用戶嚴格隔離，為IP網提供極高的安全保障。第五代路由器完全適應下一代IP網可管理可運營的發(fā)展要求。

我國網絡廠商面臨的機遇和挑戰(zhàn)

　　我國IT產業(yè)雖然制造規(guī)模很大，但是擁有核心技術較少，產業(yè)利潤較低。下一代IP網絡的興起，對我國網絡廠商既是機會也是挑戰(zhàn)。我國網絡廠商應充分抓住這個機遇，積極發(fā)展具有基礎性、帶動性和高附加值的自有核心技術，盡快建立起自主的網絡研究、網絡處理器設計、軟件開發(fā)的完整體系，建立起自主的知識產權體系；擺脫發(fā)達國家利用市場和標準方面的優(yōu)勢扼殺我們的創(chuàng)新能力，實現(xiàn)跨越式發(fā)展，從而大力提高我國信息產業(yè)的國際競爭力。

　　我們欣喜地看到，國內的網絡設備供應廠商，經過多年的積極探索和踏實努力，已取得巨大的進步。2003年初，華為公司發(fā)布了面向下一代IP網絡的第五代路由器產品，倡導和采用網絡處理器技術開發(fā)高端路由器，為我國IT產業(yè)發(fā)展開創(chuàng)了重要的里程碑。這顯示出我國網絡廠商面對加入WTO后競爭格局的變化，積極調整企業(yè)戰(zhàn)略，對未來網絡發(fā)展方向、IP技術保持著前瞻性的思考，積極跟進國家的產業(yè)規(guī)劃，配合國家產業(yè)政策，加強科研投入力度，加強網絡、軟件人才的培養(yǎng)和引進，堅持高起點，走獨立自主的研發(fā)道路。

中國信息產業(yè)網(www.cnii.com.cn)

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