本文關(guān)鍵詞：可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

項目名稱： 可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系研究

起止年限：

依托部門：蘭巨龍 中國人民解放軍信息工程大學2012.1-2016.8 河南省科技廳 首席科學家：

一、關(guān)鍵科學問題及研究內(nèi)容

2.1 關(guān)鍵科學問題

由立項依據(jù)和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀不難看出：

第一，隨著IP網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)形態(tài)的不斷豐富，業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的需求越來越多樣和多變，而IP網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力卻是有限的和確定的，這就直接導致了業(yè)務(wù)需求與網(wǎng)絡(luò)固有能力之間的差距日益擴大，最終將使得網(wǎng)絡(luò)難以甚至不能支持多樣化的業(yè)務(wù)。解決該問題需要探索網(wǎng)絡(luò)按照業(yè)務(wù)需求動態(tài)進行結(jié)構(gòu)重組、功能重構(gòu)的機理與方法，通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的自組織、功能的自調(diào)節(jié)和業(yè)務(wù)的自適配來最大程度地彌合網(wǎng)絡(luò)能力與業(yè)務(wù)需求之間的時變鴻溝，使網(wǎng)絡(luò)能有效適配多變的業(yè)務(wù)需求。

第二，信息網(wǎng)絡(luò)所依賴的基礎(chǔ)互聯(lián)傳輸能力過于簡單且長期不變。大量實踐已經(jīng)證明，現(xiàn)有信息基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)或者基于現(xiàn)有基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)進行的各種修修補補都難以滿足泛在、互聯(lián)、質(zhì)量、融合、異構(gòu)、可信、可管、可擴等信息網(wǎng)絡(luò)的高等級需求。依據(jù)“結(jié)構(gòu)決定功能”的物理法則，面對這些高等級需求，重新設(shè)計網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、模型與協(xié)議，直接增強網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)互聯(lián)傳輸能力便成為解決上述問題的一個關(guān)鍵切入點和突破口。國際上關(guān)于新型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的研究方興未艾，但整體上來看這些研究仍處于百家爭鳴的初級階段，尤其是對于新型信息通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)理論的研究還十分初步，這為我國利用“彎道效應”搶占未來信息技術(shù)制高點提供了難得的機遇。

第三，作為支持信息網(wǎng)絡(luò)泛在互聯(lián)、融合異構(gòu)及可信可管可擴等的新型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)要素，可重構(gòu)技術(shù)日益成為一個重要的研究和發(fā)展方向，但是目前可重構(gòu)技術(shù)的作用范圍和固有能力均局限于網(wǎng)絡(luò)單元層面，不能做到全局意義的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。從節(jié)點和局部意義的可重構(gòu)發(fā)展到網(wǎng)絡(luò)級別的可重構(gòu)需要機理和機制的創(chuàng)新，其中多維認知協(xié)同機理是實現(xiàn)可重構(gòu)的重要基礎(chǔ)。

第四，安全可管可控是信息網(wǎng)絡(luò)的重要設(shè)計目標，網(wǎng)絡(luò)的安全可管可控直接受制于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)在功能和結(jié)構(gòu)要素，必須在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中內(nèi)嵌網(wǎng)絡(luò)安全與管控機制。在可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系下，需要結(jié)合基礎(chǔ)互聯(lián)傳輸能力的增強及網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)，從網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的層面上探索網(wǎng)絡(luò)安全可管可控的全新形態(tài)、機理與模型。

本項目以信息網(wǎng)絡(luò)的上述挑戰(zhàn)性問題為切入點，針對未來信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)

的根本需求，凝練出如下四個擬解決的關(guān)鍵科學問題及其基本解決思路：

（1）可重構(gòu)可擴展的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)問題。業(yè)務(wù)的特征和需求通常是多樣和變化的，而網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力卻是相對有限和確定的。業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)之間這種愈發(fā)顯著的差異性成為制約網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一個顯著瓶頸。這種差異性是信息網(wǎng)絡(luò)研究與發(fā)展的永恒動力。本項目研究這種差距的成因和特性，提出“可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)”的核心思想，研究并建立面向業(yè)務(wù)需求的網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)機理、模型與方法。創(chuàng)立網(wǎng)絡(luò)元能力理論，即通過對各種業(yè)務(wù)需要提供的服務(wù)的基本網(wǎng)絡(luò)服務(wù)元素（元服務(wù)）進行聚類構(gòu)建元服務(wù)模型，通過對各種元服務(wù)需要網(wǎng)絡(luò)提供的基本網(wǎng)絡(luò)功能元素（元能力）構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)元能力模型，通過元服務(wù)與元能力的適配實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)對多種業(yè)務(wù)的普適。

（2）信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)互聯(lián)傳輸能力的強化機理與模型問題。為了解決IP網(wǎng)絡(luò)層功能單一、服務(wù)質(zhì)量難以保證、安全可信性差、可管可控可擴能力不足、移動泛在支持乏力等瓶頸性問題，在可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)核心思想指導下，將網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層的功能進行有機融合，提出“可重構(gòu)多態(tài)網(wǎng)絡(luò)層”的概念和功能模型, 直接增強基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)傳輸能力；提出新型多態(tài)尋址路由機制，通過定義網(wǎng)絡(luò)尋址路由機制的基本“微內(nèi)核”構(gòu)建基態(tài)模型，基于基態(tài)模型進行擴展的尋址路由機制構(gòu)建多態(tài)模型，從而使得網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)互聯(lián)傳輸能力得以動態(tài)增強，并且支持網(wǎng)絡(luò)的多模多態(tài)共存。

（3）業(yè)務(wù)普適的網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)機理問題。為了解決IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能較為剛性、難以支持普適業(yè)務(wù)的問題，基于元能力理論，對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能力進行組合、對網(wǎng)絡(luò)資源進行調(diào)配，通過資源和節(jié)點能力的靈活組合實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能力對業(yè)務(wù)的普適。研究網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)過程中的資源虛擬管理機制、節(jié)點能力組合機制、邏輯承載和控制管理之間的配合機制，構(gòu)建完整的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)機理和結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層面的結(jié)構(gòu)可重構(gòu)、資源自配臵、能力自調(diào)整。

（4）可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的安全可管可控問題。為了實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全管控能力的內(nèi)嵌，研究“可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)”的安全可信模型，建立針對共性安全與管控特征要求而構(gòu)造的基本安全要素和功能的總和，即安全基片。提出具有多級強度的安全基片結(jié)構(gòu)及安全管控機制，探索邏輯承載網(wǎng)間和邏輯承載網(wǎng)內(nèi)的業(yè)務(wù)隔離機制，提出多類安全需求共同依賴的基礎(chǔ)安全機制和具體結(jié)構(gòu)，建立基于證據(jù)推導的安全強度度

量，提出針對邏輯承載網(wǎng)內(nèi)用戶和終端的辨識和管控機制，通過智能的多維態(tài)勢分析解決安全行為的追蹤溯源問題。

上述四個科學問題的研究可以有效地解決現(xiàn)有信息網(wǎng)絡(luò)存在的主要弊端，將為構(gòu)建一個支持目前業(yè)務(wù)和未來新業(yè)務(wù)的不同服務(wù)質(zhì)量需求，功能靈活擴展，滿足泛在互聯(lián)、融合異構(gòu)、可信可管可擴需求，支持現(xiàn)有網(wǎng)兼容演進和適于規(guī)模應用的新型網(wǎng)絡(luò)通信信息基礎(chǔ)設(shè)施提供一種解決途徑。

2.2 主要研究內(nèi)容

2.2.1 可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)理論體系

為了從根本上突破傳統(tǒng)IP承載的能力瓶頸，解決服務(wù)適配擴展性差、信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)互聯(lián)傳輸能力弱、業(yè)務(wù)普適能力低、安全可管可控性差等問題，本項目創(chuàng)立可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)理論體系，其中包括網(wǎng)絡(luò)元能力理論、多態(tài)尋址路由機制和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)機理。網(wǎng)絡(luò)元能力構(gòu)成可重構(gòu)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系模型中核心能力增強要素的支撐理論，多態(tài)尋址路由是網(wǎng)絡(luò)動態(tài)尋址路由能力的模型，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)界

該理論體系是可描述。

圖 2.1 可重構(gòu)信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)理論體系

（1）網(wǎng)絡(luò)元能力理論

通常，業(yè)務(wù)的特征和需求是多樣和多變的，相對而言，網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力卻是有限和確定的，有效彌合這種差異性的一個可行途徑是將業(yè)務(wù)特征需求與網(wǎng)絡(luò)承載服務(wù)二者抽象成一種特定的“業(yè)務(wù)—元服務(wù)—元能力”模型，即將直接承載一種業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)分解成一組細粒度的基本網(wǎng)絡(luò)服務(wù)元素SMi，稱每一個基本網(wǎng)絡(luò)服務(wù)元素為“元服務(wù)”，每一種業(yè)務(wù)由一個元服務(wù)集合S={SMi，i=1，2，……N，N為元服務(wù)個數(shù)}提供服務(wù)，該集合是封閉的，其中的元素是有限的。全部業(yè)務(wù)對應的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)元素總和就構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的“元服務(wù)層”。進一步，每一個元服務(wù)需要

一組基本網(wǎng)絡(luò)功能元素CMj予以支撐，，稱每一基本網(wǎng)絡(luò)功能元素為一個“元能力”，支撐一個元服務(wù)的所有元能力集合為C={CMj，j=1，2，……L，L

為元能力個數(shù)}，該集合也是封閉的，其中的元素也是有限的。于是，全體元服務(wù)所對應的基本網(wǎng)絡(luò)功能元素總和就構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的“元能力層”。上述“業(yè)務(wù)—元服務(wù)—元能力”模型可用圖2.2予以表達。

圖 2.2 “業(yè)務(wù)—元服務(wù)—元能力”功能模型

該“業(yè)務(wù)—元服務(wù)—元能力”模型構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)元能力理論的核心。業(yè)務(wù)層通過相應的認知機制對網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的特性和要求進行聚類和抽象，提煉出各類業(yè)務(wù)需要的基本網(wǎng)絡(luò)服務(wù)元素。元服務(wù)層利用網(wǎng)絡(luò)元能力功能層提供的全網(wǎng)范圍內(nèi)的基本承載能力，對基本承載功能組件進行認知適配，針對多樣業(yè)務(wù)的公共承載特性和要求進行聚類從而形成元服務(wù)。元能力層表征網(wǎng)絡(luò)的元能力，它通過動態(tài)感知業(yè)務(wù)、節(jié)點資源和網(wǎng)絡(luò)資源的動態(tài)行為特征，對網(wǎng)絡(luò)提供的基礎(chǔ)傳輸能力進行聚類和組配，在全局網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)對能力和資源進行認知協(xié)調(diào)和動態(tài)調(diào)節(jié)，從而為元服務(wù)層提供全網(wǎng)范圍內(nèi)的多種基礎(chǔ)承載能力。

網(wǎng)絡(luò)元能力的兩種基本傳遞模式是分組傳遞和宏電路，它們之間的內(nèi)在邏輯結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。分組傳遞模式是支持基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳遞和網(wǎng)際互聯(lián)的原子功能要素。宏電路是一種全新的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳遞模式，它是網(wǎng)絡(luò)為一組具有共同傳輸路徑的同類業(yè)務(wù)流而動態(tài)建立的自適應型虛電路。宏電路直接表達基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳遞模式的增強，這種增強可以具體表現(xiàn)為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)在性能、安全、組播、移動性、可擴展等方面的功能擴展，使得我們可以將“從基礎(chǔ)上增強和擴展信息基礎(chǔ)傳輸能力”作為研究切入點，最終達到滿足信息通信網(wǎng)絡(luò)對多樣化業(yè)務(wù)的承載和服務(wù)、多態(tài)尋址路由、可信可管可擴展等多重應用需求的目標。

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