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解读网络5.0泛在IP协议体系白皮书:破局网络发展矛盾 实现万物连接

爱云资讯    2021-09-18 17:04

现有的IP技术始于上世纪70年代,过去50年在全世界的部署与实践取得了巨大的成功,促使了全球网络互联以及应用生态的发展,然而,随着网络生产力的发展,需要有新的协议体系的出现。

9月15日,网络5.0产业和技术创新联盟峰会在北京正式召开,作为大会的又一智力成果,《网络5.0创新协议白皮书——下一代泛在全场景IP协议》(以下简称《白皮书》)正式发布,旨在通过推动协议体系的泛在性演进,使网络技术深度进入并统一支撑诸如非IP、标准IP或因环境因素受限而难以通过传统IP及其简单改进而支持的场景,并提出下一代泛在全场景 IP 协议体系(泛在IP协议:Ubiquitous IP,UIP),在提供最基本的互联互通能力的基础上,外延扩展更多的能力,供终端应用使用。

网络发展矛盾生变

随着网络生产力的发展,网络技术已经跨入专用网络及边缘网络飞速发展阶段。

此阶段的特点为消费互联网、工业互联网、物联网等异构网络共存,以及园区网、城域网等边缘网络共存,网络协议的主要设计目标是为千行百业的专用网络以及边缘网络,在内生安全可信、确定性性能保障、海量信息传输、大连接下的资源感知与管控、泛在移动性支持、网络主权管理等方面,提供差异化的性能保障,而这些新技术特征是现有协议体系在根逻辑上难以支持的。

此时,网络发展的主要矛盾已经转变为当前的网络协议无法满足千行百业专用网络以及边缘网络差异化性能需求的矛盾。

因此,需要有新的协议体系的出现,通过一个具有共性基础的,可面向多需求演进的协议框架,在满足全球万网互联的基础上,弹性的满足面向行业的专用网络差异化的需求,从而解决这一主要矛盾。

这就是新阶段网络发展的内在动力,即面向网络能力建设,以网络能力为中心,网络协议需要在最基本的互联能力基础上,具有适应各垂直行业差异化网络需求的能力,通过提供内生安全、确定性转发、多语义寻址等丰富的灵活可扩展的内生网络能力,满足各垂直行业对网络性能的需求。各种专用网络可以根据专有需求,使用定向扩展的网络协议。

打通通信场景统一语言体系

无疑,网络技术发展与应用业务需求总是相互促进的关系,新应用与新业务的接入和承载需求不断地挑战网络及协议体系的能力。

网络协议体系的持续演进应遵循“基于 IP 的优势能力而继续向前”的思路展开。通过在网络层增加多样化标识,如服务标识、算力标识、地理坐标、设备标识、用户标识等新标识体系,使网络设备可根据网络当前场景需要选择特定语义进行数据包的封装和通信流程的执行,进而潜在支持复杂异构场景的多元统一,即全部通信场景应可以通过同一个语言体系——下一代泛在全场景 IP 协议体系进行互通。

首先,灵活IP协议是泛在IP协议体系的核心。通过扩展多语义的地址结构设计和可变长的自解析报头封装,灵活IP协议可实现更智能的网络路由及功能增强,可用于支撑高动态拓扑卫星网络、IoT物联传感器网络、面向服务的网络寻址、以及工业互联网等应用场景。同时,考虑到在多个层面需要与传统IP协议的互联互通以及互操作,泛在全场景IP架构引入大量伴生协议构成灵活IP协议族,例如:支持多种寻址模式的灵活IP路由协议、使能地址配置与错误定位的泛在发现协议等。

确定性IP协议上,在未来,运营商的 IP 承载网络在承载传统 IP 基于统计复用的 BE(best-effort)流量的同时,也支持严苛(critical)数据流的确定性转发,为其提供端到端的有界时延,以及极低的丢包率。基于灵活 IP 协议可以实现确定性 IP(DIP)技术在未来网络中的端到端完备性方案。

内生安全协议上,未来网络将打破当前互联网“外挂式”的安全现状,具备完整的、内生的安全可信能力。未来网络的内生安全架构需要一套基于数字身份权限的入网、认证协议,并通过终端在数据包头携带自身的可信身份与权限标识来支持极简、高效的安全通信。

而随着网络规模的不断扩大,传统的人工管理越来越无法适应日益复杂的现网环境和运维需求。当前网络在实际部署时面临设备数多、参数复杂、协议众多、权限类多四方面问题,面向未来的千亿级连接的刚需,人工管理能力的临界点正在到来,网络自组织、自运维、自优化、自恢复的能力构建成为技术发展的大势。

此外,产业技术升级也给各垂直产业带来了组播需求新场景。但传统组播技术应用长期低于预期,如何提高组播技术的应用范围和用户体验是未来网络亟需解决的问题。

实现万网万物全连接

《白皮书》指出,在引入多样化标识之后,将网络的数字空间扩展为广义开放的地址空间。新网络数字空间中,允许使用多种标识和变长地址作为寻址依据实现多语义路由,如算力路由、服务路由、地址位置路由等,进而支持以算力网络为代表的复杂的互联互通,实现异构设备、异构网络的一体化。

因此,网络协议体系的持续演进应遵循“基于 IP 的优势能力继续向前”的思路展开,朝向多种语义、灵活扩展的方向继续发展,以提供泛在的互联互通能力。

而随着网络技术逐步深度服务于千行百业,在继承传统 IP 高生存性和高连通性基础之上,网络能力也应面向异构高动态的网络场景提供万物万网互联的灵活性,面向高精度业务和设备提供转发的确定性,面向高风险业务和服务提供内生的安全性,面向大规模复杂网络需求提供组网和运维的自组织性,面向未来富媒体普及提供对象级的高传输能力,推动网络协议体系朝向下一代泛在全场景 IP 协议方向演进。

最终,泛在IP协议体系面向不同业务提供细分的多维度服务,如对象级粒度的优化传输协议,提供可运营的跨域组播能力,提供用户可定义的网络协议格式和转发能力,提供对数字空间数字孪生的管理。在网络层实现对攻击行为的防护,保障网络服务节点的可用性,减少对上层安全策略的依赖,网络安全朝向内生化发展,泛在地支持更多场景服务,实现万网万物的全连接。

 

责任编辑: ZX4147

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