典型网络体系结构的比较分析

1、互联网的体系结构

　　（1）需求变化：互联网最早是为了军事和科研而产生的，其目的是在传输链路不可靠的情况下，通过网络的自组织特性（后来的路由协议），实现网络的端到端可达，从而支持文件传输等非盈利性应用。现在互联网体系结构形成时的技术条件和应用需求已经发生了很大变化。最初的互联网设计出现在30年以前，那时个人电脑和局域网络尚未出现，光纤技术也尚在实验室内，跨国的商用链路只有50kbit/s，用户是少数精英，而且只能使用文本界面。如今终端智能越来越高、应用面向普通大众、传输链路已经达到T级，而且接入手段多样。技术条件和应用需求的变化势必要求互联网的体系结构也相应进行调整，但是遗憾的是，互联网的体系结构自从确立到现在没有发生根本性的变化，针对出现的不同需求，采用了渐进性的修补策略，一些功能和技术在原有体系结构上进行堆积，从而使得原本十分简洁清晰的网络结构变得越来越复杂，尤其是在NAT等MIDDLEBOX技术、IPv4/6技术出现以后，在对服务质量、网络安全、可运营可管理等方面的需求不断迫切的情况下，传统互联网的网络结构也面临深度调整甚至变革的问题。

　　（2）结构模型：传统互联网在网络结构方面采用"云图模型"，网络简单的分为核心和边缘。整个网络是扁平的，所有网元基本处于同一层次。这种模式对于网络的扩展性和灵活性有很大好处，但是同时也带来了一些问题，如网络功能的增加需要所有网元的配合，这在最早的路由协议实现中得到反应，路由协议的升级需要所有路由器均要同时升级，而这在一个扁平化的网络中是不现实的。针对这些问题，后来提出了网络区域的概念，通过划分区域实现内部路由协议和外部路由协议的区别，从而使得不同区域的路由协议可以分别升级，减少了网络之间的耦合性。

　　（3）功能分布：互联网采用了"层次化"的功能模型，通过功能层次的划分来实现功能的聚集和模块化，上下层之间通过标准定义的服务接口来实现服务和被服务的关系。这种层次化的模型简化了网络设计，同时也给网络实现提供了较大的自由度，只要保证功能接口不变，层次内、模块内的功能可以自由调整。

　　（4）传输模式：互联网采用了分组交换方式，分组交换方式可以很好地支持多路统计复用，提高网络带宽的利用率。在互联网中采用的是不定长的分组，这在提供了业务数据封装的灵活性和封装效率的同时也给网元对分组的处理增加了难度，使得一些功能不能通过硬件来实现。

　　（5）编址与命名：互联网中网元是采用全局命名规则的（当然其中保留了私有地址空间），这是实现网络端到端透明性的基本需求。另外，互联网中网络标识和身份标识是合一的，即IP地址既表示网络位置也表示用户在网络中身份，这种限定性使得互联网对于移动性支持能力先天不足，尽管目前出现了一些解决移动性的方案，如Mobile IP和动态DNS等，但是实现起来难度较大，这种实现的不便是由互联网的编址与命名方式所决定的。

　　（6）寻址与路由：互联网的寻址和路由方式是和网络的扁平化、编址的全局化和网络的自组织性来决定的。由于在路由协议设计之处，网络传输链路是不可靠的，因此要求网络能够在出现局部故障的时候，智能的发现新的通路实现网络的可达性，从而使得网络表现出自组织的智能。这种网络自组织特性对寻址性能是有影响的。现在网络环境已经发生了很大变化，传输链路的故障率很低，网络通路自组织特性和寻路性能之间需要权衡。在未来网络中是否采用这种全局寻址、通路自组织技术是值得深入研究的，而寻址和路由方式是决定未来网络体系结构的核心要素之一。

　　（7）服务质量保证方式：传统互联网是不提供服务质量保证的，或者说只提供"尽力而为"的服务质量保证方式。由于目前一些实时性业务的开展对互联网服务质量提出更高的要求，因此在互联网上实现服务质量保证是非常困难的，这是由互联网对业务数据的"无记忆传输"特性所决定的，传统互联网希望网络中保存的状态越少越好，网络逻辑越简单越好，业务数据是透明传输的，网络基本不保存和业务数据相关的信息（路由信息除外）。互联网服务质量保证的实现需要对互联网的核心理念进行修改、究竟怎样修改、如何保证后向兼容性和互联网的简单特性、如何在简单性和服务质量保证之间找到平衡点等问题均是未来网络体系结构中的研究重点。

（8）网络安全性：网络的端到端透明原则是互联网的核心理念之一。网络终端可以访问网络中的任何一个网元或者其它网络终端，这种特性对于保证互联网的通达性有着重要的作用，但是对于网络安全有较