ICN:SDN后的下一个热潮

编者按:SDN和NFV已逐渐歩入正轨,而继SDN的后浪就是ICN。ICN打破以主机为中心的连接方式,变成以信息为中心的模式,建立一个更加安全、可扩展、灵活的网络。但是ICN只是成为未来网络体系的方向之一,是否能够主流方向还得拭目以待。

SDN(软件定义网络)和NFV(网络功能虚拟化)正迅速成为主流的网络技术,许多国际运营商都参与了SDN和NFV的评估与试用,据OVUM预计,在2015年这样的尝试会继续增加。未来,SDN和NFV将改变服务供应商行业,包括网络如何设计和运营、服务如何交付与出售。虽然目前这些技术探索还处于初期阶段,但考虑网络的下一步发展,并非为时尚早。

未来网络体系结构的演变方向之一是以信息为中心的网络(ICN,information-centric networking)。ICN打破了TCP/IP以主机为中心的连接模式,变成以信息(或内容)为中心的模式。通过ICN,数据将与物理位置相独立,ICN网络中的任何节点都可以作为内容生产者生成内容。作为一项正在研究的技术,目前ICN技术并没有明确的定义,但这些ICN研究有一些共同目标:提供更高效的网络架构促使内容分发到用户,提高网络的安全性,解决网络大规模可扩展性,并简化分布式应用的创建。

第四代网络研究正在继续 第一代网络技术的建立主要为承载语音业务,这些电路交换网络建立了专用的点对点连接。为进行数据连接,基于分布式控制协议,互联网带来了新的互联网协议(IP)的数据网络模型,即第二代网络技术。为支持网络的扩展,无类别域间路由(CIDR)诞生了,它减缓了路由表的增长,延长了IPv4的寿命;迁移到IPv6,可承担由物联网(IOT)引发的大规模连接设备数量增长压力。这个才刚刚开始的第三代网络,重点是SDN和NFV物理网络设备的虚拟化和抽象化:SDN通过将数据包的转发逻辑转移到虚拟集中控制器的一个抽象软件层,带来了一个更加集中的网络架构;NFV促使网络功能从专有物理网络元素,转变成虚拟机中的虚拟化元素。

新的第四代网络则很可能改变过去25年的互联网络的基础模式。信息中心网络(ICN)已经成为了未来互联网架构的有力候选。以往在TCP/IP协议中,客户机必须首先确定一个可以提供内容的服务器IP地址,ICN打破了这种以主机为中心的模式,端到端的连接和基于内容分发架构的惟一命名数据替换了传统方式,能建立一个更加安全、可扩展、灵活的网络,并支持位置透明性、流动性和间歇性连接。

ICN研究小组(ICNRG)由互联网研究任务组(IRTF)在2012年成立,是一个供研究人员利用ICN概念合作解决互联网问题的论坛。许多正在进行的ICN的研究项目获得了全球学术界和行业组织的支持,并具有不同的架构模式,其中最有名的便是“命名数据网络”(NDN,Named Data Networking)项目。2014年9月,美国、韩国、中国、瑞士、法国、日本的各大高校,以及包括阿尔卡特朗讯、思科、华为、英特尔、松下和Verisign在内的商业机构共同成立了NDN联盟。

ICN:未来互联网演进方向之一 命名数据(为一种发布/订阅模式)和带名称的路由组成了ICN网络。ICN网络使用命名数据运行,其内容的请求来自一个具有惟一名字的发布者,而不是IP主机地址。同时对数据的命名格式是不确定的,命名数据可以识别任何数据,包括文本、视频、指令,以及一个网络端点。IP网络可转发任何接入网络的通信,数据包的安全性通常是基于固定端点的保障和通过网络层上的网络协议(例如IPSec)的分组路径保护。ICN不依赖安全通道,在一个ICN网络中,所有命名数据都由提供者加密保护,请求者均可以通过签名验证内容,而无论其来源。原则上,ICN允许用户按名称查找数据,而不是识别和连接到特定物理主机检索数据。ICN工作模式为发布/订阅模式,用户提出内容要求,而发布者将内容发布接入网络,其内容按名称发布与订阅,提供者和请求者并不需要知道对方的网络位置。

在ICN网络中,订阅用户发送命名数据请求到网络,路由器根据名称而不是IP地址转发请求。ICN路由器通过这个名字来匹配数据请求与数据发布源,网络中所有数据请求的节点都可以代表发布者提供内容,同时扮演内容分发网络(CDN)的功能。如果ICN路由器接收到多个请求对应同一名称,那么只需要转发一个并缓存命名数据,然后将命名数据返回给所有请求者,因为命名数据在网络中与物理位置相独立,数据的高速缓存与复制可以更容易地支持广播、多播,以及网络的存储和转发。

ICN技术的发展还处于研究阶段,美国国家科学基金会的未来互联网体系结构项目组、欧盟第七框架计划资助了许多项目,每个研究项目都采取了不同方法开发采用ICN概念的网络体系结构的框架。目前正在进行的研究包括ICN命名体系发展、扩展路由方案、网络指标、应用协议设计,以及网络拥塞、QoS和缓存策略,安全与隐私、商业、法律和监管框架等。

ICN网络可以单独作为TCP/IP的替换方案来部署,而这需要一个完整的网络重建,或作为IP网络的顶层覆盖。顶层覆盖可能是最终过渡到ICN商业部署的关键方式,这种叠加方法的优点在于,能以增量方式部署ICN技术的能力。

原文发布于微信公众号 - SDNLAB(SDNLAB)

原文发表时间:2015-03-11

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