目前世界上一共有4种通信方式,前三种都是西方人发明的,分别是电脑、电话以及IP分组交换。第四种通信方法是IP分组交换和虚拟电路的混合方法(TCP/IP/M),是中国十进制网络标准工作组的专家提出的未来网络通信方法。前3种通信方法都是先通信后验证,因此是一种本质上不安全的通信方法;面对中国提出的先验证后通信的通信方法,设计了一种新的安全通信方式,解决了未来网络安全通信关键技术问题。
未来网络概述
根据现有TCP/IP的缺点,提出了未来网络(Future Network)IPV9系统设计,在不影响现有四层/网络传输的前提下用三层结构直接传输电话和有线电视数据,建立链路后直到传输完成后才撒除链接的全新传输理论,在该系统框架下,完成了系统整体设计,并对系统根服务器系统进行设计实现。
TCP/IP/M是从网络底层结构上来解决三网融合引起的高质量的实时多媒体通信问题,从而给未来网络提供一个流畅、绿色环保的网络环境。新的网络模型(TCP/IP/M)有助于实现未来网络的远大理想。
网络模型是通信网络的根本,所有硬件和软件的网络通信都依赖它。网络模型的设计可以从根本上改变网络结构,可以弥补原有网络体系的不足,并能满足未来网络新的需求。考虑到对原有网络的兼容性,新的网络模型需要兼容现 有的TCP/IP四层模型,同时能提供更好的技术体系来实现未来网络。
未来的网络必须产生出一个全新的网络架构。该架构描述了未来网络模型的规划,包括概述、三层/四层模型、同步时间差异、ARP、TCP/IP/M协议簇。这与ISO/IECJTC1/SC6 WG7 TR.FNPSR“未来网络:问题陈述和要求”是一致的。一个新的设计需要进行彻底分析、充分理解需求、精心策划和整体协调。
未来网络的基础概念
未来网络框架中用到了下列术语和定义。
1.电路(Circuit)
“电路”是几个组件通过导线互相连接,也可以称为“网络”。更特定地,电路是可以形成闭合回路的网络。在电路里,任意组件都可以以“支路”来代表,任意两条或两条支路相交处的任何一点称为“节点”。
2.模拟电路
自然界会产生连续性物理自然量,将连续性物理自然量转换为连续性电信号,运算连续性电信号的电路即称为模拟电路。
3.数字电路
数字电路又称逻辑电路,是一种将连续性的电信号转换为不连续性定量电信号,并对不连续性定量电信号进行运算的电路。在数字电路中,信号为不连续且定量化的电压状态。多数采用布尔代数逻辑电路对定量信号进行处理。典型的数字电路包括振荡器、寄存器、加法器、减法器等。
4. 虚电路(Virtual Circuit)
虚电路是在分组交换散列网络上的两个或多个端点间的链路。它在两个端点间提供临时或专用的面向连接的会话。它的固有特点是:有一条通过多路径网络的预定路径。提前定义好一条路径,可以改进性能,并且消除了帧和分组对报头的需求,从而提高了吞吐率。从技术上看,可以通过分组交换网络的物理路径进行改变,以避免拥塞和实效线路,但是两个端系统要保持一条连接,并根据需要路径改变路径描述。
5.永久性虚电路(Permanent Virtual Circuit)
在用户主机之间建立虚拟的逻辑连接,并且保证在其上传送信息包的正确性和顺序性,通信前后要进行虚电路的建立和拆除。永久虚电路是一种在网络初始化时建立的虚电路,并且该虚电路一直保持,是一种提前定义好的,基本上不需要任何建立时间的连接。
6. 交换型虚电路(Switched Virtual Circuit,SVC)
交换型虚电路是一种临时性连接。这些连接只持续所需的时间,并且在会话时提供的分组交换服务允许用户根据自己的需要动态定义SVC。
7. 虚实电路(Virtual Real Circuit)
一种通过同步时间差异从统计复合时分电路分离出多个时分电路的虚电路。
8.未来网络缩略语
FN:未来网络(Future Network)。
IMP:互联网混合协议(Internet Mixed Protocol)。
IP:网际协议(Internet Protocol)。
MAC地址:媒体存取控制位地址(Media Access Control Address),也叫网卡的物理地址。
TCP:传输控制协议(Transmission Control Protocol)。
UDP:用户数据报协议(User Datagram Protocol)。
SNMP:简单网络管理协议(Simple Network Management Protocol)SMTP:简单邮件传输协议(Simple Mail Transfer Protocol)。
FTP:文件传输协议(File Transfer Protocol)。
RPC:远程过程调用协议(Remote Procedure Call Protocol)。
ICMP:互联网控制报文协议(Internet Control Message Protocol)。
ARP:地址解析协议(Address Resolution Protocol)。
RARP:反向地址转换协议(Reverse Address Resolution Protocol)。FDDI:光纤分布式数据接口(Fiber Distributed Data Interface)。
ATM:异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode)。
TCP/IP:传输控制协议/网际协议,又称网络通信协议(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)。
OSI:开放式系统互连(Open System Interconnect)。
QoS:服务质量(Quality of Service)。
M:混合协议(Mixed Protocol)。
TCP/IP/M体系结构
TCP/IP/M是未来网络模型架构,其保留了现有互联网的四层网络模型,同时又推出了新的三层网络模型。在未来网络中,TCP/IP/M可以利用四层模型实现常规数据的快速传输,也可以利用三层模型实现语音、视频、广播等的流畅通信,以满足不同的需要。
四层的分组交换的协议结构和现有TCP/IP相似,但基于三层的虚拟电路交换和TCP/IP有本质不同。三层结构先建立复合时分虚电路,通过同步时间差异,为不同的时分电路预留好预定的带宽,同时所传输的数据为面向连接的、可靠的,可实现不间断信息流。数据传输不是现有的分组交换,实质为电路传输,故称之为虚实电路。它是一个根据实际需求预建的传输电路通道,带宽独占且是固定的,不需要现有体系中的QoS来保证数据流的性能达到一定的水准。如在线观看电影,可根据预定的带宽,无缝传输,省略了将电影分解成多个小包、组装数据、达到一定缓冲再播放的过程。三层/四层混合网络架构的设计彻底解决了语音质量、传输内容与带宽分配、分组传输与电路传输、路由选择的互容问题。其具体工作原理如图3.5所示。
基本结构
目前的通信方式主要包括电路传输和分组传输,而分组传输主要是TCP/IP,简称IP。未来网络将会涉及数据传输和视频广播及语言通话和融合的问题,未来网络用三层架构的虚实电路与IP传输的四层架构的融合体系解决此问题,即三层架构用于视频广播及语言通话,而IP数据传输仍采用四层架构,如图3.6所示。
图3.6 未来网络模型
网络模型具有如下特征:
独特的双模网络层次结构,包括现有的互联网四层模型和新的三层模型。
将互联网数据的时分传输通过时间节点的错开形成复合时分差异,从而形成复合时分中的多通道虚电路,解决了同一时分电路的多层传输难题,可以实现在同一链路中按需分别传输分组包和电路数据,实现语音质量、传输内容与带宽分配、分组传输与电路传输、路由选择的内容在同一链路中通过时间差异实现分别传输的目的。
虚实电路概念的提出,彻底解决了现有的视频、语音通信的难题。该架构向下兼容,未来网络和原有网络能互联互通,能从原有网络平稳过渡到未来网络。复合时分差异电路传输结合了电路和分组交换的优点,从而适应未来网络高速、稳定、节能、环保的需求。