论文部分内容阅读
1996年，由美国34所高校联合发起的项目——Internet2，其目的是以实现远程医疗、数字图书馆、虚拟实验室等资源共享。由于此项目由美国高校发起、政府支持、许多大型集团公司参与，其重要性已不言而喻。
Internet2（以下简称I2）虽不是下一代Internet，但由于其领先的技术及与下一代Internet的兼容性，而倍受人瞩目；尤其是在I2中实现了在Internet上所无法保证的服务质量（QoS）如：传输时延、丢包率、抖动等。
由于I2是由多所高校发起、整体布局基于现有网络，因而为了满足I2的要求（标准），首先各校需对现有的网络进行升级，然后再通过Gigapop（各组织成员间用于网络连接的、速度大于1G的路由器或交换机）连接起来。其整体结构大致可分为两部分：1、终端到校园Gigapop；2、Gigapop与Gigapop之间。其中第一部分由学校负责满足Internet的要求；第二部分由UCAID（开发高级互联网的高校联合机构）来统一管理，要求满足一定的带宽、QoS及选路规范。从当前发展状况来看，为满足I2的要求，Gigapop与Gigapop之间技术上很可能采用SONET上ATM信令来实现。
I2共有以下几部分组成：
1、应用程序；2、校园网；3、校园网相关设备；4、校园网到校园外Gigapop的连接；5、Gigapops；6、Gigapops之间的连接；7、协议。
其中协议又可分为：
A）IPv4路由协议：BGP、IDRP、OSPF、I-PNNI；B）IPv6路由协议：I-PNNI、IDRP、BGP4、OSPF、RIPng；C）ATM路由协议：PNNI；D）QoS协议：RSVP。
Internet2要求Gigapops之间的连接带宽大于500Mbps，校园到Gigapop带宽大于150MBPS，校园内主干网带宽大于500Mbps，用户独占到主干网的信道时要有10M的带宽。
QoS在I2中的实现
众所周知，在当前Internet上是基于IP的传输，其服务质量（QoS）无法保证，尽管IP头中的字段能够指明选择路径、包处理的服务优先级及类型，然而路由器对此并不进行任何处理。当前唯一既支持一般数据传输又支持实时/多媒体数据传输的技术是ATM技术。利用ATM技术，意味着或者为实时数据处理重建网络，或者用ATM代替基于IP的网络。而这两者花费都较大，因此很有必要在当前的TCP/IP网络上实现这一功能。当前制定出许多的协议，如IPv6、RSVP、RTP（实时传送协议）等，都是为了实现这一目的。然而不管如何，最根本的还是给路由器增添新的功能，让路由器处理来自Internet、基于QoS 的请求。IETF正制定一些满足这一要求的标准，如：802.1P、区分服务DiffServ。
802.1P定义了在以太网或令牌网上传送时延与优先级的标准方法，而区分服务DiffServ定义IP传送的服务等级与优先级。将802.1P、DiffServ、ATMQoS及改进后的RSVP（即RSVP+） 结合起来，可以提供端对端的QoS服务。这种服务在不改变现有的网络结构情况下，可以跨越不同的LAN或WAN。这种基于IP包的端对端QoS模型虽不如ATM完善，但却拥有ATM的许多优点,如:较高的带宽利用率、管理简单、便于记费等等。
I2所用协议之中就有这两项。除此之外，由于I2要求既能够支持IPv4，又能够支持IPv6，因而还需要其它协议的支持。当前支持IPv4、能保证QoS的协议几乎没有，而支持QoS的OSPF仍在制订，正制定的I-PNNI有望能支持保证QoS的IP传输——I-PNNI是由PNNI发展而来，目的是为了能够提供既能基于ATM又能基于IP的QoS保证。IPv6的路由协议仍在开发，制定的 I-PNNI能够支持IPv6，IDRP理论上支持IPv6，但几乎不能保证服务质量，因而必将为新的版本所替代。BGP4+、IPv6上的OSPF和RIP已经规范，但保证服务质量的OSPF协议仍在开发。那些使用IPv6的I2用户，在新的路由协议使用之前，可能采用RIPv6或静态路由。由于未来几年IPv6发展不会太快，Internet2结构整体上能保持平衡。而PNNI作为ATM域内协议，由于支持QoS，因而为以ATM为主干网的成员组织所采用。
以上从协议方面考虑，下面再来看I2在物理技术上又是如何实现的。由于I2中校园网建设主要由学校自己来管理，因而从结构上来讲，UCAID（开发高级因特网的高校联合组织）只要管理两个部分：一个是GIGAPOPS之间的连接；另一个是GIGAPOPS与校园网之间的连接，下面分别对其进行简述。
1．GIGAPOPS之间
当前NSF（美国国家科学基金会）的vBNS，由于有较好的性能，极有可能成为I2主干网主要的一部分。vBNS把Internet协议与先进ATM技术和SONET光纤传输结合起来，即用IP作数据交换协议，ATM交换机建立PVC、PVP，SONET作物理层，实现端到端的高速数据传输。当前改进后的vBNS，即vBNS+速率达到622Mbits/s，估计到本世纪末，会达到2Gbits/s。当前SONET光规范为OC-1，……，OC-256；其中OC-1带宽为51.840Mps，OC-256的带宽为13.271Gps，已能够满足I2的带宽要求。
vBNS为超高性能主干网，其建网的目的就是为了保证科研机构之间的信息传输高可靠性，而此也正是I2的要求。由于vBNS能够提供较高的带宽和保证较好的性能，因而很自然的成为I2主干网的雏形。而为了满足I2的要求，Gigapops之间同样会采用vBNS 中所用技术，即利用SONET上ATM信令技术来实现。
2．GIGAPOPS与校园网之间
由于I2成员组织所用的网络技术不一样,因而Gigapop与各成员连接所用的技术也就不同。由于考虑到ATM技术能够在不改变现有网络结构的基础上实现多种网络结构连接，即利用ATM技术能够实现Gigapop与不同的校园网连接。
在Gigapop中，主要的服务功能由IP路由结构来完成，而外部SONET/PPP、高速同步电路与ATM交换结构相连。所有的QoS支持和IP路径选择，由传送IP包的设备负责，而且此传送IP包的设备能与ATM交换结构一起建立动态QoS 或SVC，来而满足不同服务质量方面的要求。目前虽然ATM技术还不够完善，但随着技术的进一步发展，ATM技术的性能必将不断提高。但在当前对于I2中所要求部分条件已能满足,尤其是服务质量方面，如:传输时延、抖动及支持多种服务等方面。
I2的建立伴随着下一代Internet的建立，因而其所用技术亦会借鉴下一代Internet中所采用的技术。像在下一代Internet中采用的改进的路径选择算法、排队规则、丟包准则等。其中路径选择算法不仅需要根据最小时延，还需要根据其它服务质量参数；而排队规则，对于不同的流量有不同的要求；对于丟包准则，到底哪个包该丢弃、哪个包不该丢弃，都应当能够作出判断。而所有这些技术的采用，目的都是为了改善I2的性能，保证I2拥有较好的服务质量。
QoS测试平台
I2上的服务质量到底如何，如何得知，又是通过何种参数体现？为此I2中专门提供了反映服务质量的测试平台——QBone（Quality Of Service BackBone TestBed），使用户或网络管理者可以了解当前的网络性能，从而研究IP服务新的特性。QBone支持端对端的调试与测量，调试时可采用两种调试方式：积极方式和消极方式。积极方式指在网络的一端输入数据，在另一端监测；而消极测试仅在测试端进行侦听监测。测试结果用报表或图形方式表示出来。由于I2是不断发展的，因而其测试参数亦是不断增添的。当前要求测试的参数主要有：单向包丢失率、单向时延方差、路径选择信息及链接利用率等；以后或许还有扩展传送（Expedited Forwarding）、尽力传送（Best Effort）、接口丢包率、单向包时延、猝发式传送率、路径选择度量及具体应用程序度量，而所有这些参数都是反映I2的服务质量。但根据当前的技术，要完全实现这些功能还不太现实，因而还需技术的进一步发展和完善。
由于I2 是伴随着技术的发展而发展的，因而其所用技术亦就是当前最新的技术，象Qbone、I2-DSI（I2分布式存储结构）、I2-DVN（I2-数字视频网）等技术，所有这些都与I2的服务质量有关。其中一些是为了保证I2有较好的服务质量，而一些是要求I2有较好的服务质量。但不管建成后的Internet 2中服务质量到底如何，其对下一代Internet建成必将产生深远的影响。