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三、国外下一代计算机互联网研究情况

　　超高速的光通信技术、高速无线通信技术、光计算和生物计算技术的研究进展会使计算机互联网络技术在未来10年内产生新的飞跃，从而导致目前的网络环境和应用方式发生巨大变化，朝向"更大、更快、更安全、更及时、更方便"的方向发展。信息社会和正在逐渐形成的全球化知识经济形态对计算机互联网络提出了新的要求，需要人们对计算机网络的功能结构作出全新的思考，构造出新的高速计算机互联网络功能模型、协议体系结构，和一系列新型的关键协议和单元技术理论。这种新一代的高速计算机网络体系结构应不存在安全缺陷，具有主动性、适应性、可扩展性、和服务的可集成性等特征。这些新的高速计算机互联网络理论和方法将突破传统理论的限制，可处理在规模和复杂性发生量级变化时的网络信息交换问题和网络安全问题。这将改变目前对现有互联网络体系结构不断进行修修补补的被动状态，为未来计算机互联网络在安全性、实时性、可管理性、可用性等方面的要求提供研究基础。

　　美国从1996年开始进行下一代高速互联网络及其关键技术研究。美国国家科学基金会设立了"下一代Internet"研究计划NGI"，支持大学和科研单位开始建立了高速网络试验床vBNS (Very High Speed Backbone Network Service)，进行高速计算机网络及其应用的研究。1998年美国100多所大学联合成立UCAID (University Corporation for Advanced Internet Development)，从事的Internet2研究计划。UCAID建设了另一个独立的高速网络试验床Abilene，并于1999年1月开始提供服务。

　　美国政府的"下一代Internet"研究计划NGI和美国UCAID从事的Internet2研究计划，都是在这个高速计算机试验网上开展下一代高速计算机网络及其典型应用的研究，构造一个全新概念的新一代计算机互连网络，为美国的教育和科研提供世界最先进的信息基础设施，并保持美国在高速计算机网络及其应用领域的技术优势，从而保证下一世纪美国在科学和经济领域的竞争力。英、德、法、日、加等发达国家目前除了拥有政府投资建设和运行的大规模教育和科研网络以外，也都建立了研究高速计算机网络及其典型应用技术的高速网试验床。由此可见，在政府支持下，由大学和科研单位负责建设和运行高速网络试验床，是发达国家开展高速计算机网络及其典型应用研究的基本模式。

　　近年来，下一代互联网络的技术发展很快，主要表现在以下几个方面：

　　(1) 目前，TCP/IP网络协议体系结构在Internet上已获得极大的成功。近年来，随着Internet电话、Internet会议系统、Internet视频广播，无线Internet等技术的日趋成熟和在Internet上的广泛应用，人们已经越来越清楚地认识到，未来高速计算机网络将会采用TCP/IP协议体系结构。因此，目前高速计算机网络技术的研究焦点集中在IP协议下的网络互连技术上。千兆位Ethernet，IP over SDH/SONET, IP over WDM/DWDM等高速计算机网络互连技术已成为研究的热点，有些已经形成产品，并开始投入使用。

　　(2) 光通信已经得到长足发展。波分复用技术WDM和密集波分复用技术DWDM的出现，使光传输的速度大大加快。另外，全光网络的研究也引起人们的极大兴趣。目前光通信已经可以达到160 X 10G的带宽水平，这足以支持吉比特乃至太比特网络传输的需求。

　　(3) 以前，用软件实现计算机网络路由器中的路由功能是影响其性能的主要因素。第三层交换技术的发展使高速路由不再成为网络互连的瓶颈。第三层交换的本质是在以前用软件实现的路由器中大量采用计算机并行处理技术和ASIC芯片技术，实现高速路由协议，使路由器在完全实现传统功能，继续保证网络传输灵活性的同时显著地提高包转发速率，使路由器性能大大提高。最近，主要用在广域主干网的高速交换式路由器（Switch Router）的吞吐量已经达到100Mpps以上；主要用在城域或局域网络的高速路由交换机（Routing Switch）的吞吐量已经达到200Mpps以上。

　　(4) 千兆位Ethernet网技术日趋成熟，其工业标准已经形成，相应的产品已经陆续问世。在局域计算机领域里，它已经构成对ATM技术的极大威胁。在广域计算机网络领域里，已经实现了几十公里以上的点到点高速传输，完全有可能与IP over SDN/SONET进行技术竞争。

　　(5) 产业界采用的协议和技术规范与国际标准接近统一。产业界最近推出的高速路由/交换产品一般都严格遵从国际标准和技术规范。对于尚未达成标准的也都遵从Internet协议标准。这就基本保证了现在各种高速计算机网络产品之间的良好互操作性。

　　(6) 目前，计算机网络仍然存在许多基础理论问题没有解决。例如：网络传输服务质量QoS的控制；网络路由的优化；网络组播的功能机制及其协议；网络的可靠性和安全性问题；网络的行为和管理问题；网络的计费模型问题等等。

　　(7) 基于高速计算机网络环境的新的网络计算应用研究给人们带来广阔的研究机会，例如：远程高速计算理论、复杂大系统的控制和管理、高速协同工作理论、远程教育、虚拟科学试验和实验室、远程高速虚拟环境等等。

　　NGI和Internet2研究计划均分成三个部分：高速计算机网络技术，网络支撑软件和重大应用的研究。它们分别又称为：基础设施、服务和应用。其分层结构和相互关系如图1所示。

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