新一代互联网体系结构的研究进展分析

计算机网络发展现状和发展方向计算机网络的发展:计算机网络近年来获得了飞速的发展。

20年前，在我国很少有人接触过网络。

现在，计算机通信网络以及Internet已成为我们社会结构的一个基本组成部分。

网络被应用于工商业的各个方面，包括电子银行、电子商务、现代化的企业管理、信息服务业等都以计算机网络系统为基础。

从学校远程教育到政府日常办公乃至现在的电子社区，很多方面都离不开网络技术。

可以不夸张地说，网络在当今世界无处不在。

1997年，在美国拉斯维加斯的全球计算机技术博览会上，微软公司总裁比尔盖茨先生发表了著名的演说。

在演说中，“网络才是计算机”的精辟论点充分体现出信息社会中计算机网络的重要基础地位。

计算机网络技术的发展越来越成为当今世界高新技术发展的核心之一。

网络的发展也是一个经济上的冲击。

数据网络使个人化的远程通信成为可能，并改变了商业通信的模式。

一个完整的用于发展网络技术、网络产品和网络服务的新兴工业已经形成，计算机网络的普及性和重要性已经导致在不同岗位上对具有更多网络知识的人才的大量需求。

企业需要雇员规划、获取、安装、操作、管理那些构成计算机网络和Internet的软硬件系统。

另外，计算机编程已不再局限于个人计算机，而要求程序员设计并实现能与其他计算机上的程序通信的应用软件。

计算机网络发展的阶段划分在20世纪50年代中期，美国的半自动地面防空系统（Semi-Automatic Ground Environment，SAGE）开始了计算机技术与通信技术相结合的尝试，在SAGE系统中把远程距离的雷达和其他测控设备的信息经由线路汇集至一台IBM计算机上进行集中处理与控制。

世界上公认的、最成功的第一个远程计算机网络是在1969年，由美国高级研究计划署（Advanced Research Projects Agency，ARPA）组织研制成功的。

该网络称为ARPANET，它就是现在Internet的前身。

随着计算机网络技术的蓬勃发展，计算机网络的发展大致可划分为4个阶段。

计算机系统结构的发展前景课程：计算机系统结构学号：1006440716班级：计算机10-02班姓名：近十几年来，计算机技术得到迅猛发展和普及，使得从事各种技术工作的人员对计算机的了解普遍加深。

但由于技术层次的多面性和应用的差异性，特别是发展的迅猛和不均匀所带来的迷惑性，使人们不易看清某个方面的具体发展现状。

计算机体系结构是设计计算机应用系统的一个重要参考因素，是一个近来较受关注的话题。

根据目前计算机体系结构的发展状况来看，未来一段时间，计算机体系结构将向以下几个方向发展：一、VLIW体系VLIW指的是一种指令集设计思想与技术，它利用编译器把若干个简单的、无相互依赖的操作压缩到同一个很长的指令字中。

当超长指令字被从Cache或主存取进处理器时，可以容易地分割出各个操作，并一次性分别分派到多个独立的执行单元中并行执行。

二、单芯片多处理器体系单芯片多处理器是随着VLSI工艺水平的提高自然会想到的一个方向。

在0.25mm工艺下，单片可以集成20个21064（32kCache）；在2010年将实现的0.07mm 工艺下，单片可以集成60个21064水平的微处理器。

不远的将来，现今的SMP 系统可以完全集成在一个芯片内，其性能提高显然是诱人的。

三、多线程体系多线程技术结合了指令级现场交换和顺序调度技术，是数据流模型和冯·诺伊曼控制流模型的有机结合。

简单地说，线程是一组静态排序的指令序列，其中，当第一条指令开始执行，后续指令即开始执行而不中断。

线程作为执行调度的基本单位，多个线程可以并发（并行）执行，以达到互相隐藏延迟操作和提高并行度的效果。

网格技术有可能成为实现Petaflops的另一条途径。

网格是近年来计算机体系结构发展的一个重要方向，其基本思想是通过Internet进行资源共享和协同工作。

目前连接到Internet的计算机已经达到1亿台以上，通过互联网可能达到的聚合计算潜力是不可估量的。

国际上已经有Globus等组织为网格环境制定标准和参考实现。

新型网络体系架构相关研究作者：杨学超来源：《数字化用户》2013年第21期【摘要】文中介绍了国外以信息为中心的新一代网络体系结构的研究进展并阐述其所具备以内容为中心的典型特点；分析了新一代互联网的基本特征以，并对全文进行了总结。

【关键词】信息中心网络下一代网络一、前言据网络巨头思科的预测，到2016年互联网流量将增长至现在的四倍，在该公司最新发布的“视觉网络指数预测（2011-2016）”报告中，思科公司官方预计，仅在2016年，互联网流量将达到1.3ZB，超过了1984年到2012年间所有“互联网年”1.2ZB的全球网络流量。

该公司预计，2015年和2016年之间的全球互联网流量增长将超过330EB，几乎相当于2011年整年产生的总流量。

其中，视频是流量增长的重要来源。

目前，越来越多的用户通过笔记本和手机观看YouTube视频和流媒体电影，而这样的活动将会占用大量带宽。

思科预计，到2016年，视频将会在所有移动互联网流量中占70%，高于2011年时的约52%。

此外，到2016年，全球将有34亿互联网用户，或约占全世界人口的45%。

2011年，平均每个互联网用户每月生成11.5G流量。

到2016年，这个数字将跃至32.2G每月。

企业互联网用户的数量将会2011年的16亿增长到2016年的23亿。

这一趋势将使互联网运营商面临更大的压力。

二、以信息为中心的新型网络体系所谓的以信息为中心的网络，就是将网络中的一切数据内容都看做是可以传输的信息，实现了直接以信息互联的方式而非主机互联。

数据信息将成为网络中的核心对象，通过设计的命名机制得到一个全域唯一的标识。

数据信息依靠其名字的唯一性实现在网络全域的传输，网络系统可以根据其名字来区别和分类每一条数据信息但无法解析数据内容信息的具体含义，对数据内容的深层次挖掘则需要靠发布者与订阅者上层应用的解释。

在各种数据信息驱动下的整个网络及其终端的作用就是对所有信息的传输和缓存进行监控和管理，并及时对信息的接受者作出快速响应。

观察Industry ObservationI G I T C W 产业32DIGITCW2021.03IPv6作为下一代互联网核心协议，在应用后能够逐步取代IPv4协议。

分析IPv6设计初衷可知，目 的在于促使网络协议地址空间扩大，IPv6可以让用户获得无限的网络空间。

在地址长度方面，IPv4为32位，IPv6为128位，这也是两者的主要差异。

IPv6和IPv4进行对比，IPv6在现代网络应用中将发挥更大作用，并涉及汽车互联、建筑自动化、传感器网络、非PC 网络和端对端网络等，与人们生活各方面密切相关。

此外，IPv6比IPv4更具安全性，提升了地址空间和包头格式。

IPv6也能得到QoS 支持，具有可扩充优势，通过IPv6网络体系结构与网络改造，确保今后IPv6顺利取代IPv4。

1 I Pv6概述IPv6是“Internet Protocol Version 6”的缩写，也是下一代IP 协议，目的在于取代IPv4，在地址数量方面有了大幅度提升。

因为IPv4的缺陷主要是缺乏足够的网络地址资源，这为互联网应用与发展带来了巨大的限制。

在应用IPv6以后，能够突破网络地址资源数量不足等限制，并在多种接入设备连入互联网方面消除存在的问题。

2016年，互联网数字分配机构（IANA ）已向国际互联网工程任务组（IETF ）提出建议，在新制定的国际互联网标准中不再兼容IPv4，转变为只向IPv6提供支持。

2 I Pv6网络体系结构与网络改造方案2.1 I Pv6网络内部改造对网络改造来说，现在很少的设备能够在软件更新后实现双栈的目的，大部分情况下必须通过全新双栈设备提供支持。

若是中心设备在升级后可以双栈支持，在业务连接、方案设置方面与企业网重新建立雷同[1]。

要想支持更新，我们应注重研发新的双栈设备，让IPv4与IPv6建立内部联系，引进新的双栈设备后，将实现NAT-PT 与IPv6的正常连通。

分析现有网络结构可知，主要采取IPv4网络体系结构，为全面取代IPv4，投入的资金量较大，网络升级改造也不能对网络环境造成影响。

中国高校973首席科学家第一名清华大学15个(信息)罗毅支撑高速、大容量信息网络系统的光子集成基础研究(能源)卢强我国电力大系统灾变防治和经济运行的重大科学问题的研究(能源)姚强燃烧源可吸入颗粒物的形成与控制技术基础研究(能源)过增元(合)高效节能的关键科学问题(能源)毛宗强(合)氢能的规模制备、储运及相关燃料电池的基础研究(能源)陈昌和(合)燃煤污染防治的基础研究(信息)吴澄(合)复杂生产制造过程实时、智能控制与优化理论和方法研究(材料)南策文(合)信息功能陶瓷的若干基础问题研究，(生命)陈国强(合)基于生物信息学的药物新靶标的发现和功能研究，(生命)饶子和(合)蛋白质功能、三维结构和折叠原理研究(信息)吴建平新一代互联网体系结构理论研究(信息)雒建斌高性能电子产品设计制造精微化、数字化新原理和新方法(信息)孙家广现代设计大型应用软件的共性基础（生命）孟安明利用模式动物研究遗传性出生缺陷的发生机理（能源）陈昌和燃煤污染物干法联合脱除的基础研究第二名:北京大学14个(农业)王忆平高效生物固氮作用机理及其在农业中的应用(信息)张兴系统芯片中新器件新工艺的基础研究(信息)梅宏Internet环境下基于Agent的软件中间件理论和方法研究(生命)丁明孝细胞重大生命活动的基础与应用研究(生命)唐朝枢心脑血管疾病发病和防治的基础研究(生命)李凌松人胚胎生殖嵴干细胞的分化与组织干细胞的可塑性研究(材料)严纯华稀土功能材料的基础研究(材料)甘子钊超导科学技术(材料)刘忠范/彭练矛纳电子运算器材料的表征与性能基础研究(前沿)赵夔基于超导加速器的SASE自由电子激光的关键物理及技术问题(生命)郑晓瑛(合)中国人口出生缺陷的遗传与环境可控性研究(前沿)姜伯驹(合)核心数学的前沿问题(生命)来鲁华基因功能预测的生物信息学理论与应用(材料) 严纯华新型稀土磁、光功能材料的基础科学问题第三名: 复旦大学、华中科技大学、中国农业大学（并列,各校都有7个973首席科学家）复旦大学7人(环境)金亚秋复杂自然环境时空定量信息获取与融合处理的理论与应用(生命)杨雄里脑功能和脑重大疾病的基础研究(生命)贺福初/杨？M原人类重大疾病的蛋白质组学研究(材料)资剑人工带隙材料的物理机制、制备及其应用研究(材料)杨玉良(合)通用高分子材料高性能化的基础研究(生命)金力(合)环境化学污染物致机体损伤及其防御的基础研究（材料）杨玉良聚烯烃的多重结构及其高性能化的基础研究华中科技大学7人(生命) 魏庆义(合)环境化学污染物致机体损伤及其防御的基础研究，(生命) 马丁(合)恶性肿瘤侵袭和转移的机理及分子阻遏，(能源) 郑楚光(合)燃煤污染防治的基础研究(综合) 罗俊基于弱力测量平台的引力及相关物理规律研究(生命) 肖传国神经损伤修复和功能重建的应用基础研究（信息）丁汉数字化制造基础研究（信息）冯丹下一代互联网信息存储的组织模式和核心技术研究中国农业大学7(农业) 孙其信农作物杂种优势及其利用的分子生物学基础(农业) 王学臣作物抗逆性与水分、养分高效利用的生理及分子基础(农业) 李宁农业动物遗传育种与克隆的分子生物学基础研究(农业) 彭友良农作物重大病虫害成灾机理及调控基础的研究(农业) 巩志忠作物高效抗旱的分子生物学和遗传学基础(农业) 李德发畜禽肉品质性状形成的营养代谢与调控机理（农业）武维华作物应答高盐、低温胁迫的分子调控机理2楼第6名：北京师范大学5个(环境)刘昌明黄河流域水资源演化规律与可再生性维持机理(农业)张新时草地与农牧交错带生态系统重建机理及优化生态－生产范式(综合)李小文地球表面时空多变要素的定量遥感理论及应用(综合)杨志峰生物地球化学及环境的前沿研究(综合)方维海生命体系识别和调控过程中重要化学问题的基础研究上海第二医科大学3+1人[陈竺] 3+1 [滚动项目]+1项[附属医院不属于教育系统](生命)曹谊林组织工程的基本科学问题(生命)盛慧珍干细胞的基础研究与临床应用(生命)陈国强基于生物信息学的药物新靶标的发现和功能研究(生命)曹谊林组织工程学重要基础科学问题研究[滚动课题]----“(生命)陈竺疾病基因组学理论和技术体系的建立（瑞金医院，依托基金委）”中南大学4(材料)钟掘提高铝材质量的基础研究（材料）邱冠周微生物冶金的基础研究（材料）张新明高性能铝材与铝资源高效利用的基础研究（材料）黄伯云高性能炭/炭复合材料的基础研究浙江大学4(信息)鲍虎军虚拟现实的基础理论、算法及其实观(生命)郑树森移植器官慢性失功的免疫学应用基础研究（综合何赛灵新型人工电磁介质的理论与应用研究（农业）吴平作物高效利用氮磷养分的分子机理中国海洋大学3(环境) 翟世奎(合)中国典型河口—近海陆海相互作用及其环境效应(前沿) 耿美玉糖生物学与糖化学－特征糖链结构与功能及其调控机制（环境）吴德星中国东部好大一片陆地架海洋物理环境演变及其环境效应华东理工大学3(材料)钱旭红绿色化学农药先导结构及作用靶标的发现与研究{能源}王辅臣大规模高效气流床煤气化技术的基础研究(材料) 卢冠忠高丰度稀土元素在环境保护领域中高效、高质利用的基础研究南京工业大学3(材料)许仲梓(合)性能水泥制备和应用的基础研究(材料)徐南平面向应用过程的膜材料设计与制备基础研究(前沿)欧阳平凯生物催化和生物转化中关键问题的基础研究中国科技大学3(前沿)郭光灿量子通信与量子信息技术(环境)）范维澄火灾动力学演化与防治基础(生命)姚雪彪调控细胞增殖重要蛋白质作用网络的研究西安交通大学3(能源)刘志刚(合)新一代内燃机燃烧理论和石油燃料替代途径的研究(能源)郭烈锦利用太阳能规模制氢的基础研究（材料）卢天健超轻多孔材料和结构创新构型的多功能化基础研究南京大学2 人三项(材料)王牧光电功能晶体的结构性能、分子、微结构设计和制备过程（综合)孙义燧非线性科学中的若干前沿问题(材料)王牧光电功能晶体结构性能、分子设计、微结构设计与制备过程[滚动]华南理工大学2(能源)华贲(合)高效节能的关键科学问题(材料)曹镛(合)有机／高分子发光材料重大基础问题的研究华东师范大学2(环境)丁平兴(合，副首席)中国典型河口—近海陆海相互作用及其环境效应(生命)胡应和转基因高等动物的创建与高级脑功能分析武汉大学2(环境)李义天长江流域水沙产输及其与环境变化耦合机理研究（环境）龚健雅对地观测数据-空间信息-地学知识的转化机理上海交通大学2{生命}贺林(合)中国人口出生缺陷的遗传与环境可控性研究{生命}任秋实视觉功能修复的基础理论与关键科学问题(生命)3楼四川大学2魏于全基因治疗的应用基础研究顾忠伟组织诱导性生物医用材料的基础研究吉林大学2(综合)裘式纶(合)创造新物质的分子工程学研究(综合)崔田超高压下凝聚态物质的若干前沿问题中山大学2(信息) 许宁生新型场发射平板显示和微显示的基础研究(生命) 屈良鹄人类非编码RNA及其介导的基因表达调控太原理工大学1人2项[滚动课题](能源)谢克昌(合)煤热解、气化和高温净化过程的基础研究谢克昌气化煤气与热解煤气共制合成气的多联产应用的基础研究北京航空航天大学1人2项[ [滚动课题](信息)李未网络环境下海量信息组织与处理的理论与方法研李未海量信息的协同性和可生存性的理论与实践研究究北京理工大学1(能源)吴锋绿色二次电池新体系相关基础研究同济大学1(环境))汪品先地球圈层相互作用中的深海过程和深海记录新疆大学1(环境)潘晓玲中国西部干旱区生态环境演变与调控研究南开大学1(能源)耿新华(合)低价、长寿命新型光伏电池的基础研究天津大学1(能源)苏万华(合)新一代内燃机燃烧理论和石油燃料替代途径的基础研究东北大学1(信息)柴天佑(合)复杂生产制造过程实时、智能控制与优化理论和方法研究中国矿业大学1(环境)谢和平(合)灾害环境下重大工程安全性的基础研究南京农业大学1(农业)郑小波(合)农林危险生物入侵机理与控制基础研究华中农业大学1(农业)张启发(合)农作物资源核心种质构建、重要新基因发掘与有效利用研究国防科学技术大学1（信息）卢锡城虚拟计算环境聚合与协同机理研究中国石油大[北京] 1（能源）鲍晓军重油高效转化与优化利用的基础研究（中石油等）中国地质大学（北京）1（资源）王成善白垩纪地球表层系统重大地质事件与温室气候变化西北大学1(能源)刘池阳多种能源矿产共存成藏（矿）机理与富集分布规律北邮1(信息)任晓敏新一代通信光电子集成器件及光纤的结构工艺创新基础云南大学1(环境)何大明纵向岭谷区生态系统变化及西南跨境生态安全云南农业大学1（农业）朱有勇农业生物多样性控制病虫害和保护种质资源的原理与方法西南农业大学1（农业）夏庆友家蚕主要经济性状功能基因组与分子改良研究首都医科大学1（生命）王晓民神经变性病的机制和防治的基础研究第三军医大学1（生命）蒋建新严重创伤救治与损伤组织修复的基础研究第四军医大学1（生命）陈军脑功能的动态平衡调控各领域分布：“973计划”项目课题验收会围绕落实《规划纲要》，“十一五”期间，973计划将围绕农业、能源、信息、资源环境、人口与健康、材料、综合交叉和重要科学前沿等领域，解决国家重大战略需求领域的关键科学问题，组织实施重大科学研究计划。