
第三届未来网络发展大会
网络全球 决胜未来
程承旗(陈波代讲):主要汇报三个方面,第一个叫NET遇到了GEO。
地理空间回到刚才提到的地理空间是我们人类活动的物理空间,网络空间是我们人类活动的信息空间,作为人类活动两个主要的空间,网络需要跟地理位置进行一个关联和耦合,同时从PINET的架构上来上了,它需要寻址模式可,这样它的群组模式是不是可以借鉴到多模态寻址,我们围绕这个思想做了一点实践的工作。
从我们自己的考虑,因为我们一直在做地理信息,做网络应用,位置服务已经融入到网络应用的方方面面,包括物流、出行、快递、健康各个与都需要这个服务的支持。运营商都要去做定理信息的平台。这说明地理位置非常非常重要,重要到这个程度,它理应成为网络的标签,它本身是个应用层面的事,但是它重要到一定程度,理应上从应用需要上升到网络的高度。
第二个方面,不管你说产业界或者学术界一直在尝试IP,也就是我的网络的标识和地理位置进行关联,但是目前的关联方法定位精度确实比较低,设计的时候IP没有管地理位置的,网络空间和地理空间是完全没有关联的,建好了之后,IP的数据库做了很多尝试。还有一种套路,通过网络时延倒过来推断IP定位。杜克大学17恩年开发了一套地理位置系统,这个定的比较粗,大概是20公里的定位精度。
包括思科,把这个已经申请成为专利,提出了一个用网络IPv6地理全球单播地址格式,该地址分配机制的好处是所有地址都是固定的,允许站点随意更改提供商,而不需要其网络重新编号。把经纬度能不能放进去?擦是两个数值,有一个精度一个纬度,我没有办法去放。所以思科也做了一个事,跟我们今天做的理念有点相似的,先把地球划成格子,120度格子,再划成60度的格子,最后放到IPv6里面去,思科做的这个工作是一个很好的探索,但也有一些弊端,这个是一个平面框架的编码,还没有考虑立体的,未来网络应该是一个空间地海的网络,这样不符合当前和未来网络节点通讯范围的不同特点。
我给它总结成网络,包括网络应用强烈呼唤地理位置,但是现有的网络位置服务模式难以满足应用需求。
我们做了一点尝试,在12年就开始做一些尝试,尝试跟IP相结合,把GeoSOT潜入到IP里面去。
网络位置编码定义很简单,在网络中描述各类节点,终端所处空间位置的整型编码,它包括了空间的精度纬度和高层三维的坐标,最细的网络可以到1.5米。前面的网格是我们这个团队在973计划的支撑下,我们做了GeoSOT顶球空间破分模型,把50万公里的空间,把空间切分成了全球离散的格子,这些格子每个层级都可以覆盖地球。这个编码首先切第一次的时候是123,到第二层后面直接切的体块越细,它的编码会越长,这样每一个网格都有一个整型的完整的编码。
这个编码的特点,空间全域性,覆盖了空天地海全域空间,包括水下的也可以支撑。实现了编码降维和整型,三维地理空间降维为一维数组编码,三个数表达的东西通过一个整型二进制的编码就可以表达,因为我们的IP,网络的标识一定是一个一维的的表达形式,我让一个三维的东西有可能进入到一维的结构里面去。围绕我们自己做了一套编码调数的体系,这里面所有的编码把它设计成了二进制的编码。目前我们做的工作在很多的领域得到了广泛应用,应该已经发展成为了国家的标准和国家军用标准,并在公安、民口高分、民政、住建、邮政、质检行业都已列入行业编码编制规划。
有了这个编码以后我们下面要做的事,就把它放到IPV6里面去,我们在实际做的时候碰到两个小问题,如果把所有的从地球切到密集的网格,我们算了一下,按我们的方案至少需要83BT的长度,才能把这个编码装下。我们跟网络这边的研究团队探讨了IPV6里面,通过自定义字段真正可以使用的大概有72BT,还有11个BT的差距,通俗地说,IPV6如果不优化装不下,如果装到百米级的肯定一定问题没有,我们而然想着需要对编码进行压缩,能不能压到72BT,就可以放进去了。我们做了很多的优化,包括优化填充曲线,把一些不用的编码去掉。通过高维填充曲线替代尺度,再通过重置底层编码,多尺度编码,在平面维压缩了4BT,这样整个加起来缩减后编码程度是69BT,给我的空间是72BT,这样就实现了把全球的立体的米级网格编码放到IPV6里面去了。
放进去之后,我们不是最终的目的,放进去肯定是为了我们去用,我们也做了一些尝试,做了一个理想的网络,希望在域名,包括路由寻址上面做一个探索,也分析一下目前网络里面寻址、路由也有些问题,也有些短板和不足,物理上的最临近的通信的,当然跟逻辑上面并不是一致的,找到的并不是最优的。针对这个架构,地理位置编码做了一个理想的实验,按照网格1:8下来,理想网络的目标,在路由寻址的时候把表格丢掉,直接提供域名的解析,提供路由的寻址。这个事确实是我们设计了一个理想的探索实验,在现实中可能不一定完全具备这个条件,但是乌托邦的东西是我们未来的共产主义,我们可以瞄准那个方向去努力。
针对空间信息的网络信息服务,我们把域名直接用我们的编码来表示,后面加一个GOE的后缀,不需要DNS,把对应的数据放到那个节点上,通过编码解析直接访问服务器,得到我的数据,跟现在的解析相比,不再通过DNS去解析了,把这一步省掉了。
在路由方面也是做了这样的尝试,左下画的理想的网络结点,就是按照1托4、1托8一层一层的网络。所以不需要编码,可以直接根据编码的逻辑关系和空间关系,就可以找到从我的起点到目的地最近的路径,把路由方面省掉了。
这是我们针对这个路由的算法,不需要去查路由表,所有的东西直接计算出来,也做了一些对比的实验,通过这个实验,所有的解析降低了10-17%,跟网络的体量有关系。
网络跳数也做了不同层级的,包括两层三层四层五层网络的,不同数量的对比实验,随着网络层级的增加,节点个数也是随之增大的,相应的平均跳数和最大跳数也在增加,但是节点数和网络层数呈指数关系增大。
如果把它放到IPV6上面去,我们实现了网络空间和地理空间实现位置映射,可为提升网络应用效能提供支撑。在网络地址中嵌入NGC,以期提升域名解析、路由等相关性能。在数据服务过程中嵌入NGC,提升数据查询、处理、分发性能。
前面是第一阶段做的工作,去年年底跟无院士汇报了一次,觉得这个工作有点意犹未尽,基本上还是走的老路子,只不过把地理位置编码嵌到IPV6里面去,没有跳出来那个框框,根据PINET的规划,基于地理位置编码的熏制和其他的IP是在一个并列的位置。围绕这个目标,我们又做了一个设计独立的标识,把地理位置做网络的节点或者设备的标识做了一个尝试,这个工作也是刚刚起步。
目前互联网是一个中心化,所有的东西依赖主干网,过IP的独木桥,包括所有的路径,路由高度的依赖主干网,下一代的网络,应该是一个分布式的体系,多模态寻址和路由的体系,是一个多样化的标识。这样地理位置的标识是多样化标识里面的一种。这是我们的研究目标。
根据规划和理念,我们自己目前设计了一个地理标识Geo+Net。
构建地理网格网络标识,地理网络标识编码独立作为网络标识的实现形式。参考已有的架构,我们梳理了一下,因为这个工作刚刚起步,包括标识的设计生成、网格转换、位置路由、数据交换、文件存储。
标识还是为了发展后面新型选址的路由,我们对路由也进行了一些分析。这里面我就不讲了,大家也意识到目前IP的选址有很多的弊端和短板。
基于地理标识选址路由的基本理念,设计适应新型网络了地理空间标识编码,发展基于地理空间标识的网络路由寻址方法,地理标识给网络带来最大的改变,我们希望把地理位置作为先验知识。我通过距离的计算,找到一个最优的路径。按这个体系,我的目的地和起源地的位置也是一致的,可以把方位,把各种信息引入到寻址的范围。
为了使这个网络地址更加高效,就设计了新的路由算法。路由表是路由算法用来寻址的关键,路由算法根据路由表中的信息来寻找最小代价的路径,因此需要对路由进行重新优化设计。地理网络标识不仅给我们网络寻址提供了目的节点的先验知识,还提供了距离、方位等新的特征。这些新的特征是我们重新设计路由的关键。围绕这块工作,涉及到三块具体的路由表怎么考虑,路由算法怎么考虑,模态怎么考虑。应该把IP作为多模态路由里面的一种,这样是集成和发展的一种体系,我们增加地理临近节点的地理信息,路由表核心的还是提供一个数据的先验知识的支撑。路由算法是关键的,目前的网络寻址算法主要有三种算法,我们这种新的体系来说,可以把具体和方位放到新的路由表中,会产生新的算法,这样我可以把它的寻址的代价函数进行重新计算。
如果有启发优化之后,我搜索的空间,搜索的范围小很多,同时我的指向性会更强,搜索空间小了之后,搜索和效率肯定是提升了。
同时带来更多的直观好处,我可以实现路由寻址过程的专门的可视化,甚至直接把这个过程可视化,如果需要,我甚至可以直接放在上面,这是带来的一个额外的好处,可能不是我们追求的主要的目标。
因为这个工作也是刚刚起步,很多的东西也是我们一个初步的想法,很多的地方没有考虑成熟。我们也在考虑除了距离、方位这些信息之外,是不是还有些更多的特征引入到算法里面。它可以反映目的地和其他的东西,把新的知识引入进去,可以设计出更多更高效的算法和协议出来。结合更多的业务应用场景,设计出更高效的算法,根据业务的模式,是不是有更优化的路由算法和相应的协议。因为这个办法也是我们自己在摸索中,没有太多的可以借鉴的东西,也希望得到在座各位专家的指导和指点。
GeoNet为多模态智慧网络提供一种新型寻址模式,通过将网络的路由和传统的适量(音)路由相结合,可实现网络空间与现实空间位置的直接映射,提供一种新型的寻址方式。
在应用层面可以为PINet提供一种新型的数据交换模式。基于网络位置编码的新型网络结构,能够为用户、互联网服务提供商、应用服务提供商、数据拥有者和政府之间提供可扩展灵活的接口进行交互,以空间编码为纽带,连接网络用户,在虚拟的网络空间中构建网络地图,提供新型的数据交换方式。数据库跟网络原来隔了一层可以打通,提供一种新的交换模式。
我们自己也在做一点尝试,为移动自组网络提供一更高效的路由协议方式。我可以直接引导他找到最近的移动节点,提供更好的点对点的或者网络服务。
为发展基于地理位置的网络精准服务提供技术支撑。我们有这套标识之后,所有的网络节点在都是可知的,可视化的,我做区域化的管控就很简单了,把这一片区域的网络需要专门做一个业务上的管控,不用去查库表里的IP地址,直接看一下编码我就知道你是哪一个区域的,就可以做各种业务上面的设定。区域网络服务,包括广播就可以做的很精准,你在这个区域的节点就可以在这片搜,包括网络的追踪溯源。
我们的很多东西是一个初步的想法,后面的路还很长,也希望得到各位专家的指点和支持。谢谢。