未来宽带网络的关键支撑技术

目　录

第1章　绪论　1

1.1　宽带互联网　1

1.1.1　互联网的历史沿革　1

1.1.2　互联网的发展现状　2

1.1.3　未来的宽带互联网络　5

1.2　互联网基础技术　7

1.2.1　OSI与TCP/IP　7

1.2.2　IPv4　9

1.2.3　IPv6　11

1.3　宽带网络　12

1.3.1　基本含义　12

1.3.2　网络体系结构　13

1.4　宽带网络的支撑技术　14

1.4.1　支撑技术总览　15

1.4.2　功能支撑技术　16

1.4.3　平台支撑技术　16

1.4.4　应用支撑技术　16

1.5　本书的组织　17

参考文献　17

第2章　物联网技术　19

2.1　引言　19

2.2　物联网的基本概念　20

2.2.1　物联网的内涵　20

2.2.2　物联网与其他网络的关系　21

2.3　物联网的基本架构　22

2.3.1　物联网的结构组成　22

2.3.2　感知层　23

2.3.3　网络层　24

2.3.4　应用层　24

2.4　射频识别　25

2.4.1　概述　25

2.4.2　RFID系统的工作原理　26

2.4.3　访问控制与防碰撞　27

2.4.4　EPC Gen-2标准简介　30

2.5　无线传感器网络　31

2.5.1　概述　32

2.5.2　传感器　33

2.5.3　媒体访问控制(MAC)　34

2.5.4　数据聚合　36

2.5.5　能量有效的通信与感知　40

2.6　物联网的未来　43

2.7　小结　44

参考文献　44

第3章　云计算的网络支撑技术　47

3.1　云计算简介　47

3.1.1　云计算的概念　47

3.1.2　云计算的特点　48

3.1.3　云计算服务模型　49

3.1.4　云计算核心技术　49

3.2　网络虚拟化　51

3.2.1　网络节点虚拟化　51

3.2.2　网络平台虚拟化　52

3.3　网络设备虚拟化　53

3.4　链路虚拟化　54

3.4.1　链路虚拟化体系结构　55

3.4.2　虚拟接口切分技术　56

3.4.3　多跳链路虚拟化技术　57

3.4.4　链路虚拟化关键技术　58

3.4.5　支持链路虚拟化的路由器转发平面结构　59

3.5　统一交换　63

3.5.1　Fibre Channel协议　63

3.5.2　InfiniBand　63

3.5.3　多协议存储网络系统　65

3.5.4　数据中心以太网　68

3.6　软件定义网络(SDN)　68

3.6.1　SDN的架构　69

3.6.2　SDN的特点　70

3.6.3　SDN的部署和应用　71

3.7　小结　71

参考文献　71

第4章　移动性的支撑技术　74

4.1　引言　74

4.2　移动性管理　75

4.2.1　移动性的定义　75

4.2.2　位置登记　77

4.2.3　越区切换　77

4.3　移动IP　81

4.3.1　基本概念　81

4.3.2　基本架构与过程　84

4.3.3　关键技术　85

4.3.4　移动IPv6　88

4.4　无缝切换　88

4.4.1　切换的基本分类　89

4.4.2　移动IP中的无缝切换　90

4.4.3　WLAN无缝切换　93

4.4.4　LTE中的切换　97

4.5　标地分离的网络　101

4.5.1　概念与意义　101

4.5.2　基本的设计理念　102

4.5.3　标识/位置分离的移动方案　103

4.5.4　移动主机协议栈的设计　103

4.5.5　主机移动后的通信流程　104

4.5.6　增强移动平滑性的机制　105

4.6　未来发展趋势　106

4.7　小结　107

参考文献　107

第5章　测量与测试技术　110

5.1　网络测量　111

5.1.1　网络测量研究的意义与分类　111

5.1.2　常用网络测量工具　113

5.1.3　研究项目　114

5.1.4　网络测量体系结构　117

5.1.5　拓扑测量　122

5.1.6　性能测量　123

5.1.7　流量测量　128

5.2　网络测试　131

5.2.1　网络测试方法　131

5.2.2　网络测试的分类　132

5.2.3　协议一致性测试　133

5.2.4　性能测试　139

5.2.5　健壮性测试　143

5.3　网络测试与测量的未来　144

5.3.1　传统测试仪向虚拟仪器发展趋势　144

5.3.2　测试序列生成技术研究趋势　144

5.3.3　网络测量体系结构的研究趋势　145

5.3.4　网络拓扑测量的研究趋势　145

参考文献　146

第6章　资源管理和优化技术　149

6.1　引言　149

6.2　QoS技术　149

6.2.1　QoS体系结构　151

6.2.2　主要的QoS控制机制　155

6.2.3　QoS的研究热点　159

6.2.4　QoS的发展趋势　161

6.3　广域网优化　162

6.3.1　传输优化技术　162

6.3.2　多路径路由　164

6.3.3　负载均衡　166

6.4　流量工程　170

6.4.1　流量工程研究热点　171

6.4.2　流量工程的支撑技术　172

6.5　应用层优化技术　177

6.5.1　应用层优化技术产生背景　177

6.5.2　应用层优化技术的本质　179

6.5.3　应用层优化的支撑技术　180

6.6　小结　187

参考文献　188

第7章　互联网态势感知　191

7.1　概述　191

7.1.1　网络态势感知概述　191

7.1.2　网络态势感知模型　193

7.1.3　网络态势知识表示　196

7.1.4　网络态势评估方法　197

7.2　网络态势感知模型　201

7.2.1　模型概述　201

7.2.2　网络态势指标体系　206

7.2.3　态势因子选择方法　207

7.3　传输态势感知技术　208

7.3.1　概述　208

7.3.2　大象流识别方法　213

7.4　网络态势评估与预测　216

7.4.1　基于粗集的态势评估技术　216

7.4.2　基于神经网络的态势预测方法　222

参考文献　224

第8章　安全技术　227

8.1　网络安全概述　227

8.1.1　安全的基本概念　227

8.1.2　网络安全威胁　228

8.1.3　网络安全防护　235

8.2　密码技术　237

8.2.1　密码技术概述　237

8.2.2　身份基加密　240

8.2.3　属性基加密　241

8.2.4　同态加密　244

8.3　认证技术　245

8.3.1　网络认证技术　245

8.3.2　生物认证技术　249

8.3.3　证书认证协商中的敏感信息保护　251

8.4　信任管理技术　252

8.4.1　信任管理概述　252

8.4.2　基于身份策略的信任　254

8.4.3　基于行为信誉的信任　255

8.5　其他安全技术　256

8.5.1　信息隐藏技术　256

8.5.2　数字取证技术　258

8.5.3　零知识证明　259

8.5.4　秘密共享　260

8.5.5　入侵检测技术　262

8.5.6　DDoS检测技术　264

参考文献　265

名词索引 　268

作者简介 　275

国家基础研究发展计划（“973”计划）和国家自然科学基金项目，“宽带中国系列”中的一本，从不同角度研究和解决了宽带网络在泛在、高速与安全等方面的挑战，全面地阐述了未来宽带网络的关键支撑技术《未来宽带网络的关键支撑技术》主要介绍未来宽带网络的关键支撑技术，这些技术将从不同角度研究和解决宽带网络在泛在、高速与安全等方面的挑战。从层次上看，这些支撑技术涵盖系统级、平台级与应用级的不同层次的需求；从视角上看，也分别从开发者、管理者与用户等不同角度考察网络的支撑技术。全书的组织如下：第1章概述网络技术的历史与基本概念，第2章介绍物联网的支撑技术，第3章介绍云计算的支撑技术，第4章讨论支持移动性的相关技术，第5章介绍网络测试与测量的技术，第6章讨论网络性能的优化技术，第7、8章分别介绍网络态势感知与安全技术。　　《未来宽带网络的关键支撑技术》可用于计算机、电子工程、通信、自动化与软件工程等相关专业的研究生与本科生教学，也可供相关领域的工程技术人员参考使用。【作者简介】王宝生 男，汉族，1970年3月出生，河北黄骅人，现任国防科技大学计算机学院网络与信息安全研究所所长，研究员，博士生导师，国家“863”专家。目前主要从事计算机网络体系结构、核心路由器设计与实现、无线网络、网络安全等方向的研究，先后参加过我国首台核心路由器和天河巨型计算机网络系统等国家重大科研项目，发表论文30多篇，获得国家科技进步二等奖2项，部委科技进步一等二等奖7项。吕绍和 国防科技大学计算机学院助理研究员，目前主持国家自然科学基金、教育部博士点基金等项目。陈琳 国防科技大学计算机学院博士，副教授，硕士生导师。陈晓梅 博士，副研究员，硕士生导师