第10章 下一代因特网

10-1 NGI和NGN各表示什么意思？它们的主要区别是什么？

答：NGN（Next Generation Internet）:即下一代英特网；NGI（Next Generation Network）:即下一代电信网。

主要区别：如表一所示 ：

    表1  NGN与NGI的主要区别

  由此可见，NGN希望业务提供者可以为用户(信息消费者)提供更好的融和业务，而NGI则希望为广大用户(不区分信息提供者和信息消费者)提供一个更好的创新平台。互联网与传统电信网在目标、设计原理、业务与应用、技术、市场、驱动力等方面的差异巨大，因此应采用与传统电信网不同的技术、管理和政策手段来看待和处理互联网所面临的问题。

10-2 建议的IPv6协议没有首部检验和。这样做的优缺点是什么？

答：优点：对首部的处理更简单。数据链路层已经将有差错的帧丢弃了，因此网络层可省去这一步骤；缺点：可能遇到数据链路层检测不出来的差错。

10-3 在IPv4首部中有一个“协议”字段，但在IPv6的固定首部中确没有。这是为什么？

答：在IP数据报传送的路径上的所有路由器都不需要这一字段的信息。只有目的主机才需要协议字段。在IPv6使用“下一个首部”字段完成IPv4中的“协议”字段的功能。

10-4 当使用IPv6时，ARP协议是否需要改变？如果需要改变，那么应当进行概念性的改变还是技术性的改变？

答：从概念上讲没有改变，但因IPv6地址长度增大了，所以相应的字段都需要增大。

10-5 IPv6只允许在原点进行分片。这样做有什么好处？

答：分片与重装是非常耗时的操作.IPV6把这一功能从路由器中删除,并移到网络边缘的主机中,就可以大大的加快网络中IP数据的转发速度.

10-6 设每隔1微微秒就分配出100万个IPv6地址。试计算大约要用多少年才能将IPv6地址空间全部用光。可以和宇宙的年龄（大约有100亿年）进行比较。

答：IPv6的地址重建共有2的128次方个地址,或3.4×10的38次方.1秒种分配10的18次方个地址,可分配1.08×10的13次方年.大约是宇宙年龄的1000倍.地址空间的利用不会是均匀的.但即使只利用那个整个地址空间的1/1000,那也是不可能那个用完的.

10-7 试把以下的IPv6地址用零压缩方法写成简洁形式：

（1）0000:0000:F53:6382:AB00:67DB:BB27:7332

（2）0000:0000:0000:0000:0000:0000:004D:ABCD

（3）0000:0000:0000:AF36:7328:0000:87AA:0398

（4）2819:00AF:0000:0000:0000:0035:0CB2:B271

答：(1) ::F53:6382:AB00:67DB:BB27:7332   (2)::4D:ABCD  (3)::AF36:7328:0:87AA:398  (4)2819:AF::35:CB2:B271

10-8 试把以下的IPv6地址用零压缩方法写成简洁形式：

（1）0::0 (2)0:AA::0 (3)0:1234:3 (4)123::1:2

答：(1)0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000

(2)0000:00AA:0000:0000:0000:0000:0000:0000   (3)0000:1234:0000:0000:0000:0000:0000:0003   (4)0123:0000:0000:0000:0000:0000:0001:0002

10-9 以下的每一个地址属于哪一种类型？（1）FE80::12 (2)FEC0::24A2 (3)FF02::0 (4)0::01

答：（1）本地链路单播地址 （2）IETF保留 （3）多播地址 （4）环回地址

10-10从IPv4过渡到IPv6的方法有哪些？

答：如何完成从IPv4到IPv6的转换是IPv6发展需要解决的第一个问题。现有的几乎每个网络及其连接设备都支持IPv4，因此要想一夜间就完成从IPv4到IPv6的转换是不切实际的。IPv6必须能够支持和处理IPv4体系的遗留问题。可以预见，IPv4向IPv6的过渡需要相当长的时间才能完成。目前，IETF已经成立了专门的工作组，研究IPv4到IPv6的转换问题，并且已提出了很多方案，主要包括以下几个类型：

1. 双协议栈技术

IPv6和IPv4是功能相近的网络层协议，两者都基于相同的物理平台，而且加载于其上的传输层协议TCP和UDP又没有任何区别。由图1所示的协议栈结构可以看出，如果一台主机同时支持IPv6和IPv4两种协议，那么该主机既能与支持IPv4协议的主机通信，又能与支持IPv6协议的主机通信，这就是双协议栈技术的工作机理。

图1 IPv4/v6双协议栈的协议结构

图2示出了通过双协议栈的通信方式，图中的双协议主机可以分别和IPv6主机及IPv4主机互通。

2. 隧道技术

随着IPv6网络的发展，出现了许多局部的IPv6网络，但是这些IPv6网络需要通过IPv4骨干网络相连。将这些孤立的“IPv6岛”相互联通必须使用隧道技术。利用隧道技术可以通过现有的运行IPv4协议的Internet骨干网络（即隧道）将局部的IPv6网络连接起来，因而是IPv4向IPv6过渡的初期最易于采用的技术。　

路由器将IPv6的数据分组封装入IPv4，IPv4分组的源地址和目的地址分别是隧道入口和出口的IPv4地址。在隧道的出口处，再将IPv6分组取出转发给目的站点。隧道技术只要求在隧道的入口和出口处进行修改，对其他部分没有要求，因而非常容易实现。但是隧道技术不能实现IPv4主机与IPv6主机的直接通信。　

3. 网络地址转换/协议转换技术

网络地址转换/协议转换技术NAT-PT(Network Address Translation - Protocol Translation)通过与SIIT协议转换和传统的IPv4下的动态地址翻译（NAT）以及适当的应用层网关（ALG）相结合，实现了只安装了IPv6的主机和只安装了IPv4机器的大部分应用的相互通信。

10-11多协议标记交换MPLS的工作原理是怎样的？它有哪些主要的功能？

答：MPLS的工作原理 ：MPLS是基于标记的IP路由选择方法。这些标记可以被用来代表逐跳式或者显式路由，并指明服务质量（QoS）、虚拟专网以及影响一种特定类型的流量（或一个特殊用户的流量）在网络上的传输方式等各类信息。MPLS采用简化了的技术，来完成第三层和第二层的转换。它可以提供每个IP数据包一个标记，将之与IP数据包封装于新的MPLS数据包，由此决定IP数据包的传输路径以及优先顺序，而与MPLS兼容的路由器会在将IP数据包按相应路径转发之前仅读取该MPLS数据包的包头标记，无须再去读取每个IP数据包中的IP地址位等信息，因此数据包的交换转发速度大大加快。

　　目前的路由协议都是在一个指定源和目的地之间选择最短路径，而不论该路径的带宽、载荷等链路状态，对于缺乏安全保障的链路也没有一种显式方法来绕过它。利用显式路由选择，就可以灵活选择一条低延迟、安全的路径来传输数据。

　　MPLS协议实现了第三层的路由到第二层的交换的转换。MPLS可以使用各种第二层协议。MPLS工作组到目前为止已经把在帧中继、ATM和PPP链路以及IEEE802．3局域网上使用的标记实现了标准化。MPLS在帧中继和ATM上运行的一个好处是它为这些面向连接的技术带来了IP的任意连通性。目前MPLS的主要发展方向是在ATM方面。这主要是因为ATM具有很强的流量管理功能，能提供QoS方面的服务，ATM和MPLS技术的结合能充分发挥在流量管理和QoS方面的作用。标记是用于转发数据包的报头，报头的格式则取决于网络特性。在路由器网络中，标记是单独的32位报头；在ATM中，标记置于虚电路标识符／虚通道标识符（VCI／VPI）信元报头中。对于MPLS可扩展性非常关键的一点是标记只在通信的两个设备之间有意义。在网络核心，路由器／交换机只解读标记并不去解析IP数据包。    　IP包进入网络核心时，边界路由器给它分配一个标记。自此，MPLS设备就会自始至终查看这些标记信息，将这些有标记的包交换至其目的地。由于路由处理减少，网络的等待时间也就随之缩短，而可伸缩性却有所增加。MPLS数据包的服务质量类型可以由MPLS边界路由器根据IP包的各种参数来确定，如IP的源地址、目的地址、端口号、TOS值等参数。

　　对于到达同一目的地的IP包，可根据其TOS值的要求来建立不同的转发路径，以达到其对传输质量的要求。同时，通过对特殊路由的管理，还能有效地解决网络中的负载均衡和拥塞问题。当网络中出现拥塞时，MPLS可实时建立新的转发路由来分散流量以缓解网络拥塞。

10-12试讨论在MPLS域中的三种流的聚合程度：（1）所有的IP数据报都是流向同一个主机；（2）所有的IP数据报都流经同一个出口LSR；（3）所有的IP数据报都具有同样的CIDR地址。

答：（1）聚合粒度细；（2）聚合力度稍微粗些 ，出口LSR要检查每个分组的首部，以便将其分配到合适的终点；（3）这是最粗的聚合粒度，许多网络中的流都将聚合为同一个流，而这种聚合路径通常都在MPLS的主干网中。

10-13什么叫显示路由选择？它和通常在因特网中使用的路由选择有何区别？

答：显式路由选择:该方案基于由交换路由器或ATM交换机组成的网络。显式路由使用流量工程技术或者手工制定路由，不受动态路由影响，路由计算中可以考虑各种约束条件（如策略、CoS等级），每个LSR不能独立地选择下一跳，而由LSP的入口/出口LSR规定位于LSP上的LSR。提前为数据分组指明预定义路径。这是在ATM世界中的虚拟线路。由于预定义了路径,数据分组在每一节点交换,因此不再需要在沿途每一节点上做出路由选择决定。对于通信工程、QoS（服务质量)和防止路由选择循环,显示路由选择很有用。它要求提前建立路径,有些可在IP网络中用MPLS(多协议标签交换)完成。源路由选择是显示路由选择的一种形式,它是在发送数据分组之前,端系统发现通过网络的路径。

10-14 MPLS能否使用显示路由选择以保证对特定流的QoS 需求？请说明理由

答：可以。但有关这种QoS需求的信息应当使边沿路由器知道。

10-15 试给出两个例子分别在细粒度和粗力度上使用QoS显式路由选择

答：细粒度：按照源点和终点间的每一个应用流定义QoS需求。

粗粒度：按照一组网络前缀或两个网络之间的应用流定义QoS需求。

10-16 试比较网络在以下三种情况的可扩展性：

（1）仅使用第三层转发：每一个路由器查找最长前缀匹配以确定下一跳；

（2）第三层转发和第二层MPLS转发；

（3）仅有第二层MPLS转发

答：（1）当路由表很大时查找最长前缀匹配需要很长时间，这就限制了网络的规模 （2）若有许多的分组使用MPLS就可缩短转发分组所需的时间，因而网络可扩展到极大的规模；（3）分组经受的时候最小，分组转发的速率不受路由表大小的影响。但网络节点无法处理没有MPLS标记的分组。

10-17 在Diffserv中的边界结点和MPLS中的入口结点是否都是同样性质的结点？Diffserv中的边界路由器和MPLS入口的结点的标记交换路由器一样吗？

答：两者有相似处，但具体功能不同。具体功能如下：

    Diffserv将所有的复杂性放在DS域的边界结点中，而使DS域内部路由器工作的尽可能的简单。边界结点可以是主机，路由器，或防火墙等。其中边界路由器中的功能很多，可分为分类器和通信量调节器两大部分。调节器又由标记器，整形器和侦测器3个部分组成。

    LSR（即标记交换路由器）同时具有标记交换和路由选择这两个功能，标记转换功能是为了快速转发，但在这之前LSR需要使用路由选择功能构造转发表。当一个IP数据报进入到MPLS域时，MPLS入口结点就给它打上标记，并按照转发表把他转发给下一个LSR。以后的所有LSR都按照标记进行转发。由于再全网内统一分配全局标记数值是非常困难的，因此一个标记仅仅在两个标记路由器LSR之间才有意义。

10-18 在防火墙中的分组过滤和MPLS标记交换是否兼容？请说明理由。

答：防火墙中的分组过滤工作在IP或者IP层以上，而MPLS标记交换则工作在IP层以下。分组过滤就是从分

组首部提取出特定的字段，然后暗战事先制定好的规则对分组进行处理。防火墙本来不处理IP层以下的MPLS的首部。但现在的网络处理机的功能增强了，可以从一个分组的多个首部中提取和处理多个字段的功能。因此，MPLS可以建立这样的显式路径，其出口结点有防火墙。

10-19 现在流行的P2P文件共享应用程序都有哪些特点？存在哪些值得注意的问题？

答：这种工作方式不需要使用集中式的媒体服务器，这就解决了集中式媒体服务器可能出现的瓶颈问题。

在P2P工作方式下，所有的音频/视频文件都是在普通的因特网用户之间传输。这其实是相当于有很多（有时达到上百万个）分散在各地的媒体服务器（由普通用户的PC机充当这种服务器）其他用户提供所要下载的音频/视频文件。

     随着P2P文件共享程序日益广泛地使用也产生了一系列的问题有待于解决。如，音频/视频文件的知识产权就是其中的一个问题。又如，当非法盗版的，或不健康的音频/视频在因特网上利用P2P文件共享程序广泛传播时,要对P2P的流量进行有效的管理，在技术上还是又相当的难度。由于现在P2P文件共享程序的大量使用，已经消耗了因特网主干网上大部分的宽带，但网络经营商并没有因此而盈利。因此，怎样制定出合理的收费标准，既能够让广大网民接受，又能让网络经营商有利可图，也是目前迫切需要解决的问题。