Kiến trúc mạng thế hệ mới phải được thiết kế như một mạng lưới bền vững có thể tiến hóa và phát triển để đáp ứng với yêu cầu thay đổi. Điều đó được nhận biết rõ ràng từ lịch sử phát triển của Internet rằng không thể dự đoán các ứng dụng sẽ xuất hiện trong tương lai và để thiết kế một kiến trúc mạng phù hợp với chúng. Thậm chí nếu một mạng mà đáp ứng yêu cầu người sử dụng hiện tại và trong tương lai gần được thiết kế từ đầu, việc di chuyển vào mạng đó sẽ rất khó khăn nếu giới hạn của nó đang gặp phải ít hơn 10 năm. Nói cách khác, nguyên tắc này là quan trọng đối với mạng có một cấu trúc đơn giản và dịch vụ đa dạng phải được đảm bảo ở đầu cuối hoặc các nút cạnh. Để thực hiện điều này, điều khiển mạng hoặc phương pháp thiết kế phải để cho phép một mạng lưới bền vững liên tục được phát triển trong vòng 50 hay 100 năm. Khái niệm của một mạng lớp phủ là một trong những phương tiện hoàn thành được mục tiêu này.
A-Thuộc tính Self-*
Hiện nay, nhiều chức năng được yêu cầu để cho phép các mạng để quản lý mà không có sự tham gia của nhiều quản trị mạng. Ngoài ra, mạng thế hệ mới có thể thích ứng với môi trường mạng mới hỗ trợ các ứng dụng chưa biết trong tương lai. Ngoài ra, nó là cần thiết để tổ chức toàn bộ mạng lưới để thích ứng với bất kỳ thay đổi môi trường. Như vậy, một phương pháp thiết kế mới yêu cầu cho các kiến trúc mạng bao gồm tự quản lý, tự tổ chức, tự tu sửa và tự thích ứng . Chúng tôi gọi những tính năng "tự *" một cách chung chung
Để xây dựng một mạng bền vững có thể được liên tục phát triển, mạng phải được thích nghi. Để thực hiện điều này, điều quan trọng cho tất cả các thực thể trong hệ thống mạng hoạt động thích nghi, tự phân phối và tự tổ chức. Ví dụ, mặc dù hiện nay điều khiển định tuyến IP thường được mô tả như phân phối theo định hướng. Thực tế là điều khiển định tuyến IP không hoàn toàn là điều khiển phân tán được liên kết với sự yếu kém của khả năng chịu lỗi mạng. Trong tương lai, mạng phải được thiết
kế để định hướng phân phối là cá nhân và nâng cao hơn nữa các đơn vị hoạt động trong một cách tự phân phối và việc kiểm soát dự định được thực hiện tổng thể. Nói cách khác, một mạng lưới tự tổ chức phải được thiết kế. Ngoài ra, mặc dù các thứ bậc cấu trúc của mạng sẽ tiếp tục là một khái niệm quan trọng trong tương lai từ quan điểm của các bộ phận chức năng và chia sẻ chức năng, thứ bậc cấu trúc, mà là một thực thể theo chiều dọc thẳng, phải trở thành một cấu trúc linh hoạt hơn. Đó là, mạng phải được thiết kế có một cấu trúc điều khiển thích nghi cho trạng thái lớp cao và lớp thấp mà không hoàn toàn phân chia hệ thống phân cấp như thường làm. Nói cách khác, một mạng lưới tự cấp cứu khẩn cấp phải được thiết kế.
B- Khả năng mở rộng, điều khiển phân tán
Điều khiển phân tán có nhiều khả năng mở rộng hơn so với hiện đang có. Điều khiển phân tán nói chung có nhiều khả năng mở rộng hơn điều khiển tập trung, tầm quan trọng của điều khiển phân tán trước đây đã được công nhận.
Ngoài ra, khả năng mở rộng thường được thảo luận liên quan đến tính toán phức tạp. Dựa trên phương hướng chung, điều khiển tập trung phân tán được sử dụng cho các hoạt động định tuyến chung trên Internet, ví dụ, mất khả năng mở rộng. Điều này là do sự phức tạp tính toán của Thuật toán đường đi ngắn nhẩt Dykstra, mà OSPF được dựa trên, là O (N2) liên quan với số lượng các nút N. Mặt khác, điều này ngay lập tức trở thành một vấn đề trong tương lai nếu số lượng các nút liên tục tăng và một nỗ lực được thực hiện để yêu cầu khả năng thích ứng mạng bằng cách tăng tần số tính toán. Đủ để điều khiển ngay cả trong các mạng quy mô lớn hoặc topologically khác nhau.
C-Mạng quy mô lớn và vững chắc
Quy mô phức tạp của hệ thống tăng lên, đồng thời nhiều hỏng hóc thường xảy ra. Ngoài ra, các yếu tố trong lỗi phần mềm được giới thiệu lớn hơn và lỗi của con người có nhiều khả năng xảy ra khi quản lý hoạt động. Kiến trúc mạng thế hệ mới phải được thiết kế để xử lý các thất bại đồng thời hoặc nghiêm trọng có thể xảy ra. Mặc dù, có thể hiệu năng thất bại có thể thu được không đầy đủ như kết quả, nó sẽ đủ khi lấy lại hai hoặc ba năm phát triển công nghệ. Mặc dù một mạng thiết kế mới phải có chức năng nhận thức mạnh và có thể đối phó với tình huống bất ngờ này và có thể xác minh các tình huống bất ngờ có thể được xử lý. Cả hai chính sách thiết kế cho việc thực hiện của một kiến trúc mạnh mẽ và một kỹ thuật đánh giá cho chính sách đó là chủ đề quan tâm trong tương lai.
D-Điều khiển cho mạng topologically dao động
Điều quan trọng để phát triển một mạng lưới linh hoạt thì các thay đổi của cấu trúc liên kết cũng được xem xét. Đặc biệt, gần đây, trong các mạng điện thoại di động hoặc P2P, thiết bị thông tin liên lạc thường xuyên tạo ra, loại bỏ, hoặc di chuyển. Ví dụ, trong một môi trường di động, bản thân các bộ định tuyến có thể được di chuyển, hoặc trong một mạng P2P, người sử dụng có thể ngắt kết nối máy tính từ mạng. Đó là điều cần thiết cho di động được đưa vào xem xét khi thiết kế một mạng. Ví dụ, khi cấu
trúc liên kết thường xuyên thay đổi, mặc dù điều khiển cho việc tìm kiếm các nguồn lực theo nhu cầu tự nhiên có hiệu quả hơn các điều khiển để duy trì các tuyến đường hoặc địa chỉ, chi phí cao. Mặt khác, điều khiển dựa trên các bảng định tuyến, được sử dụng bởi IP , ít tốn kém hơn theo yêu cầu kiểm soát. Điều quan trọng là để cho phép định tuyến được thực hiện theo điều kiện thay đổi.
E- Điều khiển dựa trên đo lường lưu lượng truy cập thời gian thực
Kiểm soát mạng lưới lưu lượng cơ sở thời gian thực cũng rất quan trọng. Ví dụ, hiện tại điều khiển định tuyến Internet xác định các tuyến đường bằng cách sử dụng chi phí cố định để tìm ra chi phí tuyến đường thấp nhất ,chi phí liên kết đó là tỷ lệ thuận với số lượng bước nhảy trong RIP hoặc đối ứng của băng thông trong OSPF. Như một kết quả, một mạng với các tuyến đường ổn định mà không thay đổi thường xuyên có thể được cung cấp. Tuy nhiên, điều này cũng sẽ trở thành một bất lợi để đối phó với bất kỳ sự tắc nghẽn mạng nào xảy ra đột ngột. Ngoài ra, thất bại trở nên phổ biến nếu như quy mô của mạng tăng lên. Ví dụ, thiết lập các thông số thay đổi năng động chẳng hạn như độ trễ hoặc băng thông sử dụng trên một liên kết có thể được xem xét. Kết quả là, độ chính xác tối ưu đo lưu lượng truy cập thời gian thực trên quy mô thời gian cần thiết để kiểm soát là quan trọng, và chúng phải được áp dụng để định tuyến. Kiểu tư duy này cũng nên áp dụng để đo kích thước mạng, không chỉ để điều khiển định tuyến. Ngoài ra, theo đuổi nhiều hoạt động tự trị trong các máy đầu cuối, điều đó là quan trọng để đo lường hoặc ước tính tình hình mạng thời gian thực.
Trong nghiên cứu này, trình bày năm mạng sau khác nhau về kiến trúc, trong đó có mục tiêu riêng:
Mô hình A: Một kiến trúc tích hợp dựa trên mô hình lớp với tương tác xuyên lớp Model B: Một kiến trúc làm giảm các chức năng trùng lặp trong thấp hơn (ví dụ, lớp mạng hoặc thấp hơn) và đơn giản hóa mô hình phân lớp
Model C: Một kiến trúc đảm bảo QoS và multicasting
Model D: Một kiến trúc để kết nối các thiết bị không đồng nhất và mạng lưới Model E: Một kiến trúc truy cập điện thoại di động để phân phối thông tin cảm biến và cá nhân thích nghi khu vực dịch vụ.
Những kiến trúc phụ nhằm giữ mạng đơn giản, ngay cả trong việc thêm chức năng mới. Một mô hình cho thấy một lớp mới kiến trúc từ lớp vật lý thông qua các lớp ứng dụng, trong đó một lớp mới là thêm vào mặt phẳng điều khiển được tách ra từ mặt phẳng dữ liệu để hỗ trợ sự đa dạng các ứng dụng trong tương lai. Mô hình B là một đề nghị, trong đó Internet hiện tại được thiết kế lại từ quan điểm của các phương pháp tiếp cận clear-slate. Lớp mục tiêu chính là lớp vật lý đến các lớp mạng. Mô hình C là một đề nghị để thực hiện hỗ trợ QoS và multicast bằng cách thiết kế lại lớp vận chuyển. Model D là một đề nghị của chức năng để kết nối đa dạng các thiết bị trong tương lai để NWGN. Các lớp mạng và lớp vận chuyển là mối quan tâm chính của mô hình này. Mô hình E là một đề nghị của một kiến trúc mạng truy cập cung cấp thông tin tình báo cho các mạng truy cập để thực hiện nền tảng dịch vụ. Nếu một mạng lưới
bao gồm tất cả các kiến trúc mạng được trình bày trong phần này trở thành một kế hoạch chi tiết của các NWGN, có thể có một số không thống nhất giữa các đề xuất.
2.3.2.1 Kiến trúc mạng tích hợp dựa trên thiết kế lại mô hình lớp cùng với tương tác xuyên lớp.
Kiến trúc cơ bản của Internet được thiết kế từ cuối những năm 1970 đến bắt đầu từ năm 1980. Kể từ đó, một số cải tiến như di động, an ninh và chuyển đổi nhãn đã được thêm vào kiến trúc cơ bản năm lớp và Internet của ngày hôm nay đã hình thành. Tuy nhiên, chẳng hạn chức năng mới được bổ sung không phù hợp với kiến trúc năm lớp. Ví dụ, IPSec và Mobile IP được gọi là lớp 3,5 (L3.5) giao thức và MPLS được gọi là một lớp 2,5 (L2.5) giao thức. Có rất nhiều ý kiến cho rằng sự tiến bộ của Internet sẽ kết thúc trong thất bại nếu chúng ta tiếp tục thêm chức năng mới không phù hợp với kiến trúc Internet cơ bản. Một xu hướng khác, mạng Internet nên được thiết kế lại từ nhiều thứ được phát triển trong những năm gần đây. Cách tiếp cận như vậy là được gọi là phương pháp tiếp cận clean-slate.
Trong phương pháp clean-slate, kiến trúc mạng khác nhau được đề xuất, mà không phải là dựa trên mô hình lớp. Phần này thảo luận về những mô hình phù hợp với kiến trúc mạng cho Mạng thế hệ mới từ quan điểm của sự dễ hiểu biết, dễ quản lý, và dễ thực hiện. Như một kết quả, điều này đưa đến một kết luận rằng mô hình lớp với tương tác xuyên lớp và phân chia của mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển là thích hợp nhất. Các chức năng chính của kiến trúc mạng được đề xuất như sau: (1) giới thiệu 5 lớp để cung cấp các ứng dụng với các đường dẫn truyền thông trừu tượng hơn, (2) giới thiệu qua lớp phối hợp để xử lý hiệu quả trong mỗi lớp, (3) tách nút nhận dạng và nút định vị cho di động, multi-homing, và an ninh, (4) chia tách các mặt phẳng dữ liệu và mặt phẳng điều khiển để quản lý, và (5) giới thiệu một mô hình đệ quy theo lớp để hỗ trợ ảo hóa mạng.
2.3.2.1.1 Mô hình kiến trúc mạng tích hợp A-Mô hình Layered
Trong mô hình lớp, các chức năng này nhận mạng được chia thành nhiều lớp. Các chi tiết của một lớp được giấu từ các tầng trên. Lớp A thực hiện các chức năng xác định trong lớp và cung cấp các lớp phía trên với các dịch vụ trừu tượng. Mô hình lớp có nhiều ưu điểm như mô đun chức năng cao, tính độc lập giữa các lớp cao, và dễ quản lý. OSI (Hệ thống kết nối mở) mô hình tham chiếu được dựa trên mô hình lớp. Đó là tiêu chuẩn hóa như ISO7498 vào năm 1984 và đã được sửa đổi vào năm 1994. Như được biết đến rộng rãi, kiến trúc mạng Internet được dựa trên mô hình năm lớp. Thực tế là Internet hiện nay là dựa trên mô hình bao hàm lợi ích của mô hình lớp.
B-Tương tác xuyên lớp
Khái niệm tương tác xuyên lớp đã thu hút sự chú ý đáng kể trong những năm gần đây. Tương tác xuyên lớp nhằm nâng cao hiệu quả xử lý bằng cách trao đổi sự kiểm soát thông tin giữa các lớp. Chúng tôi đang đề xuất một kiến trúc xuyên lớp gọi là CEAL (Xuyên lớp kiểm soát thông tin trao đổi giữa lớp tùy tiện). CEAL cho phép kiểm soát thông tin trao đổi giữa các lớp tùy ý với việc giữ các lớp cấu trúc. Trong CEAL, kiểm soát thông tin trong một lớp được trao đổi giữa các lớp sau nó được
chuyển đổi từ giao thức / đại diện phụ thuộc vào thiết bị vào giao thức / thiết bị độc lập đại diện. CEAL cho phép, ví dụ, nhanh chóng bàn giao trong lớp mạng bởi sự hợp tác của các lớp liên kết và lớp mạng và nhanh chóng chuyển đổi dự phòng và nhanh chóng bàn giao trong SCTP bởi sự hợp tác của các lớp liên kết, lớp mạng và lớp vận chuyển. Vì vậy, nhận được lợi ích của các lớp mô hình, nó có thể nhận ra xử lý linh hoạt bởi một xuyên lớp được xác định rõ ràng kiến trúc cho việc trao đổi thông tin điều khiển giữa các lớp.
CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH XUYÊN LỚP CHO CHỒNG GIAO THỨC TCP/IP
Nghiên cứu đề xuất một kiến trúc mạng mới có tên là InterLay. Kiến trúc mới này hỗ trợ trao đổi thông và điều khiển giữa các lớp trong mô hình mạng TCP/IP. Mô hình cho phép khả năng tương tác chéo giữa các lớp, hỗ trợ các lớp trên có thể vi chỉnh các hoạt động của các lớp dưới. Kiến trúc này ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển mạnh mẽ của mạng Internet, công nghệ mạng truy nhập không dây yêu cầu thời gian thực. Cụ thể, nôi dung chương III tìm hiểu về mục tiêu của mô hình, mô tả mô hình, hoạt động của mô hình và so sánh với các nghiên cứu khác.