浅析支持电信业务的新型ＩＰ承载网

前言

　　从上世纪８０年代的综合业务数字网（ＩＳＤＮ）技术，到９０年代的基于异步传输模式（ＡＴＭ）的宽带ＩＳＤＮ，直到现在的ＩＰ＋ＭＰＬＳ（多协议标记交换）技术，人们对融合目标的追求从来都没有动摇过。采用什么样的技术和方式融合是现在需考虑的问题。

近年来，虽然ＩＰ在数据通信领域的应用范围继续快速扩大，但业界一些人也开始对ＩＰ技术是否能够满足下一代网络（ＮＧＮ）所期望的“电信级”服务的要求产生了动摇。笔者以为：之所以选择ＩＰ，并非ＩＰ技术真的就比别的技术先进多少，而是诸多原因综合的结果，尤其是市场现实使得ＮＧＮ业务ＩＰ化的趋势几乎已成定局。但ＮＧＮ承载网络如何ＩＰ化，ＩＰ化到什么程度却值得深入思考和研究。

ＩＰ的核心设计理念

　　ＩＰ技术最成功的应用就是Ｉｎｔｅｒｎｅｔ。ＲＦＣ３４３９等所描述的“端到端的透明性”是Ｉｎｔｅｒｎｅｔ少有的、一直坚持的体系架构的核心设计理念。所谓端到端的透明性，就是在ＴＣＰ／ＩＰ的设计中，将Ｉｎｔｅｒｎｅｔ系统中与通信相关的部分（ＩＰ网络）与高层应用（端点）分离，最大限度地简化网络的设计。

　　这一理念后来随着Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的发展得到了延伸，在其内涵中包含了开放性和可靠性等，被扩展为：ＴＣＰ／ＩＰ协议设计中应尽可能地将状态信息维护在端点上，网络内部不维护与特定应用相关的任何状态信息，因为只有这样，才可能在网络中的某部分发生故障时不会中断通信，除非通信端点自身出现故障。根据这一扩展后的理念，出现了下面的大家熟知的推论：

　　（１）（无连接的）分组交换技术优于传统的电路交换网络，因为分组交换网络中不维护状态信息，因此只有通信终端发生故障时才会中断通信；

　　（２）业务与承载分离，ＩＰ网络中不保存与业务和应用相关的信息，终端智能化而网络傻瓜化。

电信业务对Ｉｎｔｅｒｎｅｔ理念的挑战

　　ＩＰ诞生于３０多年前，目前无论是ＩＰ所面临的技术环境、商业环境、社会环境还是政策环境，都发生了翻天覆地的变化。这些变化导致ＩＰ技术面临严峻挑战。

　　１．商用化

　　上世纪９０年代出现的互联网服务运营商（ＩＳＰ），标志着Ｉｎｔｅｒｎｅｔ从教育科研走向了商业化应用。但在激烈的市场竞争环境下，端到端透明性所带来的开放架构的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ让ＩＳＰ能够提供的业务只能是“比特管道（ｂｉｔ ｐｉｐｅ）”，而同时ＩＳＰ又必须投入大量的人力、财力和物力在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上，这在经济学上是一个悖论，导致前几年大量ＩＳＰ破产或被兼并，严重损害了竞争环境，也降低了ＩＳＰ对Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的投入。

　　这样发展下去的结果无非有两个：要么诸多ＩＳＰ从自由竞争逐步演变成（区域性）的寡头垄断；要么ＩＳＰ不只是提供“比特管道”服务，而是利用所谓的“中间体“（Ｍｉｄｄｌｅｂｏｘ）技术对其ＩＰ网络进行控制，提供利润更高的、差异化的、用户可见的其它应用以增加收益，但这是以破坏Ｉｎｔｅｒｎｅｔ端到端的透明性的核心设计理念为代价的。

　　２．用户群

　　对ＩＰ造成严峻挑战的另外一个重要变化是用户群。Ｉｎｔｅｒｎｅｔ最初是由具有共同爱好的彼此信任的技术专家设计开发的，并且是由科研团体或政府研究机构管理下的非商用网络。因此Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的用户彼此之间相互信任是其非常重要的一个设计假设。

　　如今随着Ｉｎｔｅｒｎｅｔ规模和用户的日益增加，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ已经演变成了在一个开放的社区中任何人相互之间的通信方式。这个社区从地域上说是全球化的，不存在什么管制规则，用户彼此之间不再相互信任。另外，相互并不信任的用户之间的利益也不再是相互一致的了，而是可能存在冲突，如病毒与反病毒、保密与合法拦截、共享与版权保护等，但假设用户相互信任的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ“端到端透明性”设计原则方便了安全攻击、病毒和其他有害信息的传播。最后，现在的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ用户已经从原来的技术人员发展到了可能不懂技术，用户希望Ｉｎｔｅｒｎｅｔ终端像电话终端那么容易使用，导致智能性被迫从终端向网络中迁移。

ＩＰｖ６技术的困境

　　下一代互联网协议（ＩＰｖ６）最核心的优点是解决地址短缺问题，但网络地址翻译（ＮＡＴ）技术也能够解决地址短缺问题，二者的主要区别在于希望“控制”多些，还是希望“透明性”多些。ＮＡＴ破坏了Ｉｎｔｅｒｎｅｔ端到端的透明性，增加了网络的控制权和复杂性，存在可扩展性的问题，因此只适用于客户／服务器模式的应用和在小规模的网络中使用。而ＩＰｖ６最大的目的是恢复以Ｉｎｔｅｒｎｅｔ核心的设计理念“端到端透明性”的方式解决地址短缺问题。

　　虽然ＩＥＴＦ已经将ＩＰｖ６选择作为下一代Ｉｎｔｅｒｎｅｔ（ＮＧＩ）的协议，而且计算机界和通信界都寄予了很高的期望，但ＩＰｖ６除了能够带来更多的地址空间外，其它方面的所谓优势是非常值得探讨的，这里简单列举几个：

　　（１）ＩＰｖ６没有合适的商业模型。基于ＩＰｖ４的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的商业模型是失败的，网络管理能力不能满足电信运营的需要，而ＩＰｖ６设计上在商业模型和管理能力方面几乎没有任何实质性突破。

　　（２）ＩＰｖ６保证ＱｏＳ仍然非常困难。目前解决ＩＰ ＱｏＳ的技术主要是ＤｉｆｆＳｅｒｖ、ＩｎｔｅｒＳｅｒｖ和多协议标记交换（ＭＰＬＳ），而它们同时适用于ＩＰｖ４和ＩＰｖ６。ＩＰｖ６设计原理上的性能改进与电信界所期望的服务质量（ＱｏＳ）保证完全是两回事。换言之，ＩＰｖ６将使用与ＩＰｖ４相同的技术解决ＱｏＳ问题。

　　（３）ＩＰｖ６的安全性与ＩＰｖ４相比，没有明显改进。ＩＰｖ４和ＩＰｖ６都是使用ＩＰＳｅｃ协议提供安全性保证，区别只是ＩＰｖ４对ＩＰＳｅｃ的要求是可选的，ＩＰｖ６对ＩＰＳｅｃ的要求是强制的。但ＩＰｖ６对ＩＰＳｅｃ的强制性要求只是实现上的，并不要求应用中都一定使用，因为一是没这个必要，二是都使用会对性能产生重大影响。因此从这点上说二者的安全性几乎是等价的。另外，这种设计与国家的相关安全政策之间也可能存在冲突。

　　（４）移动数据业务并不一定需要ＩＰｖ６。一般认为移动数据业务需要大量的ＩＰ地址空间资源，必须使用ＩＰｖ６地址，但现在的实际情况是很多移动数据运营商并未采用Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的完全开放的商业模型，而是更喜欢 “Ｗａｌｌｅｄ Ｇａｒｄｅｎ?穴带围墙的花园?雪”的商业模型，即把用户限制在一个封闭的网络范围内，因为这样做运营商能够更容易地控制业务和用户，计费方便，而且安全性也更高。而当采用“Ｗａｌｌｅｄ Ｇａｒｄｅｎ”商业模型时，移动数据网与Ｉｎｔｅｒｎｅｔ形成隔离的编址域，因此运营商几乎不约而同地选择使用更加成熟、廉价和更熟悉的?穴私有?雪ＩＰｖ４编址。

　　（５）现有ＩＰｖ４应用向ＩＰｖ６演进困难。尽管在新应用中支持ＩＰｖ６是一件很直接的事情，但让所有的基于ＩＰｖ４的大量老应用实现双协议栈却并不轻松。原来ＩＰｖ４已有的系统、工具和他们的生命周期，都是巨大的。

　　概括起来，ＩＰｖ６是在９０年代初设计成形的体系，当时Ｉｎｔｅｒｎｅｔ面临最大的问题是地址短缺和路由爆炸的问题，端到端透明性设计理念所带来的优点依然非常明显，而该理念给商用化、安全问题和服务质量所带来的问题还不突出，所以ＩＰｖ６继续沿用了最近１０年来被证明并不合适的端到端透明性的体系架构设计理念，以扩大地址空间为核心目标加以设计。因此，笔者认为ＩＰｖ６坚持的是已经“不合时宜”的体系架构设计理念，除非对ＩＰｖ６做大的升级改造，否则商用前景堪忧。

小结

　　用于承载电信业务的ＩＰ网络可能的发展思路有三条：（１）继续沿用Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的架构和已有ＩＰ技术，在现有架构和技术基础上，增加对ＱｏＳ、安全和运营等的支持，最大限度地“ＩＰ化”；

　　（２）只使用ＩＰ头格式和地址，只保留ＩＰ封装而抛弃其他与电信化关系不大的技术，最小限度地“ＩＰ化”；

　　（３）进行取舍，将二者有机地结合起来。

　　传统电信网和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ都取得了巨大的成功，但二者采用了不同的、甚至矛盾的设计理念。ＩＰ中的很多技术，或者是ＩＰ电信网所不希望的，或是没有必要的。笔者以为，非常令人遗憾的是目前国内外对ＩＰ电信网的研究思路似乎都是在走第一条道路，过度迷信ＩＰ技术。将电信领域希望的一些功能要求简单地“叠加”到现有的ＩＰ和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ架构上去，否定传统电信中一些仍然非常行之有效的技术，或者因为Ｉｎｔｅｒｎｅｔ存在的问题而一味否定ＩＰ技术的做法，并不科学。笔者将这种模式称为“叠加模型”。

　　而ＩＰ电信网应走第三条道路，即笔者所谓的“集成模型”。构建ＩＰ电信网不应该是简单的在现有的ＩＰ之上增加业务控制、ＱｏＳ和安全机制等，而是要更新Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的设计理念。现在要做的是改变思路，研究如何根据ＩＰ技术和传统电信技术各自的特点，根据商用的需要，从体系架构开始重新考虑，先对ＩＰ技术做“减法”，去掉不适合商用的东西，再做“加法”，增加必要的机制，将二者真正有机地紧密“集成”起来，而不是简单地“叠加”起来。

作者：何宝宏 来源：泰尔网