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第26章 下一代互联网标准进展(1)

内容提要

本章首先对IETF进行了详细介绍,包括其基本情况、主要工作组、主要进展等,然后对我国的CCSA和WAPI标准进行了介绍。

10.1 IETF简介

IETF[1]是Internet工程任务组(Internet Engineering Task Force)的简写。IETF又叫互联网工程任务组,成立于1985年年底,是全球互联网最具权威的技术标准化组织,主要任务是负责互联网相关技术规范的研发和制定,当前绝大多数国际互联网技术标准均出自IETF。

10.1.1 IETF概述

IETF是松散的、自律的、志愿的民间学术组织。它是一个由为互联网技术发展做出贡献的专家自发参与和管理的国际民间机构。它汇集了与互联网架构演化和互联网稳定运作等业务相关的网络设计者、运营者和研究人员,并向所有对该行业感兴趣的人士开放。任何人都可以注册参加IETF的会议。IETF大会每年举行三次,规模均在千人以上。

10.1.2 IETF体系结构

IETF体系结构分为三类:一类是互联网架构委员会(Internet Architecture Board, IAB)[2];第二类是互联网工程指导委员会(Internet Engineering Steering Group, IESG)[3];第三类是工作组(Working Group)。标准制定工作具体由工作组承担,工作组分成八个领域,分别是Internet路由、传输、应用领域等。IAB成员由IETF参会人员选出,主要是监管各个工作组的工作状况,它必须非常认真地考虑互联网是什么、它正在发生什么变化及需要它做些什么等问题。互联网工程指导委员会(IESG)主要的职责是接收各个工作组的报告,对他们的工作进行审查,然后对他们提出的各种各样的标准、各种各样的建议给出指导性的意见,甚至从工作的方向上、质量上和程序上给予一定的指导。

IETF大量的技术性工作均由其内部的各类工作组协作完成。这些工作组按不同类别,如路由、传输、安全等专项课题而分别组建。IETF的交流工作主要是在各个工作组所设立的邮件组中进行的,这也是IETF的主要工作方式。

10.1.3 IETF的使命

目前,IETF已成为全球互联网界最具权威的大型技术研究组织。但是它有别于像国际电联(International Telecommunication Union, ITU)[4]这样的传统意义上的标准制定组织。IETF的参与者都是志愿人员,他们大多通过IETF每年召开的三次会议来完成该组织的如下使命:

(1)鉴定互联网的运行和技术问题,并提出解决方案;

(2)详细说明互联网协议的发展或用途,解决相应的问题;

(3)向IESG提出针对互联网协议标准及用途的建议;

(4)促进互联网研究任务组(Internet Research Task Force, IRTF)[5]的技术研究成果向互联网社区推广;

(5)为包括互联网用户、研究人员、行销商、制造商及管理者等提供信息交流的论坛。

10.1.4 IETF的理念

IETF担负着研发互联网技术和服务标准的使命,被业界视为互联网技术和服务标准的摇篮。多年来,IETF形成了一整套标准出台的程序:从提交、召集兴趣小组(Bird of Feather, BoF)、成立工作组、工作组讨论并达成共识、IETF公众讨论并征求意见、确立RFC、长期试用到最终公布标准号。

IETF工作一直遵循的理念主要表现在以下方面。

(1)自由性:IETF的机构是自由松散的,没有公司法人,不设理事会和委员,也没有严格的成员概念,所有行为均以个人身份参加。

(2)开放性:IETF的工作过程充分利用了互联网文化的开放和自由特征,对公众是开放透明的,所有草案和工作组会议纪要都公布在IETF的网页上,任何人都可以自由地参加邮件讨论组,缴纳注册费后都可以参加会议,发表意见。基本没有专利和保密协议的限制,标准文稿RFC(Request for Comments)形成之后就成为人类共同的知识财产。

(3)技术性:工作过程是一个纯技术的过程,没有政府干预,不采用投票机制,IETF坚持的不是虚幻的理论和不能运行的程序、而是能够真正工作的代码。IETF有句格言“我们不相信国王,我们不相信总统,我们不相信选举,我们相信的是基本认可和可以运行的代码”。

(4)实用性:参与IETF工作的人员基本是在第一线从事网络运行和网络设备研发的人员,有着丰富的实际经验,因此IETF的文本和标准较少官僚气息和空话,旨在解决实际问题,具有生命力。

(5)历史性:IETF记录了完整的工作历史过程。互联网的文档(RFC)一经发布就不能被改动,即便是拼写错误的纠正,也只能用新版的RFC所取代。因此互联网的技术发展过程是明晰可查的。同时,RFC文档的基本格式是ASCII码,而不使用任何商业的文字处理程序的格式,即使多少年后仍然保持其可读性。

如果把IETF比做一个虚拟的大脑,其中参与IETF研究工作的杰出专家和学者就是使IETF一直高效运作着的大脑细胞;IETF用一种松散开放的模式、纯技术的处理程式,把互联网技术和服务研究领域的顶尖人才紧密地汇聚在一起,为互联网平稳、快速、健康的发展努力工作着。

10.1.5 IETF标准的种类

IETF产生两种文件:一种为Internet Draft,即“互联网草案”;另一种为RFC,它的名字来源是历史原因的,原来是叫意见征求书或请求注解文件,现在它的名字实际上和它的内容并不一致。任何人都可以提交互联网草案,没有任何特殊限制,而且其他的成员也可以对它采取无所谓的态度,而IETF的很多重要的文件都是从互联网草案开始的。

RFC更为正式,而且它在历史上都是存档的,一般来讲,被批准出台以后,它的内容不做改变。RFC也有好多种:①标准;②试验性的文件,即尝试做一件事情;③历史性的文件,其中记录了曾经做的错误或不工作的事件;④介绍性信息。

作为标准的RFC又分为几种:

(1)提议性的,就是说建议作为一个方案而列出的;

(2)完全被认可的标准,这种是通用的,而且不应该改变的;

(3)最佳实践法,它相当于一种介绍。

这些文件产生的过程是一种从下往上的过程,而不是从上往下的。也就是说,不是一个由主席或由工作组负责人给的一个指令,而是由成员自发提出,然后在工作组里讨论,讨论后再交给工程指导委员会进行审查。但是工程指导委员会只审查不修改,修改要由工作组完成。IETF工作组文件的产生过程中,任何人都可以参加会议,任何人都可以提议,然后和其他人进行讨论,达成共识后就可以产出标准的RFC文件。

10.2 IETF主要工作组

IETF的实际工作大部分是在其工作组(Working Group)中完成的。这些工作组又根据主题的不同划分到若干个领域(Area),如路由、传输和网络安全等。每个领域由1~2名主管(Area Directors)负责管理,所有的领域主管组成了互联网工程组指导组IESG。IETF工作组的许多工作是通过邮件列表(Mailing List)进行的。

目前,IETF共包括8个研究领域,131个处于活动状态的工作组。

(1)应用研究领域(app-Applications Area),含16个工作组。

(2)通用研究领域(gen-General Area)。

(3)网际互联研究领域(int-Internet Area),含24个工作组。

(4)操作与管理研究领域(ops-Operations and Management Area),含16个工作组。

(5)实时应用与基础设施领域(rai-Real-time Applications and Infrastructure Area),含28个工作组。

(6)路由研究领域(rtg-Routing Area),含17个工作组。

(7)安全研究领域(sec-Security Area),含13个工作组。

(8)传输研究领域(tsv-Transport Area),含17个工作组。

目前IETF已经发布了6000多个RFC,涉及上述各个领域。

10.3 IETF标准主要进展

IETF是国际IPv6标准化的主体,已制定200余项IPv6相关标准,核心标准体系已经形成,目前主要工作集中于过渡技术及已有标准的完善上。

目前IETF制定的下一代互联网标准进展如下所述。

(1)编址技术标准及域名技术类标准分别已有115和11个RFC,这是区分IPv6与IPv4的核心标准。

(2)涉及IPv6网络层技术的标准,主要包括路由技术标准及移动IPv6标准,已分别发布了24和31个RFC。

(3)安全类标准方面,IPv6安全机制与安全标准体系与IPv4相比没有明显改变。原有涉及IPSec的标准基本适用于IPv6,IPv6安全标准的成熟度和IPv4基本一致。

(4)过渡类标准方面,IPv4向IPv6的过渡技术主要分为双栈、隧道及翻译技术。对于隧道技术,IETF已经制定完成多个隧道技术标准,目前的热点是在Softwire工作组中进行软线技术的标准化研究,清华大学在该工作组中提交了多个草案并有3个成为RFC标准。对于翻译技术,目前IETF的研究重点是支持IPv6的翻译技术标准和大规模NAT技术的研究,虽然已经有多种备选技术方案(如CGN技术及IVI技术等),但是这些技术本身尚未成熟且未经过大规模网络应用的验证。

10.4 中国科研人员参与IETF的情况

近年来我国在国际互联网标准化工作方面取得了长足进展,在国际互联网标准化组织IETF中的主动权和话语权日益扩大。目前IETF有四个工作组由我国专家担当主席,分别是安全领域的hokey、多连接领域的mif、P2P领域的ppsp和decade。同时,我国专家还积极参与到位置标识分离、移动性管理、物联网、多连接、安全、P2P、中文域名和中文邮件等下一代互联网研究领域的标准制定工作中。目前我国专家参与制定的IETF标准已有20多项。特别是在安全和过渡技术方面,我国在国际上首次提出“真实IPv6源地址网络寻址体系结构”和“IPv4 over IPv6网状体系结构过渡技术”,推动IETF分别成立专门工作组SAVI和Softwire,已有4项标准草案被批准为RFC(4925、5210、5565、5747),改变了我国长期以来在互联网核心技术方面受制于人的被动局面。

10.5 CCSA

10.5.1 CCSA简介

中国通信标准化协会(China Communications Standards Association, CCSA)[6]于2002年12月18日在北京正式成立。该协会是国内企、事业单位自愿联合组织,经业务主管部门批准,国家社团登记管理机关登记,开展通信技术领域标准化活动的非营利性法人社会团体。

协会的主要任务是更好地开展通信标准研究工作,把通信运营企业、制造企业、研究单位、大学等关心标准的企事业单位组织起来,按照公平、公正、公开的原则制定标准,进行标准的协调、把关,把高技术、高水平、高质量的标准推荐给政府,把具有我国自主知识产权的标准推向世界,支撑我国的通信产业,为世界通信做出贡献。协会采用单位会员制,广泛吸收科研、技术开发、设计单位,以及产品制造企业、通信运营企业、高等院校、社团组织等参加。

协会遵循公开、公平、公正和协商一致原则组织开展通信标准化研究活动。通过研究通信标准、开展技术业务咨询等工作,为国家通信产业的发展做出贡献。协会受业务主管部门委托,在通信技术领域组织开展标准化工作,其主要业务范围是:

(1)宣传国家标准化法律、法规和方针政策,向主管部门反映会员单位对通信标准工作的意见和要求,促进主管部门与会员之间的交流与沟通;

(2)开展通信标准体系研究和技术调查,提出制定、修订通信标准项目建议,组织会员参与标准草案的起草、征求意见、协调、审查、标准符合性试验和互联互通试验等标准研究活动;

(3)组织开展通信技术标准的宣讲、咨询、服务及培训,推动通信标准的实施;

(4)组织国内外通信技术研讨、合作与交流活动,搜集、整理国内外通信标准和标准信息资料,支撑通信标准研究活动;

(5)承担主管部门、会员单位或其他社会团体委托的与通信标准化有关的工作。

10.5.2 CCSA相关工作组

CCSA有多个委员会,每个委员会又分成多个工作组,其中与下一代互联网密切相关的是IP与多媒体通信技术工作委员会,由原IP与多媒体通信标准研究组平滑过渡而来,主要研究领域包括:多媒体业务及系统、数据通信及数据通信网、远程信息系统、IP业务应用和IP网络设备。该技术工作委员会下设四个工作组,即IP网络协议系统与设备工作组、IP业务与应用工作组、信源编码工作组、新技术与国际标准工作组。根据开展研究工作的需要,还陆续增设了IP电话特别任务组和IPTV特别任务组。

这些工作组又各有不同的职责和研究方向,网络协议系统与设备工作组的研究范围包括:IP网(IPv4/IPv6)系列协议,IP网的设备规范和测试规范;下一代数据网的需求、体系结构及系列协议、下一代数据网的网络设备规范和测试规范;承载网业务(VPN、组播等)的系列协议;IP网的演进和过渡;网络鉴权和认证协议;承载网的移动性及协议。

IP业务与应用工作组的研究范围包括:多媒体业务定义、业务需求、体系架构及系列协议;多媒体业务系统的设备规范与测试规范;多媒体系统的开放应用接口;媒体的信源编码;数字版权(DRM)系列协议;新业务与应用;业务网的支撑、管理系统(业务网的论证与鉴权、MIB、通信指纹等);业务网的移动性;NAT及NAT穿越系列协议。

信源编码工作组的研究范围包括:音频编码需求分析及标准制定;视频编码需求分析及标准制定;静止图像、图形等其他类型信源信息编码方法的标准化;媒体编码数据存储与传输格式的标准化;信源编码标准的一致性测试与规范制定;数字媒体质量的损伤测量标准化;数字媒体内容保护方法的标准化。

新技术与国际标准工作组的研究范围包括:IP与多媒体新技术和热点问题的前瞻性研究;IP与多媒体新技术评估;IP与多媒体新技术标准化研究,向相关组织提交文稿;跟踪IP与多媒体领域国际标准化活动,协调各成员单位国际标准提案。

10.5.3 CCSA标准主要进展

中国的IPv6标准化工作在2001年全面启动,由中国通信标准化协会(CCSA)具体负责,已经完成发布行业标准40余项,正在制订的标准有20余项。

IPv6标准主要可分为如下五个类别:资源类标准、网络类标准、应用类标准、安全类标准、过渡类标准。

我国的IPv6标准体系。

1.资源类标准

资源类标准是区分IPv6与IPv4的核心标准,主要包括编址标准及域名标准。

(1)编址标准。在该领域中,国际标准比较成熟,CCSA的主要工作是国际标准的本地化,目前已经完成了涉及IPv6基本协议、地址结构、邻居发现机制、地址分配机制等技术的标准化工作,发布了10项行业标准,该类标准基本完善。

(2)域名标准。CCSA TC1目前已经开始制定与IPv6域名相关的行业标准。

2.网络类标准

网络类标准是涉及IPv6网络层技术的标准,主要包括路由及设备标准、移动IPv6标准和网络架构标准。

1)路由及设备标准

CCSA已经完成了应用于IPv6网络的路由协议标准的制定工作,发布了包括关于OSPF、BGP、IS-IS等路由协议及IPv6 MPLS VPN在内的9个行业标准。另外,还依据国际标准现状并结合国内实际情况自主制定完成了IPv6核心路由器、边缘路由器等9项设备技术要求及测试方法的行业标准。在该类标准中,除了跟随国际标准外,还依据国内现状制定了一系列的协议测试标准、设备技术及测试标准,具有一定的创新性,这些标准有力地支撑了国内IPv6网络的建设。目前,路由及设备标准已经基本完善,在现有IPv4网络应用的路由协议基本已有对应的IPv6版本。

2)移动IPv6标准

CCSA目前完成了5项移动IPv6的行业标准。该领域国际标准较为成熟,因此国内网络建设过程中可以直接参考国际标准。

3)网络架构标准

CCSA TC1目前已经开始制定下一代互联网的网络架构标准,发布了两项行业标准。

3.应用类标准

应用类标准是IPv6技术应用于移动互联网、物联网等应用时需遵循的标准规范。

(1)移动互联网。CCSA即将启动SAE系统中与IPv6相关的标准项目立项。

(2)物联网。CCSA TC10目前已经开始开展该领域行业标准的制定工作。

4.安全类标准

CCSA目前的工作重点是制定IPv6网络设备安全技术要求,目前已经制定完成了一系列IPv6网络设备安全技术要求及相应的测试方法,包括核心/边缘路由器、三层交换机及宽带网络接入服务器等8项行业标准,基本可以满足国内IPv6网络建设时对设备的安全要求,但目前在IPv6网络的安全可信方面尚未制定相应的标准。

5.过渡类标准

在过渡类标准方面,CCSA已经完成了7项行业标准的制定,涉及IPv4与IPv6网络互通时的隧道技术及翻译技术,但总体还不十分完善,不能完全满足国内IPv4/IPv6网络过渡的需要。在隧道技术方面,清华大学主导制定的“采用边界网关协议多协议扩展(BGP-MP)的基于IPv6骨干网的IPv4网络互联(4 over 6)技术要求”是创新型的技术标准,其技术内容已经成为IETF的RFC标准。在翻译技术方面,CCSA目前的成果较少,清华大学主导制定的“基于无状态地址映射的IPv4与IPv6网络互联技术概述和基本地址映射”是业界较热的过渡技术方案之一,其技术内容已经成为IETF的RFC草案。CCSA目前在IPv6领域的工作重点就是过渡类标准的制定工作。

总体来看,我国IPv6标准整体上仍处于跟随国际标准的地位,IPv6标准进展与国际标准基本一致,在过渡类标准方面有所创新(如软线技术标准、IVI技术标准等),已进入国际标准。另外,我国自主制定了一系列设备技术要求及测试方法,具有一定的创新性,有力地支撑了国内IPv6网络的建设。目前,国内标准在网络协议、设备标准等方面已能基本满足国内IPv6网络建设的需要,随着国内IPv6网络建设步伐的加快,该领域的标准还需要不断更新完善以更好地支撑IPv6网络建设;在过渡类标准、应用类标准方面目前国内标准尚未完善,需要重点发展,力争在该领域实现更多的创新技术及标准。