ГОСТ Р 58210-2018 Информационные технологии. Сети будущего. Формулировка проблем и требования. Часть 1. Общие аспекты

ГОСТ Р58210-2018/ISO/lEC TR 29181-1:2012

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Информационные технологии

СЕТИ БУДУЩЕГО. ФОРМУЛИРОВКА ПРОБЛЕМ И ТРЕБОВАНИЯ

Часть 1

Общие аспекты

Information technology. Future Network. Problem statementand requirements. Part 1. Overall aspects

ОКС35.100.30

Датавведения 2019-02-01

Предисловие

Предисловие

1Подготовлен Федеральным государственным бюджетным образовательнымучреждением высшего образования "Российский экономическийуниверситет им.Г.В.Плеханова" (ФГБОУ ВО "РЭУ им.Г.В.Плеханова") наоснове собственного перевода на русский язык англоязычной версиидокумента, указанного в пункте 4

2ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 22"Информационные технологии"

3УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства потехническому регулированию и метрологии от 4 сентября 2018 г. N559-ст

4Настоящий стандарт идентичен международному документу ISO/IEC TR29181-1:2012* "Информационные технологии. Сети будущего.Формулировка проблем и требования. Часть 1. Общие аспекты. (ISO/IECTR 29181-1:2012, Information technology - Future Network - Problemstatement and requirements - Part 1: Overall aspects", IDT)
________________
*Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым здесь идалее по тексту, можно получить, перейдя по ссылке на сайт . - Примечаниеизготовителя базы данных.

5ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применениянастоящего стандарта установлены в статье26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "Остандартизации в Российской Федерации". Информация обизменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (посостоянию на 1 января текущего года) информационномуказателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений ипоправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальныестандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящегостандарта соответствующее уведомление будет опубликовано вближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя"Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление итексты размещаются также в информационной системе общегопользования - на официальном сайте Федерального агентства потехническому регулированию и метрологии в сети Интернет(www.gost.ru)

Введение

ИСО (Международнаяорганизация по стандартизации) и МЭК (Международнаяэлектротехническая комиссия) образуют специализированную системувсемирной стандартизации. Национальные органы, являющиеся членамиИСО или МЭК, участвуют в разработке международных стандартов спомощью технических комитетов, созданных соответствующейорганизацией для рассмотрения конкретных областей техническойдеятельности. Технические комитеты ИСО и МЭК сотрудничают вобластях, представляющих взаимный интерес. В работе также принимаютучастие и другие международные организации, правительственные инеправительственные, совместно с ИСО и МЭК. В областиинформационных технологий ИСО и МЭК учредили Объединенныйтехнический комитет ИСО/МЭК ОТК 1.

Международные стандартыразрабатываются в соответствии с правилами, приведенными винструкциях ИСО/МЭК, часть 2.

Основная задачаОбъединенного технического комитета состоит в подготовкемеждународных стандартов. Проекты международных стандартов,подготовленные Объединенным техническим комитетом, рассылаютсянациональным комитетам на голосование. Публикация в качествемеждународного стандарта требует утверждения не менее чем 75%национальных комитетов, участвующих в голосовании.

Висключительных случаях, когда Объединенный технический комитетсобрал данные иного рода по сравнению с теми, что обычнопубликуются в качестве международного стандарта (например, опоследних достижениях в технике), он может принять решение опубликации Технического отчета. Технический отчет носитисключительно информативный характер и подлежит пересмотру каждыепять лет таким же образом, как и международный стандарт.

Обращается внимание нато, что некоторые элементы настоящего международного стандартамогут быть объектом патентных прав. ИСО и МЭК не несутответственности за определение какого-либо или всех таких патентныхправ.

Документ ISO/IEC TR29181-1 разработан Объединенным техническим комитетом ИСО/МЭК ОТК 1"Информационные технологии", подкомитетом 6 "Телекоммуникации иобмен информацией между системами".

ISO/IEC TR 29181 состоитиз следующих частей под общим заголовком "Информационныетехнологии. Будущие сети. Изложение проблемы и требования".

-Часть 1. Общие положения.

Вразработке находятся следующие части:

-Часть 2. Присвоение имен и адресов.

-Часть 3. Коммутация и маршрутизация.

-Часть 4. Мобильность.

-Часть 5. Безопасность.

-Часть 6. Распространение средствами массовой информации.

-Часть 7. Содержание сервиса.

Современный Интернетпревратился в особую коммуникационную инфраструктуру, служащую нетолько для передачи данных, но и для реализации социальныхпроектов, таких как электронное правительство, управлениеэнергией/дорожным движением, а также для финансовой сферы,обучения, здравоохранения и т.д.

Но, несмотря на стольвысокий уровень развития, мы продолжаем наблюдать ряд проблем,связанных с техническими аспектами современного Интернета, включаяIP-сети: проблемы с масштабированием, вездесущностью,безопасностью, надежностью, мобильностью, разнородностью, качествомсервиса (QoS), способностью к изменению конфигурации, восприятиемконтента, управляемостью, экономичностью и т.д. Кроме того,развитие устройств хранения данных большого объема,высокоскоростных вычислительных устройств и технологийультраширокополосной передачи (например, peta/exa/zeta бод)приводит к появлению многих новых устройств, таких как датчики,микроустройства, средства доставки и т.д. Полученная в результатеэтого новая форма архитектуры информационно-коммуникационныхтехнологий (ИКТ) и огромное количество новых сервисов не могутподдерживаться современными сетевыми технологиями на должномуровне.

Концепция Future Network(FN) или Будущие сети (БС), которая, как ожидается, обеспечитфункциональные возможности и сервисы, выходящие за рамкиограничений современных сетевых технологий, была изученаисследователями в области сетей связи и сервисов во всем мире.Технологии БС в настоящее время широко и глубоко изучены во многихисследовательских организациях и органах по стандартизации.

Вданной части документа ISO/IEC TR 29181 описаны общие аспекты БС,включая определение, общую концепцию, проблемы и требования.

Кроме того, здесьобсуждается этап стандартизации БС.

1Область применения

Настоящий стандарт даетопределение, описывает общую концепцию, проблемы и требования дляБудущих сетей (БС). В нем также рассматривается этап стандартизацииБС. В содержание этого стандарта также входят:

-причины, по которым БС необходимы;

-определение, общая концепция и терминология БС;

-сервисы и приложения в БС;

-проблемы существующих сетей;

-цели для проектирования и требования высокого уровня к БС;

-этапы для стандартизации БС.

2Нормативные ссылки

Нормативные ссылкиотсутствуют.

3Термины и определения

Внастоящем стандарте применены следующие термины и определения:

3.1 будущая сеть(БС): Сеть будущего, построенная "с нуля", с поэтапным подходомк проектированию.

Примечание - Она должнаобеспечивать в будущем возможности и сервисы, выходящие за рамкиограничений существующей сети, включая Интернет.

3.2 проектирование "снуля": Подход, при котором система и сеть разрабатываются счистого листа, основанный на долгосрочных революционных целях.

Примечание - При подходе"с нуля" обратная совместимость может не потребоваться [1],[2].

3.3 виртуализациясети: Технология, позволяющая создавать логически изолированныесетевые разделы в совместно используемых компонентах физическойинфраструктуры, в результате чего множественные гетерогенныевиртуальные сети могут сосуществовать одновременно в разныхсовместно используемых инфраструктурных компонентах.

Примечание -Виртуализация сети дает возможность объединения многочисленныхресурсов, представляемых в виде единого ресурса [3], [4].

3.4 коммуникации междуразличными уровнями: Технология, позволяющая создавать новыеинтерфейсы, заново определять границы уровней, разрабатыватьпротоколы, основываясь на деталях проектирования других уровней,производить совместную настройку параметров между уровнями илисоздавать полностью новую абстракцию.

3.5 автономныйсервис: Сервис, позволяющий пользователям или мобильнымсервисам автономно настраивать сети и управлять сетями.

3.6контекстно-ориентированный сервис: Сервис, позволяющийприложениям или сервисам адаптировать свое поведение под физическуюсреду.

3.7 организация сетина основе контента: Технология, позволяющая поддерживатьмаршрутизацию на основе контента, а не физическогоместоположения.

3.8 компоновкасервиса: Технология, которая поддерживает состав действий,необходимых для объединения и увязки существующих сервисов(атомарных и даже составных сервисов) для создания новых процессов;например, возможность настроить сервисы, предоставляемые конечнымпользователям.

3.9 технологиянастройки отношения QoS/QoE (качествосервиса/качество услуги на основе оценки (восприятия)пользователем): Технология, позволяющая поддерживатьпредпочтительные настройки и, соответственно,компоновку/перекомпоновку сервиса.

3.10 экономическиестимулы: Поощрение, вознаграждение и компенсация, которыеэкономически мотивируют стороны (компоненты/участников) на созданиесетей, сервисов или предоставление своих ресурсов.

3.11 метод"конструктивных элементов" (ВВ): Метод разработки наборастандартов путем создания некоторых базовых модулей или элементов,которые могут быть объединены вместе для получения общейархитектуры или целых операций.

Примечание 1 - Этотподход может быть использован для разработки новой сложнойтехнологии, такой как Future Network, в которой на текущем этапе невсем основным связанным элементам можно дать определение.

Примечание 2 -Определение Интернета и NGN (сеть следующего поколения).

Интернет - наборвзаимосвязанных сетей, использующих интернет-протокол, которыйпозволяет им функционировать как единая крупномасштабная крупнаявиртуальная сеть [5]. Интернет - глобальная система взаимосвязанныхкомпьютерных сетей, которые обмениваются данными путем коммутациипакетов с использованием стандартизованного пакетаинтернет-протокола (TCP/IP). Это "сеть из сетей", состоящая измиллионов частных и общественных, академических, деловых иправительственных сетей от локального до глобального масштаба,которые связаны медными проводами, оптоволоконными кабелями,беспроводными соединениями и с помощью других технологий [5].

Сеть следующего поколения(NGN) - пакетная сеть, способная предоставлять телекоммуникационныесервисы и использовать несколько широкополосных технологий трафикас поддержкой QoS, в которой функции, связанные с сервисом, независят от базовых технологий трафика. Она обеспечиваетнеограниченный доступ пользователей к сетям и конкурирующимпоставщикам сервисов и (или) сервисам по их выбору. Сеть следующегопоколения поддерживает обобщенную мобильность, которая позволитобеспечить постоянное и повсеместное предоставление сервисовпользователям [6].

4Сокращения

AAA - (Authentication,Authorization, and Accounting) аутентификация, авторизация иучет;

BB - (Building Blocks)конструктивные элементы;

DNS - (Domain NameSystem) система доменных имен;

FA - (FunctionalArchitecture) функциональная архитектура;

Fl - (Future Internet)интернет будущего;

FIRE - (Future InternetResearch and Experiments) исследования и эксперименты в областиИнтернета будущего;

FN - (Future Network)будущие сети;

FP7 - (Framework Program7) рамочная программа 7;

GENI - (GlobalEnvironment for Network Innovations) глобальная среда для сетевыхинноваций;

ICT - (InformationCommunication Technology) информационно-коммуникационные технологии(ИКТ);

loT - (Internet ofThings) интернет вещей (физических объектов);

IP - (Internet Protocol)интернет-протокол;

IPv4 - (Internet Protocolversion 4) интернет-протокол, версия 4;

IPv6 - (Internet Protocolversion 6) интернет-протокол, версия 6;

ISP - (Internet ServiceProvider) интернет-провайдер;

NAT - (Network AddressTranslation) трансляция сетевых адресов;

NGN - (Next GenerationNetworks) сети следующего поколения;

NwGN - (New GenerationNetwork) сеть нового поколения;

P2P - (Peer-to-Peer)одноранговая сеть;

PI - (ProviderIndependent) независимый от провайдера;

QoE - (Quality ofExperience) качество услуги на основе оценки (восприятия)пользователем;

QoS - (Quality ofService) качество сервиса;

SOA - (Service OrientedArchitecture) сервисно-ориентированная архитектура.

5Обзор

5.1Необходимость в исследовании и стандартизации Будущих сетей

Существующая технологияна основе IP имеет значительные недостатки, которые необходимоустранить, прежде чем она может стать единой глобальнойкоммуникационной инфраструктурой. В частности, в существующихIP-сетях есть проблемы с большим количеством хостов, таких какдатчики, различные беспроводные и мобильные узлы, множественнымиинтерфейсами и узлами, объединяющими несколько домов, а такжепроблемы с необходимостью поддержки мобильных технологий в реальномвремени и быстродействующих мобильных хостов, с необходимостьюобеспечения безопасности электронных транзакций, качествагарантийного обслуживания, с бизнес-аспектами и т.д. Поэтому длярешения этих проблем были проведены различные исследования. Крометого, в настоящее время проявляется значительная обеспокоенность всвязи с тем, что недостатки не будут полностью устраненытрадиционным способом текущих исследований с "обратнойсовместимостью" и мер по стандартизации. Именно по этой причинеисследования БС называют "разработкой архитектуры новой сети снуля". Предполагается, что разработка БС должна обсуждаться наоснове подхода "с нуля", а также пошагового проектирования.

Всвязи с этим необходимо изучить и стандартизировать БС, котораяпреодолеет ограничения существующих сетей и обеспечит новыесервисы, обладающие богатыми возможностями.

5.2Значение и концепция Будущих сетей

Бизнес-модель БСнаправлена на распределение прибыли между поставщикамиинфраструктуры, поставщиками сервисов, поставщиками приложений иконечными пользователями путем создания кооперативных экосистеммежду ними. Это достигается открытостью и удовлетворением различныхтребований всеми сторонами.

Кроме того, БС смогутпредоставлять миллионы/миллиарды сервисов, поэтому дляпредоставления контекстно-ориентированных сервисов БС потребуетсягибкая структура. Контекстно-ориентированный сервис - это ключеваяфункциональность, необходимая для предоставления динамическиадаптируемых сервисов, и ключевая функция, гарантирующаябесперебойное предоставление медиа-сервисов, что позволит создаватьрасширенные и обновленные сервисы для конечных пользователей.

Видение развития БСприведено на рисунке 1.

Рисунок 1 - Видениеразвития Будущих сетей

Сегодняшние сети, какправило, основаны на интернет-протоколе IPv4. Для совершенствованияИнтернета существует два подхода к проектированию: разработка "снуля" и пошаговое проектирование. Интернет будущего будетразработан "с нуля", смоделирован и развернут примерно в периодмежду 2015 и 2020 годами. В то же время сегодняшние сети будутпостепенно эволюционировать. Таким образом, будут сосуществоватьдве различные сетевые технологии, для поддержки беспроблемнойинтеграции которых потребуется федерация и миграция сервисов.Федерация должна определяться как взаимосвязь несколькихгетерогенных сетей (например, IPv4, IPv6, Будущего интернета илисетей, не основанных на IP). Федерация обычно объединяетгеографически распределенные сети, которые управляются различнымиорганизациями/интернет-провайдерами. Однако они будут считатьсячастью единой сети, поскольку работают в общей структуре управленияв рамках единого органа управления. Таким образом, несколькогетерогенных сетей в конечном итоге будут рассматриваться какединая федеративная сеть - БС. БС охватывают все "прорывные" сети,а также другие существующие сети. БС имеет более широкий охват, чемБудущий интернет, и включает в себя другие сети, отличные отIP-сетей (например, датчики, сети транспортных средств, спутники ит.д.).

6Сервисы и приложения в Будущих сетях

Внастоящем разделе представлены следующие сервисы сети будущего,которые рассматриваются как ориентиры для создания БС.

Хотя перечисленныесервисы приведены в качестве примеров (необязательных), ониподразумевают под собой существенные, социальные и инфраструктурныесервисы и требуют значительных сетевых ресурсов, которые нынешняяинтернет-технология поддерживать не способна.

Отличаясь от традиционныхКТ (коммуникационных технологий) или ИТ (информационныхтехнологий), сервисы будущего должны быть пересмотрены всоответствии с более широкой концепцией, поскольку БС будутохватывать широкий спектр гетерогенных сетей [11], учитывающейпроблемы: вездесущности, функциональности, мощности, детализации,времени, масштаба, интеллекта, ролей, людей и их имущества, а такжепринципа "к вашим услугам".

Сервисам БС можно датьследующие определения.

Это сервисы, которыепоявятся к 2020 году.

Это сервисы, создаваемые"с нуля" на базе новых сетей или интегрируемые с существующимисетями. Поскольку сервисы по своей природе являются независимыми оттехнологии передачи данных или способа доступа в сеть, они могутохватывать все существующие сети и построенные "с нуля" сети.

Сервисы, ориентированныекак на пользователя (I-Centric), так и на сеть (Net-Centric). Цельюсервисов будущего является удовлетворение потребностей иобеспечение максимального удобства для конечных пользователей приоптимальном использовании сетевых ресурсов.

Они будут охватыватьобласти ИТ, телекоммуникаций, медиаданных и облачных вычислений,которые смогут предоставляться на любых уровнях сети (см. рисунок2): например, будущие сервисы ресурсов ИКТ смогут предоставлятьсянепосредственно на уровне транспорта и ресурсов или на уровнеуправления транспортом/ресурсами в случае контроля качества.Аналогичным образом сервисы коммуникаций с эффектом погружениясмогут предоставляться на уровне поддержки приложений/сервисов илина уровне управления сервисами в соответствии с собственнойполитикой обслуживания и возможностями провайдера. Доступ квозможностям каждого сетевого уровня может быть получен с помощьюоткрытых стандартизованных интерфейсов.

Рисунок 2 - Концепциясервисов Будущих сетей

Вчисло ключевых функций, которые должны поддерживать сервисы БС,входят:

-контекстно-ориентированный подход;

-динамическая адаптивность;

-самоорганизация и самоконфигурирование;

-самодиагностика и самовосстановление;

-распределенное управление;

-управление большими данными.

7Формулирование проблем

Для БС проблемы можноклассифицировать как: 1) основные проблемы и 2) проблемы, связанныес основополагающими принципами проектирования существующегоИнтернета. Большинство из них также изучаются и исследуются вомногих организациях и исследовательских проектах, таких какIETF/IRTF [12, 13], ITU-T [14], группа FIAArch EU [15].

7.1Основные проблемы

7.1.1 Отказымаршрутизации и масштабируемость

Всуществующем Интернете имеются проблемы, связанные с вопросамимасштабируемости архитектуры маршрутизации и адресации.Рассмотренные проблемы обусловлены: мобильностью, множественнойадресацией, перенумерацией, независимостью провайдеров (PIмаршрутизация), влиянием протокола IPv6 на существующую архитектуруИнтернета и другими причинами. Известно, что данная проблемавызвана существующим способом структурирования идентификатора -локатора в схеме IP-адреса. По мере того, как Интернет продолжаетразвиваться, проблемы с обеспечением масштабируемой и надежнойглобальной системы маршрутизации также со временем изменятся.

7.1.2Незащищенность

Одна из главных проблемсуществующего Интернета заключается в незащищенности коммуникаций.Коммуникации сегодня не всегда вызывают доверие, при этом очевиднытакие проблемы как рост уязвимостей, распространение вирусов("червей"), а также сетевые атаки. Даже без атак сервис частобывает недоступен из-за отказов оборудования, поддерживающегоненадежные протоколы IP-маршрутизации.

7.1.3Мобильность

СуществующиеIP-технологии предназначены для хостов в фиксированныхместоположениях и плохо подходят для поддержки мобильных хостов.Для поддержки мобильности хоста был разработан протокол Mobile IP,однако он имеет некоторые проблемы, связанные с задержкойобновления, сбоями при передаче данных, с обеспечениемконфиденциальности местоположения. Кроме того, существующаяархитектура протокола Mobile IP сталкивается с трудностями прибыстрой вертикальной передаче. Более того, недавно стали доступнымножественные интерфейсы для пользовательских устройств для доступак гетерогенным сетям множественного доступа. В этом случаенеобходим контроль трафика уровня потока в дополнение к управлениюмобильностью на уровне хоста.

7.1.4 Качествосервиса

Существующей архитектурыИнтернета недостаточно для поддержки качества обслуживания с точкизрения пользователя или приложения. Пока неясно, как и где можноинтегрировать различные уровни качества обслуживания в даннойархитектуре.

7.1.5 Гетерогенныефизические уровни, приложения и архитектура

Существующая архитектураИнтернета была известна как "узкое место" в сегодняшних "песочныхчасах" Интернета. Сегодняшний IP-интерфейс позволяет использоватьширокий спектр физических уровней и приложений. Но эти физическиеуровни и гетерогенность приложений создают огромные проблемы длясетевой архитектуры, распределения ресурсов, надежного транспорта,распознавания контекста, переконфигурации и безопасности.

7.1.6 Управлениесетью

Усуществующей архитектуры Интернета недостаточно возможностей вплане управления. Мгновенное и простое управление крайне необходимодля пользователей, поскольку Интернет будущего может состоять извновь возникающих гетерогенных беспроводных, мобильных иситуативных архитектур. Например, для будущих мобильных сетейследует предусмотреть следующее автономное управление: самозащита,самовосстановление, самоконфигурация, самооптимизация и т.д.

7.1.7 Отказ приизбыточной нагрузке