15、基于主动网络的数据分组新协议

基于主动网络的数据分组新协议

1. 引言

在分布式控制系统中，使用通用网络（如以太网）来连接不同处理元素已成为一种趋势。然而，这可能导致在承载大量数据流量的网络段中性能下降，这种情况在工业环境，特别是数据采集分布式系统中尤为明显。

传统上，引入新协议来改善网络服务是一个缓慢且困难的过程。这是因为需要进行标准化以确保系统互操作性，而且新协议与现有协议的整合也缺乏自动化方法，还存在版本兼容性问题。例如，IPv6的部署预计需要约15年才能完成。

主动网络似乎是解决这些问题的理想方案。主动网络允许用户通过加载自己的程序来实现特定任务，其核心思想是标准化通信模型，而非单个通信协议。构建主动网络有离散和集成两种方法。离散方法将程序注入主动节点的过程与数据包处理分离；集成方法则将处理数据包的代码包含在数据包（称为胶囊）中。

目前，主动网络的一个重要研究领域是开发更便于构建主动网络的工具。例如，麻省理工学院（MIT）开发的ANTS（Active Node Transport System）是首个使用胶囊模式的免费工具，之后MIT又设计了PAN（Practical Active Networks）以提高效率。犹他大学基于ANTS开发了Janos，宾夕法尼亚大学与贝尔交换软件公司合作强调节点安全，佐治亚理工学院正在创建节点操作系统Bowman和执行环境CANE。

2. 动机

在分布式数据采集系统中，多个发送节点需向接收实体传输大量数据。若每个节点单独发送数据，网络将承受不必要的负载，尤其是与接收端相连的网段，因为它要收集所有传入流量。而且，每个数据在穿越网络时都被封装在帧中，可能出现协议信息占用空间比数据本身还大的情况。

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