（來源 信息服務部）

　　 4月20-21日，第十四屆中國電子信息技術年會在合肥召開。中國工程院院士、清華大學計算機系主任吳建平教授作了"下一代互聯(lián)網(wǎng)體系結構發(fā)展趨勢"的主題報告。

　　 吳建平
中國工程院院士、清華大學計算機系主任

　　 50年前，人類發(fā)明了互聯(lián)網(wǎng)，25年前，互聯(lián)網(wǎng)正式接入中國。今天，依托飛速發(fā)展的各種通訊技術，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為網(wǎng)絡空間最重要的信息基礎設施，和網(wǎng)絡信息體系最基礎的承載平臺。

　　 互聯(lián)網(wǎng)體系結構是互聯(lián)網(wǎng)的關鍵核心技術，主要研究互聯(lián)網(wǎng)的各部分功能組成及其相互關系。在這個體系結構中，網(wǎng)絡層承上啟下，保證全網(wǎng)通達，是體系結構的核心。

　　 網(wǎng)絡層向下兼容當前各種通信系統(tǒng)，包括高速光纖通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通訊系統(tǒng)，以及當前最熱的3G、4G、5G等現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)。各種各樣的通信系統(tǒng)，使互聯(lián)網(wǎng)自身的傳輸速度和帶寬不斷優(yōu)化和發(fā)展。另外，在網(wǎng)絡層之上，由于信息技術的創(chuàng)新，新的應用層出不窮，從而使互聯(lián)網(wǎng)成為推動整個社會進步的重要支撐力量。

　　 體系結構是互聯(lián)網(wǎng)核心技術

　　 互聯(lián)網(wǎng)是連接計算機的網(wǎng)絡。目前在計算機技術領域，包括CPU的芯片技術以及軟件的操作系統(tǒng)等信息社會發(fā)展中所依賴的最基礎的關鍵核心技術，我們都沒能牢牢地掌握在自己手里，對其貢獻非常有限?；ヂ?lián)網(wǎng)誕生后，給我國的信息網(wǎng)絡核心技術研究提供了機會。

　　 互聯(lián)網(wǎng)體系結構包含三個基本要素，第一是全網(wǎng)統(tǒng)一的傳輸格式，IPv4是現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)傳輸格式的協(xié)議，IPv6定義了未來新的傳輸格式，通過IPv6的格式定義，網(wǎng)絡層過渡到了新的一代，傳輸格式是網(wǎng)絡層的最基本要素，從互聯(lián)網(wǎng)發(fā)明到今天已經(jīng)50年，傳輸格式的迭代只有IPv4和IPv6兩個階段。第二是轉換方式，在統(tǒng)一的傳輸格式基礎上，互聯(lián)網(wǎng)要解決如何將數(shù)據(jù)和信息從網(wǎng)絡的一個端點傳送到另一個端點的傳輸模式。對于互聯(lián)網(wǎng)的轉換方式歷史上曾經(jīng)出現(xiàn)有連接、無連接兩種不同的技術路線，經(jīng)過長時間的比較競爭，互聯(lián)網(wǎng)無連接分組交換技術成為主流，它保證了互聯(lián)網(wǎng)的傳輸以最高效的方式得以實現(xiàn)。第三是路由控制，在傳輸格式和轉換方式相對穩(wěn)定的基礎上，路由控制必須不斷地滿足不同應用和不同通訊手段、通訊方式變化的需求，以達到全網(wǎng)最優(yōu)。

　　 IPv4向IPv6迭代是大勢所趨

　　 互聯(lián)網(wǎng)體系結構的發(fā)明人、圖靈獎獲得者溫登?瑟夫指出，互聯(lián)網(wǎng)在設計之初，就定義了原型必須滿足五個條件：

　　 第一，互聯(lián)網(wǎng)必須具有面向任何應用的普適性，即互聯(lián)網(wǎng)不是為任何特殊應用而設計的網(wǎng)絡：像傳送明信片一樣，語音、視頻、IP電話……任何應用都可以在互聯(lián)網(wǎng)上得到支撐。

　　 第二，互聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸可以針對任何通信技術實現(xiàn)兼容，包括電子電路、微波、光纖、無線、3G/4G/5G……等。

　　 第三，允許在網(wǎng)絡邊緣創(chuàng)新，不需要為增加任何新的應用和服務而改變網(wǎng)絡結構，這就是窄腰結構的優(yōu)勢，基本結構保持不變，應用可以無限擴展。

　　 第四，可擴展。互聯(lián)網(wǎng)需要支持用戶規(guī)模的持續(xù)擴大，現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)上連接的用戶已經(jīng)近40億，IPv4的地址空間不足，因此發(fā)展IPv6勢在必行。

　　 第五，互聯(lián)網(wǎng)向任何新協(xié)議、新技術和新應用開放?；ヂ?lián)網(wǎng)的兼容、開放、可擴展特征，決定了它是一個不斷演進，不斷延伸，不斷成長的網(wǎng)絡，路由控制是互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新的最主要領域。

　　 隨著人工智能、萬物互聯(lián)的技術趨勢，互聯(lián)網(wǎng)上承載的應用將會日益繁多，從IPv4向IPv6迭代已經(jīng)是大勢所趨。

　　 推動互聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展的國際組織是IETF（The Internet Engineering Task Force）。IETF的最高領導層為IAB (Internet Architecture Board）即互聯(lián)網(wǎng)體系結構工作組，其使命是保證互聯(lián)網(wǎng)平穩(wěn)的發(fā)展。IAB已經(jīng)在全球確立了互聯(lián)網(wǎng)從IPv4向IPv6演進的必然趨勢。但其演進過程還會出現(xiàn)各種各樣的問題，IETF組織的主要宗旨就是發(fā)現(xiàn)問題，并且有針對性地解決問題，將其確定為國際標準。截至到2018年6月30日，IETF已完成8439項RFC（Request For Comments），其中由中國牽頭的有101項?？梢娭袊谡麄€互聯(lián)網(wǎng)體系結構和互聯(lián)網(wǎng)關鍵技術領域還是初學者，發(fā)言權非常有限。

　　 IPv6是網(wǎng)絡強國的重要契機

　　 IPv6是中國參與全球互聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展的重要契機。2017年，兩辦通知從國家戰(zhàn)略的層面確立了推動下一代互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模部署的行動計劃，進一步明確了發(fā)展下一代互聯(lián)網(wǎng)的必要性、主要目標、重點任務和保障措施。為落實習總書記關于"美歐等主要國家正在加緊布局下一代互聯(lián)網(wǎng)，我們要加快實施步伐，爭取在下一輪競爭中迎頭趕上"的重要講話精神，文件確定了五項重點任務，要求"從互聯(lián)網(wǎng)應用、網(wǎng)絡基礎設施、應用基礎設施、網(wǎng)絡安全、關鍵前沿技術等五大領域深化IPv6發(fā)展。"其中特別強調了要強化網(wǎng)絡安全，維護國家信息網(wǎng)絡安全保障，突破關鍵前沿技術，構建自主創(chuàng)新的下一代互聯(lián)網(wǎng)技術產(chǎn)業(yè)形態(tài)。

　　 當前，下一代互聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展仍然面臨著三個巨大的挑戰(zhàn)，包括可擴展性、安全性和實時性。每一個技術挑戰(zhàn)背后都有著很復雜的科學問題，例如可擴展性，實際上是超大空間的高效路由尋址問題；安全性，是開放性網(wǎng)絡跨域可信的訪問問題；實時性，是在資源競爭狀態(tài)下的實時傳輸控制問題。這些重大科技問題的解決，需要我們從基礎研究、科技攻關到大規(guī)模應用等方面不斷深化互聯(lián)網(wǎng)體系結構的科研和創(chuàng)新。下一代互聯(lián)網(wǎng)體系結構為解決互聯(lián)網(wǎng)的問題提供了新的平臺和新的途徑，需要我們去發(fā)明、去創(chuàng)造，IPv6是未來互聯(lián)網(wǎng)體系結構最重要的創(chuàng)新領域。只有牢牢把握住這個核心，才能將網(wǎng)絡強國的國家戰(zhàn)略落到實處。