（來(lái)源 信息服務部）
4月20-21日，第十四屆中國(guó)電子(zǐ)信息技術年會在(zài)合肥召開。中國(guó)工程院院士、清華大(dà)學計算機系主任吳建平教授作了(le／liǎo)"下一(yī / yì ／yí)代互聯網體系結構發展趨勢"的(de)主題報告。
吳建平
中國(guó)工程院院士、清華大(dà)學計算機系主任
50年前，人(rén)類發明了(le／liǎo)互聯網，25年前，互聯網正式接入中國(guó)。今天，依托飛速發展的(de)各種通訊技術，互聯網已經成爲(wéi / wèi)網絡空間最重要(yào / yāo)的(de)信息基礎設施，和(hé / huò)網絡信息體系最基礎的(de)承載平台。
互聯網體系結構是(shì)互聯網的(de)關鍵核心技術，主要(yào / yāo)研究互聯網的(de)各部分功能組成及其相互關系。在(zài)這(zhè)個(gè)體系結構中，網絡層承上(shàng)啓下，保證全網通達，是(shì)體系結構的(de)核心。
網絡層向下兼容當前各種通信系統，包括高速光纖通信系統、衛星通訊系統，以(yǐ)及當前最熱的(de)3G、4G、5G等現代移動通信系統。各種各樣的(de)通信系統，使互聯網自身的(de)傳輸速度和(hé / huò)帶寬不(bù)斷優化和(hé / huò)發展。另外，在(zài)網絡層之(zhī)上(shàng)，由于(yú)信息技術的(de)創新，新的(de)應用層出(chū)不(bù)窮，從而(ér)使互聯網成爲(wéi / wèi)推動整個(gè)社會進步的(de)重要(yào / yāo)支撐力量。
體系結構是(shì)互聯網核心技術
互聯網是(shì)連接計算機的(de)網絡。目前在(zài)計算機技術領域，包括CPU的(de)芯片技術以(yǐ)及軟件的(de)操作系統等信息社會發展中所依賴的(de)最基礎的(de)關鍵核心技術，我們都沒能牢牢地(dì / de)掌握在(zài)自己手裏，對其貢獻非常有限。互聯網誕生後，給我國(guó)的(de)信息網絡核心技術研究提供了(le／liǎo)機會。
互聯網體系結構包含三個(gè)基本要(yào / yāo)素，第一(yī / yì ／yí)是(shì)全網統一(yī / yì ／yí)的(de)傳輸格式，IPv4是(shì)現有互聯網傳輸格式的(de)協議，IPv6定義了(le／liǎo)未來(lái)新的(de)傳輸格式，通過IPv6的(de)格式定義，網絡層過渡到(dào)了(le／liǎo)新的(de)一(yī / yì ／yí)代，傳輸格式是(shì)網絡層的(de)最基本要(yào / yāo)素，從互聯網發明到(dào)今天已經50年，傳輸格式的(de)叠代隻有IPv4和(hé / huò)IPv6兩個(gè)階段。第二是(shì)轉換方式，在(zài)統一(yī / yì ／yí)的(de)傳輸格式基礎上(shàng)，互聯網要(yào / yāo)解決如何将數據和(hé / huò)信息從網絡的(de)一(yī / yì ／yí)個(gè)端點傳送到(dào)另一(yī / yì ／yí)個(gè)端點的(de)傳輸模式。對于(yú)互聯網的(de)轉換方式曆史上(shàng)曾經出(chū)現有連接、無連接兩種不(bù)同的(de)技術路線，經過長時(shí)間的(de)比較競争，互聯網無連接分組交換技術成爲(wéi / wèi)主流，它保證了(le／liǎo)互聯網的(de)傳輸以(yǐ)最高效的(de)方式得以(yǐ)實現。第三是(shì)路由控制，在(zài)傳輸格式和(hé / huò)轉換方式相對穩定的(de)基礎上(shàng)，路由控制必須不(bù)斷地(dì / de)滿足不(bù)同應用和(hé / huò)不(bù)同通訊手段、通訊方式變化的(de)需求，以(yǐ)達到(dào)全網最優。
IPv4向IPv6叠代是(shì)大(dà)勢所趨
互聯網體系結構的(de)發明人(rén)、圖靈獎獲得者溫登?瑟夫指出(chū)，互聯網在(zài)設計之(zhī)初，就(jiù)定義了(le／liǎo)原型必須滿足五個(gè)條件：
第一(yī / yì ／yí)，互聯網必須具有面向任何應用的(de)普适性，即互聯網不(bù)是(shì)爲(wéi / wèi)任何特殊應用而(ér)設計的(de)網絡：像傳送明信片一(yī / yì ／yí)樣，語音、視頻、IP電話……任何應用都可以(yǐ)在(zài)互聯網上(shàng)得到(dào)支撐。
第二，互聯網的(de)信息傳輸可以(yǐ)針對任何通信技術實現兼容，包括電子(zǐ)電路、微波、光纖、無線、3G/4G/5G……等。
第三，允許在(zài)網絡邊緣創新，不(bù)需要(yào / yāo)爲(wéi / wèi)增加任何新的(de)應用和(hé / huò)服務而(ér)改變網絡結構，這(zhè)就(jiù)是(shì)窄腰結構的(de)優勢，基本結構保持不(bù)變，應用可以(yǐ)無限擴展。
第四，可擴展。互聯網需要(yào / yāo)支持用戶規模的(de)持續擴大(dà)，現在(zài)互聯網上(shàng)連接的(de)用戶已經近40億，IPv4的(de)地(dì / de)址空間不(bù)足，因此發展IPv6勢在(zài)必行。
第五，互聯網向任何新協議、新技術和(hé / huò)新應用開放。互聯網的(de)兼容、開放、可擴展特征，決定了(le／liǎo)它是(shì)一(yī / yì ／yí)個(gè)不(bù)斷演進，不(bù)斷延伸，不(bù)斷成長的(de)網絡，路由控制是(shì)互聯網創新的(de)最主要(yào / yāo)領域。
随着人(rén)工智能、萬物互聯的(de)技術趨勢，互聯網上(shàng)承載的(de)應用将會日益繁多，從IPv4向IPv6叠代已經是(shì)大(dà)勢所趨。
推動互聯網技術發展的(de)國(guó)際組織是(shì)IETF（The Internet Engineering Task Force）。IETF的(de)最高領導層爲(wéi / wèi)IAB (Internet Architecture Board）即互聯網體系結構工作組，其使命是(shì)保證互聯網平穩的(de)發展。IAB已經在(zài)全球确立了(le／liǎo)互聯網從IPv4向IPv6演進的(de)必然趨勢。但其演進過程還會出(chū)現各種各樣的(de)問題，IETF組織的(de)主要(yào / yāo)宗旨就(jiù)是(shì)發現問題，并且有針對性地(dì / de)解決問題，将其确定爲(wéi / wèi)國(guó)際标準。截至到(dào)2018年6月30日，IETF已完成8439項RFC（Request For Comments），其中由中國(guó)牽頭的(de)有101項。可見中國(guó)在(zài)整個(gè)互聯網體系結構和(hé / huò)互聯網關鍵技術領域還是(shì)初學者，發言權非常有限。
IPv6是(shì)網絡強國(guó)的(de)重要(yào / yāo)契機
IPv6是(shì)中國(guó)參與全球互聯網技術發展的(de)重要(yào / yāo)契機。2017年，兩辦通知從國(guó)家戰略的(de)層面确立了(le／liǎo)推動下一(yī / yì ／yí)代互聯網規模部署的(de)行動計劃，進一(yī / yì ／yí)步明确了(le／liǎo)發展下一(yī / yì ／yí)代互聯網的(de)必要(yào / yāo)性、主要(yào / yāo)目标、重點任務和(hé / huò)保障措施。爲(wéi / wèi)落實習總書記關于(yú)"美歐等主要(yào / yāo)國(guó)家正在(zài)加緊布局下一(yī / yì ／yí)代互聯網，我們要(yào / yāo)加快實施步伐，争取在(zài)下一(yī / yì ／yí)輪競争中迎頭趕上(shàng)"的(de)重要(yào / yāo)講話精神，文件确定了(le／liǎo)五項重點任務，要(yào / yāo)求"從互聯網應用、網絡基礎設施、應用基礎設施、網絡安全、關鍵前沿技術等五大(dà)領域深化IPv6發展。"其中特别強調了(le／liǎo)要(yào / yāo)強化網絡安全，維護國(guó)家信息網絡安全保障，突破關鍵前沿技術，構建自主創新的(de)下一(yī / yì ／yí)代互聯網技術産業形态。
當前，下一(yī / yì ／yí)代互聯網技術發展仍然面臨着三個(gè)巨大(dà)的(de)挑戰，包括可擴展性、安全性和(hé / huò)實時(shí)性。每一(yī / yì ／yí)個(gè)技術挑戰背後都有着很複雜的(de)科學問題，例如可擴展性，實際上(shàng)是(shì)超大(dà)空間的(de)高效路由尋址問題；安全性，是(shì)開放性網絡跨域可信的(de)訪問問題；實時(shí)性，是(shì)在(zài)資源競争狀态下的(de)實時(shí)傳輸控制問題。這(zhè)些重大(dà)科技問題的(de)解決，需要(yào / yāo)我們從基礎研究、科技攻關到(dào)大(dà)規模應用等方面不(bù)斷深化互聯網體系結構的(de)科研和(hé / huò)創新。下一(yī / yì ／yí)代互聯網體系結構爲(wéi / wèi)解決互聯網的(de)問題提供了(le／liǎo)新的(de)平台和(hé / huò)新的(de)途徑，需要(yào / yāo)我們去發明、去創造，IPv6是(shì)未來(lái)互聯網體系結構最重要(yào / yāo)的(de)創新領域。隻有牢牢把握住這(zhè)個(gè)核心，才能将網絡強國(guó)的(de)國(guó)家戰略落到(dào)實處。