“下一代互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新發(fā)展面臨很多挑戰(zhàn)。如果不掌握網(wǎng)絡(luò)空間的核心技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)空間的創(chuàng)新發(fā)展將困難重重?！敝袊こ淘涸菏俊⒅袊ヂ?lián)網(wǎng)協(xié)會副理事長吳建平在2021（第二十屆）中國互聯(lián)網(wǎng)大會開幕論壇的主旨報告中如此表示。他指出，需要加大力度參與互聯(lián)網(wǎng)問題的解決和國際標(biāo)準(zhǔn)的制定，隨著時間的推移，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的話語權(quán)才會越來越大。
中國工程院院士、中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會副理事長 吳建平
發(fā)生在2003年的兩件互聯(lián)網(wǎng)大事
吳建平表示，互聯(lián)網(wǎng)和和網(wǎng)絡(luò)空間正在支撐著人類社會的快速發(fā)展。互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過50多年發(fā)展，已經(jīng)成為人類社會的重要基礎(chǔ)設(shè)施和國家的重要戰(zhàn)略資源，正在發(fā)展成為繼陸、海、空和太空之后的人類第五疆域——網(wǎng)絡(luò)空間。
他回憶了2003年中國互聯(lián)網(wǎng)的兩件大事。這兩件事分別成為我國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和IPv6發(fā)展的關(guān)鍵“節(jié)點”。
一個是抗擊“非典”。2003年非典（SARS）爆發(fā)期間，教育部在清華大學(xué)舉行高校防治非典科技攻關(guān)視頻匯報會，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支撐下的視頻會議系統(tǒng)讓異地相隔的通訊交流成為現(xiàn)實。而當(dāng)時，利用互聯(lián)網(wǎng)“抗疫”的歷程才剛剛開始。
到了2020年，新冠疫情突發(fā)，與抗擊非典相比，人們的隔離和交流方式都發(fā)生了翻天覆地的變化，互聯(lián)網(wǎng)強力支撐著“疫情防控”，不僅使隔離的人們通過語音、視頻等各種形式方便地交流，而且在物資保障、資源調(diào)配等方面發(fā)揮了巨大的能量，對復(fù)工復(fù)產(chǎn)、常態(tài)化疫情防控提供了強有力的支撐。相隔17年的疫情防控讓我們看到，互聯(lián)網(wǎng)在支撐經(jīng)濟社會進步中發(fā)揮的作用越來越大。
2003年的另一件互聯(lián)網(wǎng)大事是：在57位院士建議下，我國啟動了中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程CNGI，開啟了中國部署IPv6下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新階段。中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程CNGI在2008年完成第一期目標(biāo)，并且開始試商用。建成了全球最大的純IPv6示范網(wǎng)絡(luò)；此外，攻克了一批關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)了一批重大應(yīng)用。CNGI工程在2008年北京奧運會期間引起了不少國際友人的關(guān)注，認(rèn)為中國的IPv6發(fā)展走在了世界前列。
吳建平介紹，實際上，我國對IPv6的推進一直在持續(xù)。2017年11月，中辦、國辦印發(fā)《推進互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版（IPv6）規(guī)模部署行動計劃》（簡稱“行動計劃”），各地區(qū)、各部門扎實推動IPv6規(guī)模部署，取得明顯成效，使得我國的IPv6推進工作能夠接續(xù)此前的進步，有了今天的發(fā)展。
2021年6月，深入推進IPv6規(guī)模部署和應(yīng)用貫徹落實會議在北京召開。貫徹落實中央有關(guān)會議精神，進一步強化統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，部署“十四五”期間的IPv6規(guī)模應(yīng)用工作，推進2021年重點工作。會議指出，IPv6規(guī)模部署和應(yīng)用，是互聯(lián)網(wǎng)升級演進的必然趨勢，是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新的重要方向，是網(wǎng)絡(luò)強國建設(shè)的基礎(chǔ)支撐。
互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)是互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵核心技術(shù)
為什么我國如此重視IPv6的發(fā)展？這要從網(wǎng)絡(luò)空間技術(shù)體系的核心說起。
吳建平表示，互聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)空間技術(shù)體系的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是各種通訊技術(shù)和應(yīng)用基礎(chǔ)技術(shù)之間的“平臺”。
計算機是網(wǎng)絡(luò)空間的最基本的計算細胞，各種計算終端、服務(wù)器和超級計算機通過互聯(lián)網(wǎng)連在一起，支撐了云計算、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等一系列應(yīng)用基礎(chǔ)技術(shù)。
在互聯(lián)網(wǎng)的支撐下，使用這些各種各樣的應(yīng)用基礎(chǔ)技術(shù)，我們才能構(gòu)建軍事、金融、能源、工業(yè)等各種不同行業(yè)領(lǐng)域的互聯(lián)網(wǎng)，以及各種各樣的具體的應(yīng)用系統(tǒng)。
由此可見，互聯(lián)網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)空間技術(shù)體系中的作用如此重要。那么，互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵核心技術(shù)是什么？
吳建平指出，在整個網(wǎng)絡(luò)空間技術(shù)體系中，CPU（計算機處理器）和OS（操作系統(tǒng)）軟件是網(wǎng)絡(luò)空間技術(shù)體系的核心，多年來已經(jīng)得到共識。而除了CPU和OS，互聯(lián)網(wǎng)體系機構(gòu)同樣發(fā)揮著非常重要的作用，是網(wǎng)絡(luò)空間技術(shù)體系的另一個關(guān)鍵核心技術(shù)。
互聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)旨在研究互聯(lián)網(wǎng)各部分功能組成及其相互關(guān)系。其中，網(wǎng)絡(luò)層對下使用各種通信手段，對上支持各種應(yīng)用，承上啟下，保證全網(wǎng)通達，是體系結(jié)構(gòu)的核心。網(wǎng)絡(luò)層包含三個基本要素：傳送格式、轉(zhuǎn)發(fā)方式及路由控制。
第一，傳送格式由IPv4向IPv6演進。IPv6格式定義了下一代互聯(lián)網(wǎng)。
第二，無連接分組交換的轉(zhuǎn)發(fā)方式保證了互聯(lián)網(wǎng)的高效傳輸。在互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷史上，無連接分組交換技術(shù)在與其他計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的競爭中異軍突起，最終取勝，和傳統(tǒng)電信的通信理念有很大不同。
第三，在傳送格式和轉(zhuǎn)發(fā)方式相對穩(wěn)定的情況下，路由控制必須不斷滿足通信和應(yīng)用發(fā)展的需求以達到全網(wǎng)最優(yōu)，是互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)研究的難點。路由控制是一個復(fù)雜多變量的求解，由于路由控制變化太多，互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模又太大，因此在全球聯(lián)通的情況下，路由控制實際上受到了很多限制，許多應(yīng)用或通訊需求不能完全得到滿足，而是要考慮各種需求的平衡點，這也是為什么互聯(lián)網(wǎng)是一個“盡力而為”的網(wǎng)絡(luò)。
吳建平指出，發(fā)展IPv6，是因為早期IPv4的設(shè)計已經(jīng)不能夠滿足今天互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。
20世紀(jì)90年代初，在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到一定規(guī)模時，工程師們意識到，IPv4具有的40億地址是不夠用的。新的地址空間協(xié)議IPv6經(jīng)過不斷研究，于1996年形成了首個IETF標(biāo)準(zhǔn)RFC（Request For Comments）。
IPv6擁有2128個地址，相當(dāng)于地球上每一平方米可以獲得1026個地址，能滿足“地球上每一粒塵埃都分配到一個IP地址”，因此從數(shù)量上來說，IPv6的地址容量完全能夠滿足需求。
中國推進IPv6下一代互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模部署
2016年11月，IETF（The Internet Engineering Task Force，互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組）最高領(lǐng)導(dǎo)層IAB（Internet Architecture Board，互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)委員會）發(fā)表了關(guān)于IPv6發(fā)展的重要聲明。
聲明表示，希望IETF能夠在新RFC標(biāo)準(zhǔn)中，停止要求新設(shè)備和新的擴展協(xié)議兼容IPv4，未來的新協(xié)議全部在IPv6基礎(chǔ)上進行優(yōu)化。
這是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中一個非常重要的里程碑，表明IPv6成為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)無可爭議的發(fā)展趨勢和方向。在此影響下，各國互聯(lián)網(wǎng)紛紛進行向IPv6的過渡。
吳建平指出，我國在2017年11月發(fā)布的推進IPv6規(guī)模部署行動計劃，清楚地說明了推進IPv6發(fā)展的重要意義：一是互聯(lián)網(wǎng)演進升級的必然趨勢；二是技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重大契機；三是網(wǎng)絡(luò)安全能力強化的迫切需要。
行動計劃的總體目標(biāo)是：用5到10年時間，形成下一代互聯(lián)網(wǎng)自主技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)生態(tài)，建成全球最大規(guī)模的IPv6商業(yè)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)下一代互聯(lián)網(wǎng)在經(jīng)濟社會各領(lǐng)域深度融合應(yīng)用，成為全球下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要主導(dǎo)力量。此外，行動計劃還特別強調(diào)了要強化網(wǎng)絡(luò)安全保障，維護國家網(wǎng)絡(luò)安全；突破關(guān)鍵前沿技術(shù)，構(gòu)建自主技術(shù)產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
吳建平院士對行動計劃發(fā)布后的三年內(nèi)，我國IPv6部署情況進行了介紹。
經(jīng)過三年的發(fā)展，固定帶寬的接入網(wǎng)絡(luò)已分配IPv6地址的用戶數(shù)、移動通信網(wǎng)絡(luò)已分配IPv6地址的用戶數(shù)基本呈逐漸上升的趨勢；城域網(wǎng)的IPv6流量流入流量的占比、移動通信網(wǎng)絡(luò)IPv6流入流量占比在不斷地增加；國際出入口IPv6流入及流出帶寬使用率也有了大幅增長。
在IPv6的基礎(chǔ)資源方面，今年4月，我國獲得亞太互聯(lián)網(wǎng)信息中心APNIC分配的大量IPv6地址，使我國IPv6地址總數(shù)躍居全球第一。
在云端IPv6就緒度方面，三大基礎(chǔ)電信企業(yè)已經(jīng)完成全部數(shù)據(jù)中心（IDC）的IPv6改造。其他數(shù)據(jù)中心運營企業(yè)、內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN）及云服務(wù)產(chǎn)品和平臺的云端IPv6就緒度也大幅提高。
同時，互聯(lián)網(wǎng)IPv6就緒度也呈現(xiàn)非?？斓纳仙置妗Ｈ筮\營商已完成LTE 網(wǎng)絡(luò)和城域網(wǎng)IPv6改造；13個主干網(wǎng)直聯(lián)點已經(jīng)全部實現(xiàn)了IPv6互聯(lián)互通，中國電信、中國移動、中國聯(lián)通、中國廣電、教育網(wǎng)和科技網(wǎng)累計開通IPv6網(wǎng)間互聯(lián)帶寬6.39Tbps；三大運營商已開通IPv6國際出入口寬帶90Gbps。
互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)具有強大生命力
互聯(lián)網(wǎng)從IPv4過渡到IPv6，在這個過程中，用戶基本是“無感知”狀態(tài)，這和互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)創(chuàng)新發(fā)展的強大的生命力有關(guān)。TCP/IP協(xié)議的發(fā)明者，“互聯(lián)網(wǎng)之父”溫頓·瑟夫（Vint Cerf）曾表示，互聯(lián)網(wǎng)之所以長盛不衰，和互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計之初所明確的基本理念是有密切關(guān)系的：
第一，不是為任何特殊應(yīng)用而設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)，只傳遞數(shù)據(jù)包；
第二，可以運行在任何通信技術(shù)之上；
第三，允許在網(wǎng)絡(luò)邊緣創(chuàng)新，不為增加任何新的應(yīng)用和服務(wù)而改變網(wǎng)絡(luò)；
第四，必須足夠可擴展；
第五，為新協(xié)議、新技術(shù)和新應(yīng)用開放。
除了設(shè)計理念，互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)組織也很特別。IETF（The Internet Engineering Task Force，互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組）是互聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)組織。和其他國際性多邊治理的組織不同，IETF的參與主體是工程師個人，不代表其所在國家和企業(yè)，其使命是保證互聯(lián)網(wǎng)平穩(wěn)發(fā)展。
吳建平指出，IETF的最高領(lǐng)導(dǎo)層為IAB（Internet Architecture Board），即互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)委員會，更證明了互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)是互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵核心技術(shù)。
IETF有近100個活躍的專門工作組，主要技術(shù)領(lǐng)域包括應(yīng)用和實時領(lǐng)域、通用領(lǐng)域、互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域、運行和管理領(lǐng)域、路由領(lǐng)域、安全領(lǐng)域、傳送領(lǐng)域等。
此外，互聯(lián)網(wǎng)的所有的技術(shù)變成標(biāo)準(zhǔn)后，需要放棄專利權(quán)。今天的互聯(lián)網(wǎng)不應(yīng)該為任何技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的使用權(quán)和專利權(quán)讓用戶付費。這也是互聯(lián)網(wǎng)在文化和技術(shù)方面的與眾不同之處。
堅持下一代互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)創(chuàng)新發(fā)展
下一代互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新發(fā)展面臨很多挑戰(zhàn)。如果不掌握網(wǎng)絡(luò)空間的核心技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)空間的創(chuàng)新發(fā)展將困難重重。
吳建平指出，計算機體系結(jié)構(gòu)在經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了多種獨立的生態(tài)。比如CPU芯片（Intel、ARM、新Mac芯片）、操作系統(tǒng)（Windows、Andriod、iOS）都有不同的生態(tài)獨立存在。其發(fā)展趨勢是在RISC（精簡指令集）的技術(shù)基礎(chǔ)之上不斷演進，需要解決的問題是在生態(tài)多樣情況下的“集成創(chuàng)新”。
而與計算機體系結(jié)構(gòu)不同，互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)卻不允許有不同的生態(tài)存在，互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)開放的統(tǒng)一生態(tài)，如果有不同的生態(tài)存在，就違背了互聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)，一定會帶來互聯(lián)互通的諸多障礙，無法像今天這樣暢通。
他指出，互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢是從IPv4到IPv6。在統(tǒng)一的生態(tài)下如何創(chuàng)新，既有可信度、又能造福于人類的社會和經(jīng)濟發(fā)展，是互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)發(fā)展的命題和挑戰(zhàn)。這需要人們對這個統(tǒng)一的生態(tài)“貢獻創(chuàng)新”。
吳建平提到，比較遺憾的是，在IETF已完成的9000項RFC標(biāo)準(zhǔn)中，由中國科技人員牽頭的標(biāo)準(zhǔn)目前只有100多個。這說明，在整個互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)和互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，中國的發(fā)言權(quán)、話語權(quán)還遠遠不夠，在關(guān)鍵核心技術(shù)上受制于人，尚未掌握互聯(lián)網(wǎng)的“命門”。
他表示，要破解關(guān)鍵核心技術(shù)“卡脖子”的難題，需要加大力度參與互聯(lián)網(wǎng)問題的解決和國際標(biāo)準(zhǔn)的制定，隨著時間的推移，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的話語權(quán)才會越來越大。只有參與才可能掌握更大的話語權(quán)。
吳建平最后講述了兩個關(guān)于互聯(lián)網(wǎng)組織的小“插曲”。2020年8月，ISOC（Internet Society，國際互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會）第一時間就美國“凈網(wǎng)”發(fā)布聲明，表達深切的失望。ISOC指出，互聯(lián)網(wǎng)是一個全球性互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)基于自發(fā)原則相互連接，沒有中心權(quán)威。正是這種架構(gòu)成就了互聯(lián)網(wǎng)。美國宣布的 “凈網(wǎng)”計劃挑戰(zhàn)了這個架構(gòu)的最核心的理念。
同樣地，2020年9月，ISOC再次指出，美國政府對TikTok和微信的禁令是對互聯(lián)網(wǎng)的直接攻擊。這種極端行為從根本上破壞了互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，對互聯(lián)網(wǎng)的開放性和可訪問性原則以及去中心化的管理方式產(chǎn)生了威脅。
他表示，從這里可以看出，IETF和ISOC等互聯(lián)網(wǎng)國際組織，一直以來保持著互聯(lián)網(wǎng)的“初心”，堅持開放互聯(lián)，反對零和博弈，和我國關(guān)于互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的理念“構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)空間命運共同體”有著相通之處。因此，我們要更有信心在互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展中做出貢獻，推動下一代互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新發(fā)展，從而推動互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新發(fā)展。
*本文根據(jù)中國工程院院士、中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會副理事長吳建平在2021中國互聯(lián)網(wǎng)大會開幕論壇上的主旨報告整理，未經(jīng)本人審閱。
整理：項陽