（來源 信息服務(wù)部）
4月20-21日，第十四屆中國(guó)電(diàn)子信息技(jì )術年會在合肥召開。中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)計算機系主任吳建平教授作(zuò)了"下一代互聯網體(tǐ)系結構發展趨勢"的主題報告。
吳建平
中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)計算機系主任
50年前，人類發明了互聯網，25年前，互聯網正式接入中國(guó)。今天，依托飛速發展的各種通訊技(jì )術，互聯網已經成為(wèi)網絡空間最重要的信息基礎設施，和網絡信息體(tǐ)系最基礎的承載平台。
互聯網體(tǐ)系結構是互聯網的關鍵核心技(jì )術，主要研究互聯網的各部分(fēn)功能(néng)組成及其相互關系。在這個體(tǐ)系結構中，網絡層承上啓下，保證全網通達，是體(tǐ)系結構的核心。
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，以及當前最熱的3G、4G、5G等現代移動通信系統。各種各樣的通信系統，使互聯網自身的傳輸速度和帶寬不斷優化和發展。另外，在網絡層之上，由于信息技(jì )術的創新(xīn)，新(xīn)的應用(yòng)層出不窮，從而使互聯網成為(wèi)推動整個社會進步的重要支撐力量。
體(tǐ)系結構是互聯網核心技(jì )術
互聯網是連接計算機的網絡。目前在計算機技(jì )術領域，包括CPU的芯片技(jì )術以及軟件的操作(zuò)系統等信息社會發展中所依賴的最基礎的關鍵核心技(jì )術，我們都沒能(néng)牢牢地掌握在自己手裏，對其貢獻非常有限。互聯網誕生後，給我國(guó)的信息網絡核心技(jì )術研究提供了機會。
互聯網體(tǐ)系結構包含三個基本要素，第一是全網統一的傳輸格式，IPv4是現有互聯網傳輸格式的協議，IPv6定義了未來新(xīn)的傳輸格式，通過IPv6的格式定義，網絡層過渡到了新(xīn)的一代，傳輸格式是網絡層的最基本要素，從互聯網發明到今天已經50年，傳輸格式的叠代隻有IPv4和IPv6兩個階段。第二是轉換方式，在統一的傳輸格式基礎上，互聯網要解決如何将數據和信息從網絡的一個端點傳送到另一個端點的傳輸模式。對于互聯網的轉換方式曆史上曾經出現有連接、無連接兩種不同的技(jì )術路線(xiàn)，經過長(cháng)時間的比較競争，互聯網無連接分(fēn)組交換技(jì )術成為(wèi)主流，它保證了互聯網的傳輸以最高效的方式得以實現。第三是路由控制，在傳輸格式和轉換方式相對穩定的基礎上，路由控制必須不斷地滿足不同應用(yòng)和不同通訊手段、通訊方式變化的需求，以達到全網最優。
IPv4向IPv6叠代是大勢所趨
互聯網體(tǐ)系結構的發明人、圖靈獎獲得者溫登?瑟夫指出，互聯網在設計之初，就定義了原型必須滿足五個條件：
第一，互聯網必須具有面向任何應用(yòng)的普适性，即互聯網不是為(wèi)任何特殊應用(yòng)而設計的網絡：像傳送明信片一樣，語音、視頻、IP電(diàn)話……任何應用(yòng)都可(kě)以在互聯網上得到支撐。
第二，互聯網的信息傳輸可(kě)以針對任何通信技(jì )術實現兼容，包括電(diàn)子電(diàn)路、微波、光纖、無線(xiàn)、3G/4G/5G……等。
第三，允許在網絡邊緣創新(xīn)，不需要為(wèi)增加任何新(xīn)的應用(yòng)和服務(wù)而改變網絡結構，這就是窄腰結構的優勢，基本結構保持不變，應用(yòng)可(kě)以無限擴展。
第四，可(kě)擴展。互聯網需要支持用(yòng)戶規模的持續擴大，現在互聯網上連接的用(yòng)戶已經近40億，IPv4的地址空間不足，因此發展IPv6勢在必行。
第五，互聯網向任何新(xīn)協議、新(xīn)技(jì )術和新(xīn)應用(yòng)開放。互聯網的兼容、開放、可(kě)擴展特征，決定了它是一個不斷演進，不斷延伸，不斷成長(cháng)的網絡，路由控制是互聯網創新(xīn)的最主要領域。
随着人工智能(néng)、萬物(wù)互聯的技(jì )術趨勢，互聯網上承載的應用(yòng)将會日益繁多(duō)，從IPv4向IPv6叠代已經是大勢所趨。
推動互聯網技(jì )術發展的國(guó)際組織是IETF（The Internet Engineering Task Force）。IETF的最高領導層為(wèi)IAB (Internet Architecture Board）即互聯網體(tǐ)系結構工作(zuò)組，其使命是保證互聯網平穩的發展。IAB已經在全球确立了互聯網從IPv4向IPv6演進的必然趨勢。但其演進過程還會出現各種各樣的問題，IETF組織的主要宗旨就是發現問題，并且有針對性地解決問題，将其确定為(wèi)國(guó)際标準。截至到2018年6月30日，IETF已完成8439項RFC（Request For Comments），其中由中國(guó)牽頭的有101項。可(kě)見中國(guó)在整個互聯網體(tǐ)系結構和互聯網關鍵技(jì )術領域還是初學(xué)者，發言權非常有限。
IPv6是網絡強國(guó)的重要契機
IPv6是中國(guó)參與全球互聯網技(jì )術發展的重要契機。2017年，兩辦通知從國(guó)家戰略的層面确立了推動下一代互聯網規模部署的行動計劃，進一步明确了發展下一代互聯網的必要性、主要目标、重點任務(wù)和保障措施。為(wèi)落實習總書記關于"美歐等主要國(guó)家正在加緊布局下一代互聯網，我們要加快實施步伐，争取在下一輪競争中迎頭趕上"的重要講話精(jīng)神，文(wén)件确定了五項重點任務(wù)，要求"從互聯網應用(yòng)、網絡基礎設施、應用(yòng)基礎設施、網絡安(ān)全、關鍵前沿技(jì )術等五大領域深化IPv6發展。"其中特别強調了要強化網絡安(ān)全，維護國(guó)家信息網絡安(ān)全保障，突破關鍵前沿技(jì )術，構建自主創新(xīn)的下一代互聯網技(jì )術産業形态。
當前，下一代互聯網技(jì )術發展仍然面臨着三個巨大的挑戰，包括可(kě)擴展性、安(ān)全性和實時性。每一個技(jì )術挑戰背後都有着很(hěn)複雜的科(kē)學(xué)問題，例如可(kě)擴展性，實際上是超大空間的高效路由尋址問題；安(ān)全性，是開放性網絡跨域可(kě)信的訪問問題；實時性，是在資源競争狀态下的實時傳輸控制問題。這些重大科(kē)技(jì )問題的解決，需要我們從基礎研究、科(kē)技(jì )攻關到大規模應用(yòng)等方面不斷深化互聯網體(tǐ)系結構的科(kē)研和創新(xīn)。下一代互聯網體(tǐ)系結構為(wèi)解決互聯網的問題提供了新(xīn)的平台和新(xīn)的途徑，需要我們去發明、去創造，IPv6是未來互聯網體(tǐ)系結構最重要的創新(xīn)領域。隻有牢牢把握住這個核心，才能(néng)将網絡強國(guó)的國(guó)家戰略落到實處。