互联网技术发展趋势

关于互联网技术发展趋势的若干问题

【查看评论】

    摘要：首先分析了当前互联网体系架构所面临的新的挑战，研究了未来互联网体系架构的发展情况，接着分析了下一代互联网（NGI）协议标准IPv6，以及互联网与下一代网络（NGN）的之间的关系。最后，指出电信网、互联网和广播电视网三网融合将是未来网络发展的必然趋势。 

    一、互联网体系架构面临的挑战 

    传统电话和广播电视等信息网络的用户一般只能被动接受服务，与此不同的是，互联网在其发展历程中一直秉承着“人人参与”的理念，即人人都能够参与互联网的发展和创新。互联网的每个用户既可以是信息消费者，也可以是信息提供者。为了实现“人人参与”的理念，互联网采用了“端到端透明性”的核心设计原则，即用户可以利用计算机、手机等终端随意产生各种信息，网络只是简单地、“尽力而为”地传递信息而不做任何控制。这种俗称为“智能终端傻网络”的体系架构简化了网络的功能，把信息处理和控制的复杂性最大限度地交给终端节点（包括服务器和用户），从根本上提供了人人参与互联网发展和创新的机会。 

    互联网由教育科研的应用环境向社会化应用场景转变的发展过程中；出现了很多与体系架构密切相关的问题，如安全、服务质量和商业模式等，使得原来理想化的“端到端透明性”的互联网核心设计思想遇到了极大的挑战。 

    1.用户群体发生变化 

    互联网最初由具有共同爱好的技术专家设计开发，在一个规模很小、关系密切、操控复杂终端（电脑）能力很强的“小城镇”内的用户之间自行使用，因此互联网的体系架构也就建立在用户自律和彼此信任的重要假设之上。然而，随着互联网应用范围的不断扩大，互联网从人人都彼此认识的“小城镇”发展到了大家相互陌生的“大都市”，用户构成日益复杂，非专业人员成为用户主体，用户之间的信任度降低，普遍缺乏对智能终端的操控技能，并且不同用户彼此可能存在利益冲突，使得体系架构受到严峻挑战。最初的互联网用户自律和彼此信任的基本假设在用户群体发生变化的今天已经不复存在，“端到端透明性”为安全攻击、病毒和其他有害信息的传播打开了方便之门。 

    2.应用目的发生变化 

    互联网初期是由科研团体或政府机构管理的非商用的实验网，而现在已经发展到社会化应用阶段。“端到端透明性”的互联网体系架构割裂了网络运营商、业务运营商和用户三者之间的关系，产业链不同角色间一些重要功能（如安全）发生错位、越位或缺位的现象。此外，机器对机器的通信已成为互联网新的应用需求，互联网应用中也出现了非智能终端。 

    二、互联网体系架构的发展 

    互联网必将继续向社会的方方面面渗透，更加深刻地影响人类的生活和生产方式。互联网从诞生至今，一直追求的就是不断降低技术门槛，为用户提供一个更安全、更可靠、服务质量更高的、更多应用创新能力的、可持续发展的开放平台。未来的互联网在很多地方都需要进行改变，但应该继续坚持互联网所崇尚的“人人参与”的理念。否则，互联网将失去前进的动力和方向，就不再是“互联网”了。但需要注意的是，坚持互联网的理念并不是将“人人参与”所衍生出来的开放、平等、自由和创新等精神绝对化和教条化。开放不等于无边界和无原则的开放，自由并不是不受任何限制的自由，平等不意味着所有用户、业务和应用都必须是一视同仁的。 

    由于互联网的应用目的发生了很大的变化，而且用户自律的假设也不再适用，未来互联网应对现有的体系架构做相应的修正和发展，以便在新的历史发展阶段适应新的应用需求。未来互联网仍将坚持“端到端透明性”的体系架构，但应具有一定的约束条件，即“条件性端到端透明性”。在保证人人能够继续参与互联网的发展和创新的前提下，通过在网络中内嵌一些对用户透明的管理和控制机制来抑制用户的不自律行为，达到平衡产业链不同角色之间的职责和利益的目的。 

    基于“条件性端到端透明性”核心设计原则的未来互联网体系架构，将具有如下典型技术特征： 

    ●继续坚持平等性原则，但在以“尽力而为”作为主要工作方式的同时，鼓励网络提供差异化的服务，以满足商业模型的多样化需求。此外，网络与终端不能完全平等。 

    ●继续坚持开放性原则，但应增加网络对应用的感知和控制能力。网络对利益冲突或不受欢迎的应用将有能力和手段进行协调、控制和惩罚。 

    ●继续坚持自组织性原则，但要对其应用场景进行适当控制。应当以适合的手段（例如更好、更可靠的网络环境）引导具有典型自组织特征的应用（例如P2P视频），在能够抑制用户不自律行为的可管控的框架内发展，降低网络安全、商业模型和服务质量等问题的解决难度。 

    三、IPv6：下一版本的互联网协议 

    20世纪90年代初出现的IPv6协议，其主要目标就是在坚持互联网基本设计理念的基础上，通过地址字段的加长来解决IPv4地址短缺的问题，因为地址短缺是当时互联网所面临的最核心问题。然而随着互联网的不断发展变化，安全与信任、服务质量保证、如何容入无线网络、嵌入式系统、传感器网络应用等逐步上升为互联网所面临的核心问题，而地址短缺却因为各种：IPv4节约地址技术的出现和广泛应用，退居次要位置。 

    IPv6技术的核心是扩充互联网地址的数量，它并没有改变互联网原有的设计理念和网络体系架构。然而，互联网设计之初所坚持的核心设计原则和网络体系架构，在今天已经不适应互联网的实际应用，互联网目前所面临的很多难题，包括安全、服务质量等，其产生根源都与之相关。因此，新一代互联网必须对现有互联网的设计理念和体系架构做出调整，才能真正解决这些问题。 

    发达国家（如美国）认识到了目前互联网问题的严重性，为了保持其在信息领域的全球领导地位，开展了很多关于新一代互联网的研究计划和项目。近两年，这些项目集中在传感器系统网络、可编程的无线通信网络、广义联网以及未来互联网设计等几个方面。其中涉及未来互联网设计的项目主要包括：未来互联网计划（Planetlab）、未来Internet网络设计（FIND，FutureInternetNetworkDesign）行动、全球网络调研环境（GENI，GlobalEnvironmentforNetworkInnovation）计划、麻省理工的（FARA：ForwardingDirective，AssociationandRendezvousArchitecture）模型和加州大学13网络体系架构研究等等。 

    GENI计划是其中最有代表性的一个。其目标包括寻求Internet新的核心功能（如新的域名技术、寻址技术和认证架构）、增强的网络功能（包括增强的安全可信架构和高可用性设计）和新的Internet服务和应用。希望通过GENI项目研究15年或更长时间内人类社会对Internet的需要。 

    为了实现以上目标，美国国家科学基金会提出了GENI计划的原始创新原则，除了以下三个原则之外，其他任何颠覆性的建议都有可能得到支持。①光纤通信不变；②采用基于麦克斯威方程组的电磁波传送不变；③Internet即网际互联不变。在此基础上，GENI计划明确了其将采取的基本研究思路：有别于传统的端到端透明的互联网体系结构，以自顶向下的方式设计新一代互联网体系结构。 

    虽然10多年前IPv6被选择作为下一代互联网（NGI）协议，但目前看来IPv6继续沿用了现有互联网的体系架构，所能够解决的核心问题与互联网目前所面临的关键问题之间出现了明显的偏差，难以给互联网的发展带来革命性的影响。因此，IPv6只是一种改良性的技术，从下一代互联网协议退化为下一个版本的互联网协议。 

    四、互联网与NGN 

    关于互联网与电信网的关系，业界存在很大的争议。概括起来，二者的关系大致有两种： 

    ●互联网是电信网的发展和延伸。即固定和移动电话网只是电信网络发展的初级阶段，而互联网的诞生和发展成熟（包括NGN）是电信网络新的发展阶段，是对传统电信网的继承和发展。 

    ●互联网是重叠在电信网上的新型信息网络。即可以把电信网理解成只是为互联网提供接入和传输比特的管道，互联网和电信网的关系相对简单，是承载和被承载的关系。 

    关于NGI与下一代网络（NGN）的关系，业界也有两种典型的看法。一种是电信界的看法，认为NGI是NGN的重要组成部分，两种技术互相借鉴，在竞争中发展；NGI并非NGN必由之路，NGI不是电信的最终目标。另外一种是互联网界的看法，认为NGN是未来互联网的组成部分，是一个很好的发展方向；虽然NGN不会是未来互联网的全部，但却是重要的发展方向之一。二者的看法显然存在分歧，但是都认为对方是其组成部分之一。 

    主张NGN的声音主要来自电信界，标准组织以ITU-T为代表，主要关注的是融合、架构、商业模型、互联互通、安全、QoS信令、固定移动融合（FMC）等。主张NGI的主要来自传统互联网（计算机界），标准组织以IETF和W3C为代表，主要关注的是安全、IPv6、音视频通信、P2P、即时通信、虚拟专用网（VPN）和Web2.0等。