身處移動互聯(lián)時代，終端設備的更新?lián)Q代讓人目不暇接，各類智能手機、手環(huán)、平板電腦、智能音箱不斷推出新品，日益改變我們的生活。互聯(lián)網(wǎng)自身的演進無疑是推動網(wǎng)絡終端發(fā)展的主要動力之一。近20年來，互聯(lián)網(wǎng)和我們的上網(wǎng)方式幾經(jīng)變革，從電話線撥號上網(wǎng)到接入傳統(tǒng)寬帶，再到高速光纖寬帶和無線高速寬帶，其中歷經(jīng)模擬蜂窩的1G和數(shù)字化的2G、3G、4G時代，今天，我們已經(jīng)站在5G時代的門檻上。與此同時，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的第四版即IPv4呈現(xiàn)向“下一代互聯(lián)網(wǎng)”核心協(xié)議IPv6加速演進的趨勢。

 

　　“網(wǎng)絡改變世界。”互聯(lián)網(wǎng)對社會發(fā)展產(chǎn)生了廣泛而深刻的影響，而我們怎樣定義網(wǎng)絡發(fā)展的未來呢?作為愿景之一，網(wǎng)速更快的5G和IP地址近似無限的IPv6已經(jīng)為人們所熟知。然而，很多人可能沒有意識到，另一場比5G和IPv6更偉大的網(wǎng)絡變革已在悄然醞釀，它不滿足于對傳統(tǒng)網(wǎng)絡進行“提速”和“拓展”，而是針對其局限和缺陷，搭建新型網(wǎng)絡體系架構，充分利用人工智能技術，打造新型智能網(wǎng)絡。或許，業(yè)內(nèi)專家是出于對智能網(wǎng)絡發(fā)展前景的堅定信心，認定它就是網(wǎng)絡發(fā)展的必然方向，干脆直呼其為“未來網(wǎng)絡”。

 

　　①突破局限重建架構

 

　　從目前網(wǎng)絡發(fā)展態(tài)勢來看，5G、IPv6是近在眼前的未來，但“未來網(wǎng)絡”作為一場賽博空間的大變革，其內(nèi)涵顯然要豐富得多。對“未來網(wǎng)絡”的定義，雖然從學術層面還沒有形成共識，但可以對其進行大體上的描述：它是集連接、感知、計算和數(shù)據(jù)服務為一體的網(wǎng)絡，將開啟新網(wǎng)絡時代。在中國工程院院士鄔賀銓看來，“未來網(wǎng)絡”從面向普通百姓的消費互聯(lián)網(wǎng)來看，它將具備易擴展、易管理、更安全的移動帶寬特性;從面向各類企業(yè)的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)來看，它將具備大帶寬、大連接、高可靠、低時延的特征。

 

　　通過與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的對比，我們可以更好地把握“未來網(wǎng)絡”的特點。中國工程院院士劉韻潔指出，傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)起源于20世紀六七十年代的阿帕網(wǎng)，是美國國防部高級研究計劃局所組建的計算機網(wǎng)絡，是一個學術網(wǎng)絡，逐漸演進為廣闊的商業(yè)網(wǎng)絡，現(xiàn)已成為日常生活、商業(yè)運行和社會發(fā)展中不可或缺的組成部分。然而，每一項技術都有其生命周期，隨著人們越來越多的使用，它存在的問題逐漸暴露出來，特別是在設計架構方面。

 

　　首先，傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)架構以IP為基礎，這就意味著核心體系架構難以修改，新的功能只能通過打補丁的方式在其他層面實施，這往往導致網(wǎng)絡節(jié)點臃腫和可擴展性差;其次，互聯(lián)網(wǎng)正在滲透到更加廣泛和深入的商業(yè)領域，例如智能制造、金融商務、家庭電器、可穿戴式設備，甚至人體植入式設備等，這就需要更加可靠的安全保證，例如，要求網(wǎng)絡體系架構本身就要具備安全屬性，而現(xiàn)有網(wǎng)絡層中缺乏安全機制，互聯(lián)網(wǎng)容易受到各種類型的攻擊;第三，用戶對互聯(lián)網(wǎng)的使用需求已經(jīng)從簡單的端到端模式，轉變?yōu)閷Ａ績?nèi)容的獲取，這向傳統(tǒng)的TCP/IP端到端網(wǎng)絡體系架構提出了挑戰(zhàn);第四，互聯(lián)網(wǎng)的建設和運行、維護規(guī)模和費用逐年攀升，現(xiàn)有網(wǎng)絡結構不具備虛擬化的特征，導致了大量的資源浪費。上述問題與挑戰(zhàn)推動了“未來網(wǎng)絡”革命性體系架構的研究。

 

　　②國際競爭風起云涌

 

　　劉韻潔指出，鑒于傳統(tǒng)網(wǎng)絡存在的根本缺陷，“未來網(wǎng)絡”技術已成為當今學術界和產(chǎn)業(yè)界研究和關注的熱點之一，不僅在學術領域有著廣闊的研究空間，而且在產(chǎn)業(yè)化方面也具有巨大的市場前景，同時也涉及到國家核心利益與信息安全，因此，各國都高度關注該領域的發(fā)展，并啟動了一系列相關的重大項目和研究計劃。

 

　　對一些國家和國際組織在“未來網(wǎng)絡”上的研發(fā)情況，在國家“973計劃”資助項目和國家自然科學基金資助項目支持下，劉韻潔與北京郵電大學教授黃韜等聯(lián)合撰文進行了深入介紹。

 

　　在文章中，劉韻潔等指出，美國關于“未來網(wǎng)絡”架構的研究項目主要由美國國家科學基金會組織和管理，已開展了包括“未來互聯(lián)網(wǎng)設計”和“未來互聯(lián)網(wǎng)架構”等研究計劃。2005年開始，“未來互聯(lián)網(wǎng)設計”方面資助了一大批研究項目，包括新型體系結構、路由機制、網(wǎng)絡虛擬化、內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)、網(wǎng)絡管理、感知與測量、安全、無線移動等，旨在進行不受傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)限制的廣泛研究，之后再進行優(yōu)中選優(yōu)。“未來互聯(lián)網(wǎng)架構”研究計劃于2010年啟動，陸續(xù)啟動支持了多個研究項目，從內(nèi)容中心網(wǎng)絡架構、移動網(wǎng)絡架構、云網(wǎng)絡架構、網(wǎng)絡安全可信機制、經(jīng)濟模型等方面對“未來網(wǎng)絡架構”的關鍵機理進行探索研究。

 

　　2007年開始，歐盟第七框架計劃陸續(xù)資助了堪稱規(guī)模龐大的“未來網(wǎng)絡”研究項目，包括未來網(wǎng)絡架構、云計算、服務互聯(lián)網(wǎng)、可靠信息通信技術、網(wǎng)絡媒體和搜索系統(tǒng)等。其中一些項目聚焦“未來網(wǎng)絡體系結構”，比如4WARD。該項目旨在提出克服現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)問題的全新整體性解決方案，下設新型體系架構、網(wǎng)絡虛擬化、網(wǎng)絡管理等6個子課題，基本覆蓋了“未來網(wǎng)絡”發(fā)展的主要研究方向。

 

　　2006年，日本國家信息通信技術研究院啟動了AKARI研究計劃，其核心思路是摒棄現(xiàn)有網(wǎng)絡體系架構限制，從整體出發(fā)研究全新的網(wǎng)絡架構，并充分考慮與現(xiàn)有網(wǎng)絡的過渡問題。提出了“未來網(wǎng)絡”架構設計需要遵循的簡單、真實連接、可持續(xù)演進三大原則，并進行了包括光包交換、光路交換、包分多址、傳輸層控制等多項技術創(chuàng)新。

 

　　③苦練內(nèi)功奮勇爭先

 

　　在京滬高鐵南京南站至祿口國際機場的“金軸”之上，有一座名為“未來網(wǎng)絡”的小鎮(zhèn)，這里就是中國關于“未來網(wǎng)絡”研發(fā)創(chuàng)新的核心之地，也是全球關于此項研究的重鎮(zhèn)。

 

　　“未來網(wǎng)絡”小鎮(zhèn)核心區(qū)域規(guī)劃面積4.6平方公里，是國家科技部、教育部和江蘇省政府共同支持建設的國家通信與網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新基地。

 

　　位于“未來網(wǎng)絡”小鎮(zhèn)的江蘇省未來網(wǎng)絡創(chuàng)新研究院和南京未來網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新有限公司聚集了中國乃至全球的未來網(wǎng)絡創(chuàng)新資源，其中既有劉韻潔、鄔賀銓等16位院士、資深專家組成的專家委員會和7位全球頂級專家組成的顧問團隊，又匯聚了來自中科院計算所、北京郵電大學、清華大學、賓西法尼亞大學、耶魯大學、卡耐基梅隆大學、IBM、百度、甲骨文、華為等50余家項目團隊資源。

 

　　在近日于南京“未來網(wǎng)絡”小鎮(zhèn)舉行的第二屆全球未來網(wǎng)絡發(fā)展峰會開幕式上，中國通信與信息領域建設的首個國家重大科技基礎設施——“未來網(wǎng)絡”試驗設施項目啟動儀式舉行。根據(jù)規(guī)劃，在已建成中國首個未來網(wǎng)絡小規(guī)模試驗設施基礎上，建設國家“未來網(wǎng)絡”創(chuàng)新平臺，骨干節(jié)點涵蓋南京、北京、上海、天津等40個主要城市，建設88個主干網(wǎng)絡節(jié)點，133個邊緣網(wǎng)絡，并通過國際交換中心實現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)以及國際網(wǎng)絡試驗設施互聯(lián)互通。

 

　　在鄔賀銓看來，中國在“未來網(wǎng)絡”研究和建設方面雖然面臨諸多挑戰(zhàn)，但是也充滿領先發(fā)展的機遇。傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)源起于美國，中國在網(wǎng)絡技術方面基本處在跟隨階段，但是在更加開放的未來網(wǎng)絡領域，中國與美國、歐盟、日本都是在差不多的時間開始關注并發(fā)力，可以說，大家起點相當。

 

　　劉韻潔持類似觀點，并進一步指出了中國“未來網(wǎng)絡”發(fā)展過程中的幾個關鍵時間節(jié)點。

 

　　2007年，“一體化可信網(wǎng)絡與普適服務體系基礎研究”“新一代互聯(lián)網(wǎng)體系結構和協(xié)議基礎研究”等一系列研究取得成果，對“未來網(wǎng)絡”新型體系結構及路由節(jié)點模型進行了前期探索。2012年，科技部啟動了面向未來互聯(lián)網(wǎng)架構的研究計劃。

 

　　2013年，國務院正式發(fā)布的《國家重大科技基礎設施建設中長期規(guī)劃(2012—2030年)》明確提出：“建設未來網(wǎng)絡研究設施，解決未來網(wǎng)絡和信息系統(tǒng)發(fā)展的科學技術問題，為未來網(wǎng)絡技術發(fā)展提供試驗驗證支撐。”當年8月8日，中國首個未來網(wǎng)絡小規(guī)模試驗設施在南京開通，并實現(xiàn)了與美國和歐盟等未來網(wǎng)絡架構的互聯(lián)。

 

　　據(jù)悉，志在充分發(fā)揮國家科教基地優(yōu)勢的南京正在謀劃成立“未來網(wǎng)絡”國家實驗室，而劉韻潔等專家作為中國互聯(lián)網(wǎng)和“未來網(wǎng)絡”的代表性人物，被賦予更加重要的角色，中國“未來網(wǎng)絡”的建設和布局也將迎來跨越式發(fā)展的新階段。