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中國工程院院士吳建平:IPv4向IPv6迭代是大勢所趨


   (來源 信息服務部)

   4月20-21日,第十四屆中國電子信息技術年會在合肥召開。中國工程院院士、清華大學計算機系主任吳建平教授作了"下一代互聯網體系結構發展趨勢"的主題報告。

   吳建平
中國工程院院士、清華大學計算機系主任

   50年前,人類發明了互聯網,25年前,互聯網正式接入中國。今天,依托飛速發展的各種通訊技術,互聯網已經成為網絡空間最重要的信息基礎設施,和網絡信息體系最基礎的承載平臺。

   互聯網體系結構是互聯網的關鍵核心技術,主要研究互聯網的各部分功能組成及其相互關系。在這個體系結構中,網絡層承上啟下,保證全網通達,是體系結構的核心。

   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,由于信息技術的創新,新的應用層出不窮,從而使互聯網成為推動整個社會進步的重要支撐力量。

   體系結構是互聯網核心技術

   互聯網是連接計算機的網絡。目前在計算機技術領域,包括CPU的芯片技術以及軟件的操作系統等信息社會發展中所依賴的最基礎的關鍵核心技術,我們都沒能牢牢地掌握在自己手里,對其貢獻非常有限?;チ?,給我國的信息網絡核心技術研究提供了機會。

   互聯網體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定義了未來新的傳輸格式,通過IPv6的格式定義,網絡層過渡到了新的一代,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,傳輸格式的迭代只有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,互聯網要解決如何將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歷史上曾經出現有連接、無連接兩種不同的技術路線,經過長時間的比較競爭,互聯網無連接分組交換技術成為主流,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迭代是大勢所趨

   互聯網體系結構的發明人、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的普適性,即互聯網不是為任何特殊應用而設計的網絡:像傳送明信片一樣,語音、視頻、IP電話……任何應用都可以在互聯網上得到支撐。

   第二,互聯網的信息傳輸可以針對任何通信技術實現兼容,包括電子電路、微波、光纖、無線、3G/4G/5G……等。

   第三,允許在網絡邊緣創新,不需要為增加任何新的應用和服務而改變網絡結構,這就是窄腰結構的優勢,基本結構保持不變,應用可以無限擴展。

   第四,可擴展?;チ枰С鐘沒Ч婺5某中┐?,現在互聯網上連接的用戶已經近40億,IPv4的地址空間不足,因此發展IPv6勢在必行。

   第五,互聯網向任何新協議、新技術和新應用開放?;チ募嬡?、開放、可擴展特征,決定了它是一個不斷演進,不斷延伸,不斷成長的網絡,路由控制是互聯網創新的最主要領域。

   隨著人工智能、萬物互聯的技術趨勢,互聯網上承載的應用將會日益繁多,從IPv4向IPv6迭代已經是大勢所趨。

   推動互聯網技術發展的國際組織是IETF(The Internet Engineering Task Force)。IETF的最高領導層為IAB (Internet Architecture Board)即互聯網體系結構工作組,其使命是保證互聯網平穩的發展。IAB已經在全球確立了互聯網從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,將其確定為國際標準。截至到2018年6月30日,IETF已完成8439項RFC(Request For Comments),其中由中國牽頭的有101項??杉泄謖齷チ逑到峁購突チ丶際趿煊蚧故淺躚д?,發言權非常有限。

   IPv6是網絡強國的重要契機

   IPv6是中國參與全球互聯網技術發展的重要契機。2017年,兩辦通知從國家戰略的層面確立了推動下一代互聯網規模部署的行動計劃,進一步明確了發展下一代互聯網的必要性、主要目標、重點任務和保障措施。為落實習總書記關于"美歐等主要國家正在加緊布局下一代互聯網,我們要加快實施步伐,爭取在下一輪競爭中迎頭趕上"的重要講話精神,文件確定了五項重點任務,要求"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領域深化IPv6發展。"其中特別強調了要強化網絡安全,維護國家信息網絡安全保障,突破關鍵前沿技術,構建自主創新的下一代互聯網技術產業形態。

   當前,下一代互聯網技術發展仍然面臨著三個巨大的挑戰,包括可擴展性、安全性和實時性。每一個技術挑戰背后都有著很復雜的科學問題,例如可擴展性,實際上是超大空間的高效路由尋址問題;安全性,是開放性網絡跨域可信的訪問問題;實時性,是在資源競爭狀態下的實時傳輸控制問題。這些重大科技問題的解決,需要我們從基礎研究、科技攻關到大規模應用等方面不斷深化互聯網體系結構的科研和創新。下一代互聯網體系結構為解決互聯網的問題提供了新的平臺和新的途徑,需要我們去發明、去創造,IPv6是未來互聯網體系結構最重要的創新領域。只有牢牢把握住這個核心,才能將網絡強國的國家戰略落到實處。


 
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