新型互聯網體系研究現狀與對策

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一、國際研究態勢

當前，新型互聯網體系結構研究受到世界各國普遍重視，已成為信息網絡領域最重要和最迫切的研究問題。美國FIND(FutureInternetDesign，未來互聯網設計）計劃針對不同角度對未來網絡需求，支持新型體系架構、路由機制、無線傳感網絡和光纖網絡等50多個項目的研究。美國GENI（GlobalEnvironmentforNetworkInnovations，全球網絡創新環境）計劃在2008年提出了SDN及OpenFlow技術，現已成為新型網絡研究的熱點。美國NASA啟動SCaN（SpaceCommunicationsandNavigation，空間通訊與導航）計劃，通過實現深空網、近地網和空間網互聯互通進而打造下一代空間網絡。美國FIA（FutureInternetArchitecture，未來互聯網體系結構）計劃資助NDN、MobilityFirst、NEBULA、XIA、ChoiceNet五個主要項目，從不同方面研究新型互聯網體系。2012年，美國啟動USIGNITE計劃（點燃計劃），進一步完善信息網絡與應用的基礎研究。2015年，美國陸軍啟動了WIN-T項目，研發自組織、自愈合的新型綜合軍用網絡。同時，美國的商業公司啟動OneWeb項目和O3b項目，開始超大規模衛星組網以及互聯網接入服務研究。在亞洲，日韓等國也相繼啟動了新型互聯網研究。日本于2006年啟動了AKARI（微光計劃）項目，設計全新的互聯網體系架構。2010年，日本啟動NWGN（NewGenerationNetwork，新一代互聯網）研究與發展計劃，目標是覆蓋新一代網絡研究各領域的核心技術成果。2008年，韓國設立FIF（FutureInternetForum，未來互聯網論壇），以針對未來互聯網的關鍵技術開展研究，積極探討新型網絡體系與機制。在歐盟，德國啟動了G-Lab計劃，研究未來互聯網的新應用以及相應的新技術。2014年，歐盟FP-7計劃陸續啟動了一系列H2020項目，比如：2014年的H2020-ICT項目關注信息通信技術，2015年的H2020-VITAL項目關注新型天地一體化網絡，2016年的H2020-SEC項目關注網絡安全，2017年進一步設立H2020-FI項目關注未來網絡架構。

二、我國研究現狀

從“十一五”開始，我國973計劃和863計劃相繼啟動了一系列項目。“十一五”期間，973計劃的“一體化可信網絡與普適服務體系基礎研究”項目，創造性地提出并設計了以“四種標識”和“三種映射”為特征的未來互聯網新體系機理與架構，改進了互聯網的安全性、移動性、路由可擴展性，以及可控可管性等能力；“多域協同寬帶無線通信基礎研究”項目，主要探索從根本上提高頻譜資源利用率，力爭實現寬帶無線通信技術體系及核心關鍵技術的創新；“可測可控可管的IP網的基礎研究”項目主要探究現有IP網的可測可控可管性；“新一代互聯網體系結構和協議基礎研究”項目，從互聯網基本組成、工作原理和實現機理上，進行新一代互聯網體系結構與協議和算法設計的研究；“認知無線網絡基礎理論與關鍵技術研究”項目,圍繞認知無線網絡體系結構的適變性、無線網絡多域環境的認知性,以及認知無線網絡管理與控制的自主性三大科學問題展開研究；“信息服務的模型與基礎研究”項目，在信息服務的表達性和適配性兩個關鍵科學問題的研究上形成重要創新成果，改變了傳統信息服務研究的特定性和表觀性，為互聯網信息處理的本征研究奠定了重要理論基礎。“十二五”期間，973計劃繼續支持了“面向服務的未來互聯網體系結構與機制研究”和“可重構信息通信基礎網絡體系研究”。前者以面向服務為核心的設計理念，以服務內容命名驅動路由和數據傳輸，在體系結構和核心機理層面進行針對性的研究；后者側重于構建一個功能可動態重構的基礎物理網絡，為不同業務構建滿足其需求的邏輯承載網，以解決目前網絡層“靜態、僵化”導致的功能瓶頸。2013年，支持了“智能協同寬帶無線網絡理論基礎研究”和“智慧協同網絡理論基礎研究”兩個項目。前者重點研究了寬帶無線網絡資源的智能協同理論與機制；后者研發了全新的網絡體系架構以及相關理論機制，創建了以三層（智慧服務層、資源適配層和網絡組件層）、兩域（實體域、行為域）為典型特征的智慧協同標識網絡體系模型與總體架構。同期，863計劃則在未來一體化標識網絡關鍵技術和示范方面進行支持。2008年支持了目標導向類課題“身份與位置分離的新型路由關鍵技術與實驗系統”，研究身份與位置標識分離的新型路由尋址體系結構及解決方案。2010年啟動了“三網融合演進技術與系統研究”重大項目，將“面向三網融合的創新網絡體系結構”列為重要研究內容。2015年立項的“未來一體化標識網絡關鍵技術和示范”項目主要探究了一體化標識網絡的關鍵技術，并進行了一系列實驗驗證。進入“十三五”，國家重點研發計劃在2016年支持了“天地一體化網絡信息安全保障技術”和“網絡空間擬態防御技術機制研究”兩個項目。前者主要從物理層、運行層、數據層3個層面分析天地一體化信息網絡面臨的威脅，并對抗干擾、安全接入、安全傳輸等安全保障技術進行研究；后者主要從擬態防御的科學問題和理論框架等方面對網絡空間的安全問題進行探究。2017年，支持了“地址驅動的網絡安全管控體系結構及其機理研究”項目。該項目以IPv6為基礎，從源地址認證的角度入手，力圖提高現有IPv6網絡的安全性。此外，2013年2月，國務院8號文件將“未來網絡試驗基礎設施(CENI)”項目列入“國家重大科技基礎設施建設中長期規劃”；2016年12月，國家發改委立項支持“國家發展改革委關于未來網絡試驗設施（簡稱CENI項目）重大科技基礎設施項目”。雖然我國持續開展相關領域研究，但總體來講，我國互聯網技術相對于發達國家自主創新能力依然不足，互聯網核心技術長期受西方發達國家主導和控制，對我國網絡空間主權造成了重大威脅，使得信息化和網絡安全方面的任務和挑戰日益復雜多元。特別是在“互聯網+”的大背景下，隨著我國智能制造、高鐵等核心技術的對外輸出，迫切需要新型自主安全可控的網絡體系與系統，需要在智慧協同網絡的理論研究和技術方面的持續深入研究，為我國核心支柱產業提供安全保障和技術支撐。

三、對策建議

不論是搶占國際科學發展前沿，還是滿足國家重大戰略需求，創建自主可控、安全可信、滿足國民經濟和社會發展需要的全新互聯網系統與機制都迫在眉睫。因此建議：堅持前瞻性布局，系統性部署。瞄準國際前沿，圍繞搶占智慧協同網絡研究的國際學術制高點和未來信息網絡技術市場的潛在需求，從基礎研究的源頭出發，進行前瞻性、系統性部署，而不是僅針對某一項技術需求進行短期布局，不能以短期內是否能夠應用作為基礎研究布局的依據。在自主可控的互聯網基礎理論與關鍵技術、融合互聯網/移動網/空間網的天地一體化網絡系統、大規模網絡虛擬化及智慧路由系統等方向上需系統規劃。新布局兼顧與前期研究基礎的銜接。可選取前期研究基礎好、創新性強、已經形成階段性突出成果的項目繼續支持，加快促進前期研究成果的推廣和示范應用，凝聚和培養優勢研究團隊，形成對行業和領域關鍵技術的長效支撐。在新一代互聯網絡機制和體系結構方向上部署基礎研究項目。希望通過此類部署，產生一批對互聯網絡發展具有突破性的基本原理、機制和結構，為解決新的應用環境中網絡的可擴展性、安全性和可監管性，性能與效能、用戶體驗等問題提供基本原理和技術支撐。部署的研究內容和主要方向可包括新一代適應大規模、大數據和人工智能網絡應用的互聯網絡機制和體系結構，包含靈活簡潔的互聯機制，網絡的性能、效率和用戶體驗，網絡的安全性和可控可管性，網絡應用的靈活性，以及網絡規模的可擴展性等。

作者：吳根 張宏科 單位：科學技術部高技術研究發展中心 北京交通大學