2017-12-06
2017年9月18日，國際互聯(lián)網協(xié)會在美國洛杉磯公布新一批"互聯(lián)網名人堂"入選者名單，中國工程院院士吳建平成為這一批中唯一的中國入選者。"互聯(lián)網名人堂"由國際互聯(lián)網協(xié)會于2012年發(fā)起。入選者或是互聯(lián)網的創(chuàng)始人、先驅，或是互聯(lián)網的創(chuàng)新者和改革者，或是為推動全球互聯(lián)作出重要貢獻的人物。
吳建平現任清華大學計算機科學與技術系主任。作為中國互聯(lián)網的主要開拓者之一，他帶領團隊先后建成了世界上規(guī)模最大的國家學術網——中國教育與科研計算機網（CERNET），以及世界上最大的純IPv6互聯(lián)網CNGI-CERNET2主干網。多年來，他堅持推動中國技術人員參與全球互聯(lián)網技術開發(fā)和標準制定，并在推動亞太地區(qū)和跨歐亞大陸先進網絡開發(fā)方面發(fā)揮了重要作用。
2017年12月4日，吳建平在"第四屆世界互聯(lián)網大會——前沿技術領域科學家高峰對話"上發(fā)表了題為"互聯(lián)網核心技術的創(chuàng)新與發(fā)展"的主旨演講。以下為演講實錄。
演講實錄
各位專家、各位來賓，大家下午好！我和大家交流的題目是互聯(lián)網核心技術的創(chuàng)新與發(fā)展。
我們知道，互聯(lián)網這么多年的發(fā)展正在逐步成為網絡空間一個重要的支撐技術，應該說互聯(lián)網對網絡空間的建設起了非常大的作用?；ヂ?lián)網被人們稱為繼陸、海、空、天之后的"第五疆域"，也是人類社會重要的戰(zhàn)略性資源。
互聯(lián)網是網絡空間的基礎，實際上我們也看到關于網絡空間的詞匯，新的名詞是非常多的，在這次世界互聯(lián)網大會上得到的詞匯就非常多。按理說它們都是在網絡空間里面的，但這些詞匯之間有什么關系？它們之間有沒有結構？我覺得這是我們需要關心的問題。
我們認為，其實這些詞匯是有結構的，并不都是平等、扁平的，一般來說，我們把互聯(lián)網作為它的基礎。另外，現在最熱門的幾個詞匯，云計算、物聯(lián)網、智慧城市、大數據、人工智能等等，現在還有一些新的詞匯出現，這些詞匯實際上是通用的支撐技術，而不是專用在某一個領域的。
在通用的支撐技術之上，才是我們應用在某一個行業(yè)、某一個領域或者某一個公司做的產品，所以它們的結構決定了這幾部分間的相互關系。這次前沿技術論壇在這幾個方面都有它的前沿技術。
在這里面，我們一般把最底層的叫做基礎性的前沿技術，把中間這層叫做通用性的前沿技術，把上面的叫做應用性的前沿技術。其實，基礎性的前沿技術在里面占有非常重要的地位，但是在我們這次世界互聯(lián)網大會里面越是上面的越熱鬧，越是上面的越火爆，沒有人討論底下的前沿技術，這也是經濟驅動、熱點驅動、媒體驅動的結果。
今天，我恰恰是想談一談底下的基礎性的前沿技術。我們知道，互聯(lián)網如果說是網絡空間重要的基礎，其實互聯(lián)網不是獨立存在的，互聯(lián)網的目的是把計算系統(tǒng)、在計算系統(tǒng)上運行的軟件系統(tǒng)連接在一塊，形成整個網絡空間的基礎。在這樣一個領域里面，其實從事電子信息行業(yè)、從事計算機行業(yè)、從事通信行業(yè)的人已經有很多年的奮斗，但是在這個前沿技術里面，核心技術的掌握仍然處于非常薄弱的階段。我們國家也投了很多錢，很多前輩工作了很多年，但總體來說沒有太大的進展。比如計算系統(tǒng)，我們所有的計算系統(tǒng)，包括我們的超大型的計算機（我們擁有全世界最大的計算機系統(tǒng)），還有小的系統(tǒng)（我們的手機，甚至傳感器），實際上這些系統(tǒng)它們最核心的芯片（不是一般的芯片，是最核心的芯片CPU），那CPU我們掌握了多少？這些設備有多少是用的中國的CPU？我覺得是非常少的。
第二，在這些計算系統(tǒng)上運行的操作系統(tǒng)，當然現在有非常多的軟件，但是最核心的還是操作系統(tǒng)。我們經常說軟件發(fā)生故障，實際上最怕、最擔心的是操作系統(tǒng)發(fā)生故障。那么，我們用的是哪些操作系統(tǒng)呢？其實也是我們自主開發(fā)的或者了解很深的，我們做的貢獻是非常有限的。
以上這兩個是最核心的技術。
另外一個，現在互聯(lián)網用的很普遍，中國應該說是互聯(lián)網用得比較好、用得很大的國家，在這個里面互聯(lián)網的核心技術是什么？這是我們要回答的問題?；ヂ?lián)網的核心技術其實關系到互聯(lián)網目前能夠支撐網絡空間的所有它存在的問題，這些問題如果不解決，就不可能長遠地支撐網絡空間。實際上互聯(lián)網面臨的技術挑戰(zhàn)是非常大的，比如它的可擴展性。原來沒有想到互聯(lián)網規(guī)模這么大，現在越來越大。我們今天談論的人、物，很多的東西都要連到互聯(lián)網上去，它的規(guī)模就會越來越大。這個大不光是指空間大，而且上面的尋址、算法、尋址的工程都有很大的挑戰(zhàn)。
另外就是網絡安全的問題。大家都知道，整天出安全事故，其實互聯(lián)網早期的設計并沒有想到今天的環(huán)境，有很多安全上設計是不盡如人意的，在設計上是有很大缺陷的。如果不改進這些缺陷，我們就不可能有一個安全的互聯(lián)網。
我們希望計算機、互聯(lián)網越來越快，越來越便宜，甚至達到實時性。我們支持軍事的互聯(lián)網、支持工業(yè)的互聯(lián)網，很多領域的互聯(lián)網希望它比較實時，就是在一定的時間內一定要反應。另外就是移動性，我們說的移動互聯(lián)網，現在談的是3G、4G、5G連到互聯(lián)網上去，其實它和互聯(lián)網不是同一件事。當然我們也有WIFI去連的互聯(lián)網，這兩條技術路線其實是完全不同的。在移動性上，可能更多的人到了有WIFI的地方，一定會把3G、4G關掉，為什么呢？為什么不用3G、4G呢？因為它太貴，因為它的速度不夠?？墒?，WIFI是最便宜的，我們?yōu)槭裁床挥肳IFI的核心技術呢？現在談5G談的很多，但是WIFI的核心技術為什么不能支持5G的功能呢？它們各有各自的優(yōu)勢。我覺得這里面的核心技術都是需要解決的，這些恰恰是互聯(lián)網核心技術需要解決的問題。
那么它們解決的這些問題，在互聯(lián)網的什么地方解決？這是我們比較關心的。就是說互聯(lián)網的核心在什么位置？這是最重要的。實際上，不同的人肯定有不同的答案。我們直接給出答案：互聯(lián)網的體系結構是互聯(lián)網核心技術。互聯(lián)網的體系結構（The architecture of the Internet）是互聯(lián)網各部分的組成和相互關系，其中在互聯(lián)網的層次結構里面，最核心的是網絡層和傳輸層，特別是網絡層，它是連接所有網絡的核心所在。網絡層之所以存在，它可以把復雜的互聯(lián)網分成兩個抽象，層次抽象是我們教科書里面講的最多的，實際上這里面的網絡層是最關鍵的。
網絡層有三個最重要的要素，我們來看看這里面跟核心技術有什么關系？
第一個是它的傳輸格式，互聯(lián)網的傳輸實際上是按照統(tǒng)一的傳輸格式傳輸的，如果用不同的傳輸格式，那它一定不在同一個空間。如果經過轉換，速度會越來越慢，效率也會越來越低，所以我們希望只有一個空間存在。IPV4是早期的傳輸格式的定義，由于早期的傳輸格式不能滿足未來的發(fā)展要求，所以在二十幾年前已經設計了新的格式——IPV6。但是IPV4和IPV6只是傳輸格式的定義，怎么用這個傳輸格式是互聯(lián)網體系結構里面要解決的問題。
在這個基礎之上，我們就要解決怎么把這個統(tǒng)一的傳輸格式從網絡的一個端點送到另外一個端點。中間的歷史上有很長的斗爭，我們不詳細解了，有有連接、無連接兩種技術路線，現在互聯(lián)網用的是無連接技術路線，這個技術路線其實決定了現在互聯(lián)網的傳輸是高效的，比以前更高效。
有了這兩個要素之后，是不是互聯(lián)網就可以正常工作了？其實不然，它還不能正常工作，正常工作要靠路由選擇、路由控制。路由控制，就是在無連接存儲轉換方式轉換的情況下，根據你要去的地方、走的路徑的各種各樣的要求來進行路由控制，這個路由控制是非常復雜的算法，其實我們解決網絡的五個挑戰(zhàn)，解決的地方就在路由控制，路由控制是互聯(lián)網最核心的技術。
路由控制是非常難的，為什么難呢？因為它要在傳輸格式和轉換方式相對穩(wěn)定的情況下，滿足互聯(lián)網的發(fā)展、應用發(fā)展以及通信發(fā)展的需求來達到全網最優(yōu)。實際上它是要達到一個最優(yōu)化的網絡，在幾個挑戰(zhàn)下達到同時最優(yōu)。而現實是，我們不可能只為這個應用做互聯(lián)網，或者只為那個應用做互聯(lián)網，當然專網是可以做的。但公用互聯(lián)網，對任何應用都要有一個平衡，不能追求極端，這是互聯(lián)網最難的，達到全網最優(yōu)的問題是非常難的。
在這個情況下，其實互聯(lián)網體系結構還有很多的特點。
第一個很重要的特點，因為互聯(lián)網是從小到大不斷發(fā)展起來的，所以它的創(chuàng)新、它的路由控制算法的進步是隨著互聯(lián)網的發(fā)展，從小到大、一點一點做出來的，而不是像我們的3G、4G的技術，研制一代再推廣應用，再研制一代再推廣應用。之前互聯(lián)網用的是80年代的IPV4協(xié)議，一直使用到現在。90年代初期設計了IPV6協(xié)議，今天才開始大規(guī)模切換。早期核心技術的挑戰(zhàn)的解決都是在IPV4上，以后我們核心技術的挑戰(zhàn)解決應該在IPV6上。在2005年到2015年這十年當中，國際上也有一些其它的研究路線：互聯(lián)網如此復雜，是不是可以另外想一個辦法重新解決互聯(lián)網的重大挑戰(zhàn)？但是經過十幾年的探索，還沒有找到一條新的路徑。
在這種情況下，實際上你可以看到技術的發(fā)展，像轉發(fā)格式IPV4和IPV6這兩個沒有太大的區(qū)別；存儲轉換方式也是在1983年互聯(lián)網（真正的主聯(lián)網）誕生的時候確定下來的，到90年代初期這個技術之爭已經基本結束。90年代以后沒有再進行有連接和無連接之爭。
實際上，路由控制的技術是層出不窮的，很多技術都是在這一塊，比如現在最時髦的SDN技術，其實是解決路由控制的問題（傳輸格式沒有變，存儲轉換方式沒有變，給特殊的用戶以特殊的路徑，選擇優(yōu)先路徑）。
互聯(lián)網之父——溫頓·瑟夫（Vinton G. Cerf），去年在清華大學演講時講到了互聯(lián)網體系結構的POWER（強大的生命力）。他說當初設計互聯(lián)網的時候有這么幾個理念：
第一個理念，它不是為任何特殊應用設計的網絡，只為傳輸通用的數據包，具體是什么應用它不管。
第二個理念，它可以運行在任何通訊技術上，這是互聯(lián)網的基因?，F在為什么這么多的應用都可以在互聯(lián)網上運行？為什么這么多的通訊手段都可以被互聯(lián)網所使用？就是因為它這兩個基因，這是非常重要的。
第三個理念，互聯(lián)網的創(chuàng)新應該在邊緣上而不在網絡中間。所以，現在我們在網絡中間想創(chuàng)新、想推翻重來的想法都是要謹慎的，不能隨便做這個事。它不會為增加任何新的應用和服務而改變網絡，這是它的理念，網絡是要穩(wěn)固的。
另外，它應該有足夠的可擴展性，恰恰是在這一點上，互聯(lián)網沒有做得很好。IPV4的時候沒有想到現在會這么大，在這點上它必須推翻它的以前的格式重新做一套，這是一個歷史上的教訓。
還有一個，為新的協(xié)議、新的技術、新的事情是可以開放的，互聯(lián)網上對新的東西都是可以包容的。
研究互聯(lián)網真正核心技術的唯一組織是IETF（The Internet Engineering Task Force），任何其它的組織對互聯(lián)網的核心技術起不到主要作用。IETF的宗旨是保證互聯(lián)網的平穩(wěn)發(fā)展，它的理事會就叫做IAB（Internet Architecture Board），它的很多領域和工作組都是為體系結構的核心技術服務的。目前8000多個互聯(lián)網的標準里面，實際上我們中國人的只占100不到，所以在互聯(lián)網體系結構的核心技術上我們只是一個初學者，我們的差距是非常大的，應該引起大家的充分重視。
近些年來，其實IPV6下一代互聯(lián)網的發(fā)展達到了一個非常高的速度。IETF在去年年底也發(fā)布了重要的聲明：從去年11月份開始，新的協(xié)議標準不要求必須支持IPV4，只要求必須支持IPV6。所以這給了我們一個很大的信號，IPV4會被互聯(lián)網放棄，IPV6才是未來網絡建設的唯一的協(xié)議標準。
中國在前十年有一個非常重要的大的工程——IPV6下一代互聯(lián)網的創(chuàng)新實踐，其實也取得了很好的效果，有很多創(chuàng)新的實踐，也有很多的技術，通過這個創(chuàng)新實踐增強了我們在互聯(lián)網上做貢獻的自信心。
IPV6下一代互聯(lián)網其實給核心技術創(chuàng)新帶來了新的機會，這是一個非常重要的結論。
還有一些新的規(guī)劃也都做出來了，每年國家都有關于下一代互聯(lián)網IPV6的布局，我們要有很多的思考，有一些經驗教訓也是需要吸取的。
11月26日，在世界互聯(lián)網會之前，我們國家公布了《推進互聯(lián)網協(xié)議第六版（IPv6）規(guī)模部署行動計劃》，這是一個非常重大、非常重要的決策，為中國大規(guī)模IPV6的部署吹響了號角。
最后，以幾句話來總結我的發(fā)言。互聯(lián)網是網絡空間的最重要的基礎設施，互聯(lián)網體系結構是互聯(lián)網核心技術，IPV6下一代互聯(lián)網為解決互聯(lián)網體系結構技術挑戰(zhàn)提供了新的平臺，這是互聯(lián)網核心技術的所在地。最重要的安全問題，說安全問題是最重要的"命門"，實際上掌握互聯(lián)網核心技術才能解決這個安全問題"命門"?，F在很多做安全的科技人員和技術公司，是基于現在的互聯(lián)網去解決安全問題，實際上就像是治病，體系結構沒有變。我們應該更多地花大力氣去設計新的安全的互聯(lián)網，在解決這幾個挑戰(zhàn)的情況下設計出安全的互聯(lián)網，而不只是打補丁，應該增強"體質"，建設一個更加安全的互聯(lián)網。大規(guī)模發(fā)展下一代互聯(lián)網，在互聯(lián)網核心技術創(chuàng)新上給我們帶來了歷史性的機會，我們不僅要受益于互聯(lián)網，我們更應該貢獻于互聯(lián)網，更應該在互聯(lián)網的核心技術上進行創(chuàng)新，這就是我的結論。謝謝大家。