李星：下一代互联网发展现状与趋势

冯长生

源: 新华网 2009中国互联网大会今日在北京国际会议中心召开。在下午举行的“2009思想者——国际互联网高层峰会”上，清华大学博士生导师李星教授介绍了下一代互联网发展现状与趋势。
　　以下是清华大学博士生导师李星的演讲实录：
　　清华大学博士生导师、知名教授李星先生：各位嘉宾下午好！
　　我今天想讲的大概有这么几个方面，既然说下一代互联网，那么我们面临的挑战究竟是什么呢？下一代互联网在国际上怎么发展？同时，现在还有一个很新的词，叫做未来互联网，它是怎么回事？最后是我们的对策。
　　第一个我想讲的是互联网面临的挑战。我自己大概15年前跟清华大学的吴建平教授，我们一起来做中国教育和科研计算机网，一方面做学术研究，另外一方面也确实在做网络的运行、建设。所以，我自己总结互联网面临的挑战，大概有四大挑战。第一个挑战大家可能也听得非常多，而且确实下一代互联网跟这个问题也非常有关，那就是IPv4地址耗尽的问题。大家知道，现在我们用的Internet的协议，版本4的地址是3的42次方，就是43亿的地址。很简单的问题，全世界的人口又是几？每个人分一个地址肯定是不够的，同时还有组波地址、试验地址还不能用，所以预计在2011年的时候，IPv4地址在全球分配的地址池就没有了。那么，各个局域网的中心，比如说中国是亚太地区大概还有1到2年的地址池的生存空间，就是2012到2013年，确实就没有地址可用了。
　　第二个稍微技术性一点，因为互联网是一个新式的网络，是一个可靠的、可生存的网络。所以，它在一些大网之间，需要保持全世界这些目标到哪走，所以叫做全世界的路由表。可以看到这个路由表，一直在增长，从95年开始互联网商业化的时候开始增长，这个图很有意思。98、99到2000年发现从线性的到指数增长，现在这个路由表已经增长了30万条。今年年初的时候，我想是不是金融海啸带来了像2000年的时候网络泡沫爆炸路由表平了，看起来稍微有一些哆嗦，但是还比较平。我想从这里说明两个问题，第一个问题是可能没有上次那么严重。第二，至少对于我们互联网界的影响没有那么大。
　　第三大挑战，其实是流量爆炸和经济模型问题。这是一个非常典型的运营商的图，可以看到有三根曲线。最上面蓝的曲线是流量的增长，为什么增长这么快呢？有视频，还有这些P2P等等。第二个线，实际上是宽带用户的增长，相当是意义线性是平的。第三个增长是收入的增长，可以看到咱们对于用户来讲，当然很高兴，尽量多的带宽可以用到，可以交的钱少一点。但是的，对于运营商来讲，他们是很头疼的，为什么呢？因为流量增长，没有带来相应的收入增长。从一方面，这是对的，为什么呢？摩尔定律在翻，所以单位带宽的成本应该是越来越便宜，但是这个比例还是不太对。其实在美国国会有一个著名的网络中立论，这些运营商说咱们的带宽应该给最终用户和给信息提供商，应该是一样的。为什么呢？电信运营商拼命地增长带宽，但是收入没有增长多少，但是Google400美金以上，苹果下载一首歌100美金，所以运营商说我们对于赚钱的公司应该多收费，老百姓应该少收费。这遭到了美国老百姓很大的反对，比如说刚才我们看到的温瑟夫，他说这应该是公平的，1兆带宽不管是运营商还是用户都应该收一样的钱，这才是美国互联网发展的源泉。奥巴马上台之后，这个网络中立论又开始在国会做。
　　第四个挑战是安全问题，这是网络遭受攻击的曲线，也是指数增长。实际上，咱们互联网现在面对的我自己的体会，这15年的体会就是这四大问题，未来互联网、下一代互联网，应该在某种程度上解决这四大问题。
　　那么，下一代互联网，我这里主要说的还是IPv6，大概是怎么样呢？这是把全世界网络按照路由表的情况划分，一块是亚太，一块是北美，一块是欧洲的三大块，中间是大洋隔开了。IPv4美国最厉害，IPv6亚洲比美国、欧洲好一点，但是现在已经改变了。从IPv6的角度来讲，它的地址非常丰富，主要比较大规模的网络，我看下来大概有4个。一个是中国政府在2004年启动的项目，是几大主干网。另外，亚太区有一个，第三个大网是欧洲的学术网，它的涵盖了欧洲所有国家的教育科研网，最后一个是美国第二代互联网。这几个网之间，大概占了IPv6很大的份额。
　　所以，第一代的互联网最早从军事开始，然后到了教育，最后到了说也。第二代互联网目前军事的色彩不太重，但是在教育往商业推广的趋势还是很明显的。
　　地址分配的情况，去年发生了非常大的转折，现在IPv6最大的地区是什么呢？变成了美国了，已经不是亚太和欧洲了，去年到今年，IPv6炒得非常热。现在可以看到这个颜色，美国的块已经超过了亚太和欧洲了，中国是20多块。为什么呢？一个是美国的政府在积极推动，包括了美国的国防部，也是积极推动。另外，为什么美国对于IPv6这么热心呢？美国不是有很多的IPv4地址吗？我是跟他们交流过，他们有这么一个理论，未来没有IPv4了，所以像亚洲，比如说印度、非洲，他们联网只能联IPv6。如果我们美国的企业不搞全球化，没关系我们不需要IPv6，如果我们要搞全球化，我们要到亚洲的市场、非洲的市场发展IPv6，这是美国现在的说法。另外，IPv6路由表确实在增长，没有刚才的指数那么快，但是也可以看到增长。第三个是排序，IPv6最大的是美国，德国第二，中国大概在这个位置。
　　IPv6有10年的历史了，为什么没有发展得这么快呢？这是欧洲的统计，说是实施了IPv6的人，说现在其实像Windows Vasta等都支持IPv6，既然他们都支持IPv6了，我们为什么不使用IPv6呢？反对IPv6和不用的人，说IPv6是很贵的，所以这是很有意思的，所以经济是最重要的。
　　另外一个比较是，有一些运营商说为什么要推行IPv6呢？除了刚才说的设备已经支持了，另外我们不想落后，我们要走在最前面。有些不做的IPv6了，他们说客户还不需要。所以，对于我们往下走的因素很重要。
　　IPv6为什么被提出来，而且是很重要的，其实有几件影响世界的大事。第一件大事是奥巴马宣传网络安全倡议，从现在开始我们的基础设施、网络、计算机是我们每天依赖的国家资产。IPv6做下去应该会比IPv4安全，这也是很重要的基础设施。另外及IBM提出了智慧地球，Smart Planet这也是对于我们党中央的政策很重要的。三大信息技术，一个是传感器的技术，一个是互联网，一个是计算机软件，这个是很重要的。

冯长生

第三件大事，或者是美国军方对于IPv6很重视了，有一个美国国防部的DOD，是基于IPv6战场的描述，同时有一句名言叫做“每一个士兵实际上就是一个网络”，这是美国国防部的说法。

　　第四个，大家可能也重视奥巴马政府刚刚提出来的智能电网，这件事其实是非常重大的一件事，在中国目前好像还没有很大的响应。美国的电网，基本上有100年的历史，现在他们在考虑，美国经常有大的停电，已经很老化，而且很浪费能源。如果是改造的话，并不是传统意义上的改造电网，而是把电网变成另一种，同时它的设计和理念等等，可以看到美国做智能电网并不是搞电力的人，而是搞计算机的人。

　　下一个是云计算，其实大家会发现很多搞计算、搞服务的人，说云计算是非常重要的前景。但是你们发现，具体问起来很多搞计算机、服务器的人，并没有意识到IPv4的地址已经不够用了，他们认为我的IPv4地址，甚至我用私有地址可以提供云计算，其实是不行的，云计算是非常大规模的服务器的环境，IPv4地址是不够用的。所以，怎么样把云计算和IPv6结合起来是很重要的。

　　另外一个是很热门的物联网。大家说不仅是人要上网，计算机要上网，所有的设备都要上网，物联网的概念，也是中央领导同志非常重要的，包括了RFID等等。右边这有一个小小的笑话，第一个人说，如果我给你一个RFID放在身上，你走到哪我都知道。另一个说不对，这是个人隐私。换一个说法是，如果我给你一个RFID，你可以免费地，很容易地用手机导航，他说这个太好了。

　　另外一个是三网融合，我们可以看到广播、电话，都是在IP化，也是需要大量的地址。IPv6确实是一个趋势，因为现在没有能够代替它在全世界的地址，IPv4很快会变得非常紧张。

　　我们看一下CNNIC的统计，中国的互联网用户是3.4亿，所以全第一，超过了美国的互联网。但是，中国的互联网普及率只有25.5%，可以看到日本73%、美国74%、韩国76%等等，所以中国的信息化发展，不管是云计算、互联网等等，肯定普及率要增上去。如果要增上去的话，根本没有这么多的地址。

　　现在我做的研究，最大的兴奋点就是过渡技术，IPv6和IPv4怎么互通IPv6太理想了，大家以为可以用它，实际上并不是。所以，最近我们在做的IVI技术，这表示左减右加，6和4互通。三代之间我们做了一个互通，这是在推标准。

　　下面讲一下未来互联网的研究，既然你说了半天下一代互联网，那么未来互联网又是什么东西？它是怎么个做法？跟IPv6什么关系呢？简单地说，未来的互联网是希望抛开现有的IPv4和IPv6，看是不是可以做更好的东西。当然，它是一个长期的，它的计划是10年到15年之后，究竟是什么样的一个网络。可能不是IPv4，也可能不是IPv6，究竟有什么样的项目呢？如果大家有兴趣的话，大家可以去访问。最开始提出的叫做FIND，是未来互联网的设计。最早提出的是美国麻省理工大学的研究员，他曾经当过IAB的主席，这是非常重要的一个项目。

　　如果大家有兴趣可以看到左边这一块，它已经是美国政府资助项目，项目的列表和简单的描述在这里。你不能直接登陆，你必须注册一下，注册之后可以看一下它研究的是什么热点。

　　第二个叫做GENI，这是美国大的试验床的项目，也是未来互联网的试验床，它也是很重要。最早这个项目是在美国普林斯顿大学的实验室的项目，后来越做越大，变成了美国国家级的试验床的项目。很有意思的是，并不是普林斯顿大学来主导这个项目，而是由BBN公司来主导。但是，可能没听说过BBN这个公司，BBN公司就是最早做Internet前身的美国国防部的网。所以，实际上可以看到美国政府对于未来的互联网是非常重视的，还有非常强的军事背景。

　　第三个要点，大家知道互联网的标准是IETF，还有一个词叫做IRTF，也做一些研究的工作，设计互联网的未来，也并不是IPv4和IPv6。

　　那么，欧洲有什么对应的项目呢？有一个叫做FIRE，所以这个大家有兴趣。中国和欧洲的联系还是很紧的，大家知道欧盟有LP7的项目，这个FIRE是它的组成部分。

　　比较下来其实很有意思，下一代的互联网、未来互联网有不同的技术路线，一种是叫做革命性的路线，革命性的路线是完全从头设计，像GENI和FING属于这样的项目。你重新设计的话，几个人不一定那么聪明。

　　第二种是是演进性的路线，干脆我们IPv6都不要，我们要IPv4+NAT，第二种是直接演进成Internet2、Geant2、TEIN2。在2004年设计中国第二代教育网时候，大家都批评我们说，你们为什么用纯IPv4，而不用双战？因为我们的教授是认为纯的技术是可以展开做的。

　　新一代互联网重大需求分析基本相同，四大挑战是可扩展性、安全性、移动性、可管理性、实时性、高性能，这也是反映在四大挑战，要解决这么六大问题了。

　　另外，未来互联网有什么实际背景呢？有一个大家有兴趣可以看，有一个叫做DTN，这是什么概念呢？其实是一个美国军方很重要的项目。大家平常上Google Map，像清华办公室停的一辆车都可以看到。但是，这辆车可能并不是现在停的，而是一个星期之前停的，这有要通过卫星摇杆监测。美国已经没有这样的实力发射卫星，他希望和盟国分别发射，未来把互联网的卫星组合起来，大家可以实时观测。这个卫星里面有地球阴影、日食这类的东西，所以是要可靠性非常强，而且中断并不影响。另外，刚才大家看到了温瑟夫提出了星际互联网，这两个应该是未来互联网很重要的内容。

　　最后说一下我们的策略，大家从中国来讲，其实也看到了下一代互联网有很多的基础工作，包括了很多的层次，第一个层次是基础研究，包括科研基金，包括了国家的“973”项目。第二个是科技部的“863”计划和科技支撑计划。第三个推广应用主要是发改委的中国下一代互联网示范工程还有专项等等。现在2009年，前面这些项目其实已经完成了，刚才介绍的有些东西也是从这些项目出来的。未来，我们正在做3个项目，一个是“973”第二期，还有科技支撑计划，我们全面实施。中国下一代互联网示范工程是在国家导下发布的，取得了这样一些成果。

　　下一代互联网我们自己的研究体会，刚才说了外国的，中国刚才我也说了，一个是建设纯IPv6大型互联网的技术路线，这还是很有体会的，可以领先。第二个是国产路由器，促进了国有路由器的发展。第三个，我们做了一些增强安全性的IPv6的改进。第四个做了一些过渡的策略。

　　基本的思考和结论，第一是互联网和下一代互联网是在演进中不断创新的。第二，演进和革命的路线均需要可演进试验验证平台。IPv6是必须建设的下一代互联网、未来的互联网。IPv6的网络既可以用于演进，又可以用于革命的路线。IETF标准是作为检验创新成果的标准，同时爱解决如何国际化和放弃知识产权的矛盾。你要申请IETF标准，有一些知识产权必须放弃了。咱们国家的IPv6刚刚起步，目前国内的中国人为主的IRFC的知识产权有10个，但是国际上有6000个。现在我们认为演进为主，革命为辅。下一代互联网要解决的难题，大概我们认为有三个。

　　第一个是IPv4地址耗尽的问题，必须尽快发展IPv6互联网，解决IPv6互联网大部分组网和运行问题，解决海量地址空间寻址面临新的理论和技术挑战。IPv6互联网必须首先解决安全可信问题，IPv4到IPv6要平稳地过渡。

　　刚才我们说了欧洲、美国、日本都是很重视下一代互联网，我国的互联网普及率25%，离发达国家的70%差距很大。所以，机会很大，市场也很大，对于拉动经济也是很大的。第三个是实现创新等等。

　　最后，其实什么是互联网，我们一直思考这个问题，其实我们觉得开放性是最重要的东西，为用户开发创新性应用搭建了开放平台，而且可以包容和使用几乎所有通信和网络技术。从我们来讲，未来不管怎么做，包括做IPv6和未来的互联网，一定是给用户一个开放的平台，让所有的技术都可以用。谢谢大家！

编辑：蔡晓丹