角力下一代互聯(lián)網(wǎng)

文/本刊記者 傅宇凡

角力下一代互聯(lián)網(wǎng)

文/本刊記者 傅宇凡

美國網(wǎng)絡(luò)空間戰(zhàn)略一出，國家的疆界已經(jīng)擴(kuò)展到互聯(lián)網(wǎng)空間，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為一國戰(zhàn)略資源的重要組成部分。

2011年5月和7月，美國政府向全世界發(fā)布《網(wǎng)絡(luò)空間的國際戰(zhàn)略》，這是美國有關(guān)全球網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)略構(gòu)想的集中體現(xiàn)，其宣稱美國將使用一切必要手段防御至關(guān)重要的網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)，美國將像對待其他任何威脅一樣，對網(wǎng)絡(luò)空間的敵對行為作出反應(yīng)。專業(yè)人士指出，這一戰(zhàn)略，將世界各國帶到一個全新的談判桌前，今后各國將在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域展開新一輪的戰(zhàn)略資源博弈。

2009年，中國工程院院士汪成為就曾經(jīng)預(yù)言美國將對網(wǎng)絡(luò)空間（Cyberspace）制定戰(zhàn)略政策，他指出互聯(lián)網(wǎng)的研究需要“摒棄以往，摒棄經(jīng)典，向前演進(jìn)?！?/p>

可以預(yù)見，未來互聯(lián)網(wǎng)將成為一國實(shí)力比拼的新領(lǐng)域。有關(guān)專家指出，互聯(lián)網(wǎng)的安全、資源及體系結(jié)構(gòu)，成為未來互聯(lián)網(wǎng)研究領(lǐng)域關(guān)注的三大重點(diǎn)。

信息安全的博弈

互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)始之初，并沒有考慮到安全性、移動性、可擴(kuò)展性、高性能和實(shí)時性等問題，這些問題在互聯(lián)網(wǎng)三十年的歷程中，已經(jīng)逐漸成為阻礙發(fā)展的瓶頸。尤其以安全性最為突出，全球 “紅與黑”的博弈和較量，在近兩年間達(dá)到了白熱化的程度。不僅在民用的網(wǎng)絡(luò)中上演經(jīng)濟(jì)利益爭奪戰(zhàn)，更激烈的是在真實(shí)的戰(zhàn)場上。在美國的網(wǎng)絡(luò)空間戰(zhàn)略中，網(wǎng)絡(luò)安全已經(jīng)成為國土安全的一個組成部分。

戰(zhàn)爭中，利用計算機(jī)系統(tǒng)漏洞進(jìn)行攻擊，使得對方指揮控制系統(tǒng)處于癱瘓，己方部隊長驅(qū)直入，演繹互聯(lián)網(wǎng)時代的“不戰(zhàn)而屈人之兵”戰(zhàn)術(shù)。這樣的戰(zhàn)爭在近年來屢見不鮮。2007年，愛沙尼亞互聯(lián)網(wǎng)被襲，黑客們僅用大規(guī)模重復(fù)訪問使服務(wù)器癱瘓這一簡單手法，就控制了愛沙尼亞互聯(lián)網(wǎng)的制網(wǎng)權(quán)；2008年8月的俄格戰(zhàn)爭中，俄羅斯在軍事行動前攻擊格魯吉亞互聯(lián)網(wǎng)并使之癱瘓。這是全球第一次針對制網(wǎng)權(quán)的、與傳統(tǒng)軍事行動同步的網(wǎng)絡(luò)攻擊，也是第一次大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)爭。以至于有專家說，網(wǎng)絡(luò)安全漏洞已經(jīng)成為戰(zhàn)場上的阿基里斯之踵。

大量的敏感信息泄漏、地址欺騙、身份假冒、拒絕服務(wù)攻擊、垃圾郵件泛濫、網(wǎng)絡(luò)欺詐等事件層出不窮，而絕大多數(shù)安全事件無法追蹤到肇事者?！艾F(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)從設(shè)計、實(shí)現(xiàn)到維護(hù)技術(shù)的‘先天不足’，決定了不可信任性是難以克服的?！敝袊逃涂蒲杏嬎銠C(jī)網(wǎng)CERNET專家委員會主任吳建平說，目前的互聯(lián)網(wǎng)是不強(qiáng)調(diào)真實(shí)源地址認(rèn)證的，只強(qiáng)調(diào)信息發(fā)到哪里，并不強(qiáng)調(diào)信息從哪里來，造成了很多網(wǎng)絡(luò)安全問題。

這也是為什么美國會在今年連續(xù)出臺關(guān)于網(wǎng)絡(luò)空間的國際戰(zhàn)略的重要原因。“電子911”就像一把達(dá)摩克利斯之劍，高懸在美國政府頭頂。不僅美國，全球都在互聯(lián)網(wǎng)安全的隱形威脅之下，互聯(lián)網(wǎng)的安全脆弱性，迫使大大小小的機(jī)構(gòu)與無形的黑客展開了一場全球性規(guī)模的遠(yuǎn)程搏殺。

2011年7月的數(shù)據(jù)表明，中國境內(nèi)有超過360萬的終端受到網(wǎng)絡(luò)病毒感染，被木馬或僵尸網(wǎng)絡(luò)控制的主機(jī)IP地址有27萬個。2011年7月，CNCERT監(jiān)測到全球互聯(lián)網(wǎng)約2417萬個主機(jī)IP地址感染飛客蠕蟲，按國家或地區(qū)分布感染數(shù)量排名前三位的分別是中國大陸、巴西、俄羅斯。

近幾年，對灰鴿子、僵尸網(wǎng)絡(luò)的圍追堵截從明處轉(zhuǎn)入暗戰(zhàn)，潛伏的木馬不時發(fā)作，大規(guī)模的威脅敦促各國政府加大對網(wǎng)絡(luò)安全的科研和教育投入。

中國工程院汪成為院士指出，沒有系統(tǒng)性，拆東墻補(bǔ)西墻的應(yīng)急做法，將無法解決互聯(lián)網(wǎng)安全可信的問題。系統(tǒng)安全和可信涉及到物理域、信息域、認(rèn)知域和社會域，需要在互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)上進(jìn)行系統(tǒng)性的研究。

中國很早就開始下一代可信互聯(lián)網(wǎng)的投入和研究，2004年，CERNET在清華大學(xué)吳建平教授的帶領(lǐng)下，對互聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行追根溯源，實(shí)現(xiàn)一種真實(shí)源地址驗(yàn)證的體系結(jié)構(gòu)?！爱?dāng)前互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)里，網(wǎng)絡(luò)中的分組轉(zhuǎn)發(fā)只基于目的地址，對于源地址基本不做檢查，使得偽造源地址攻擊輕易而頻繁。在互聯(lián)網(wǎng)中地址是主機(jī)的標(biāo)識，而缺乏源地址的驗(yàn)證，使得無法在網(wǎng)絡(luò)層建立起信任關(guān)系。”吳建平教授如是說。目前該架構(gòu)正在CNGI-CERNET2上進(jìn)行大規(guī)模的試驗(yàn)。

2008年6月，國際互聯(lián)網(wǎng)工作組IETF批準(zhǔn)通過RFC5210（Source Address Validation Architecture (SAVA) Testbed and Deployment Experience），這是我國在國際上首次提出的“基于真實(shí)IPv6源地址的網(wǎng)絡(luò)尋址體系結(jié)構(gòu)”。此前，在CERNET等高?；ヂ?lián)網(wǎng)研究人員的推動下，IETF成立了SAVI工作組，以探討真實(shí)源地址驗(yàn)證的安全路線和標(biāo)準(zhǔn)方案。2010年，RFC5465再次肯定了真實(shí)源地址驗(yàn)證的規(guī)模實(shí)驗(yàn)有效性。

新一輪戰(zhàn)略資源角逐

安全問題是歷史性的難題，資源卻是現(xiàn)實(shí)的難題。

2011年2月，全球IPv4地址走到盡頭，全球互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字分配機(jī)構(gòu)（IANA）發(fā)出公告，互聯(lián)網(wǎng)IPv4地址池耗盡。業(yè)內(nèi)人士分析，耗盡倒計時已經(jīng)開始進(jìn)入各地區(qū)地址注冊機(jī)構(gòu)。樂觀估計，這個時間也不會超過一年。

此前的2009年，世界各國紛紛出臺本國的寬帶計劃，準(zhǔn)備大干一場，正在如火如荼之際，資源短缺無疑是一盆冷水。隨后，各國展開你追我趕的資源爭奪戰(zhàn)，IPv4地址交易、IPv6應(yīng)用時間表，在各個場合被討論。

2011年6月8日，國際互聯(lián)網(wǎng)發(fā)起了IPv6體驗(yàn)日活動，其中身影閃現(xiàn)的基本是全球頂尖的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用服務(wù)提供商。目前為止，能夠解IP地址資源燃眉之急的就是IPv6。

以1998年RFC 2460 IPv6 Specification發(fā)布日為準(zhǔn)，IPv6誕生。十多年間，許多國家都在猶豫不決，是否選擇IPv6，但對發(fā)展中的中國來說，IPv6是解決資源問題的明智選擇。

對我國來說，資源的形勢最為嚴(yán)峻。我國IPv4地址雖排名全球第二，2010年增加超過4000萬個地址，但相比于一年內(nèi)網(wǎng)民就增加了7330萬而言，國內(nèi)IPv4顯然是“杯水車薪”。中國電信曾預(yù)測其未來三年內(nèi)將缺乏7000萬～1.1億個地址。

IPv4地址耗盡，面臨的挑戰(zhàn)是：如果沒有其他解決方案，互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模就無法擴(kuò)展，更多的人將無法上網(wǎng)，更多的應(yīng)用將無法開展，也就是說互聯(lián)網(wǎng)會停擺。

2003年，國家發(fā)改委等八部委啟動了中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范網(wǎng)CNGI工程，并于2008年底開始試商用，由中國電信等六大網(wǎng)絡(luò)共同承擔(dān)，100所高校、100個科研院所和70多家企業(yè)共同構(gòu)成，其中C N G I-C E R N E T 2建成了全球最大的純IPv6網(wǎng)絡(luò)。

2004年1月15日，在比利時首都布魯塞爾的歐盟總部，包括美國Internet2的Abilene、歐盟的GEANT、加拿大CANET4、日本的SINET、中國CERNET在內(nèi)的全球八個國家的學(xué)術(shù)網(wǎng)絡(luò)共同宣布開始提供IPv6服務(wù)。這是國際下一代互聯(lián)網(wǎng)研究和發(fā)展的重要里程碑。

目前，世界上著名的下一代互聯(lián)網(wǎng)計劃（組織）及其試驗(yàn)網(wǎng)主要包括：美國的Internet2計劃的主干網(wǎng)Abilene，第二代歐盟學(xué)術(shù)網(wǎng)的主干網(wǎng)GEANT2，亞太地區(qū)先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)APAN及其主干網(wǎng)，跨歐亞高速網(wǎng)絡(luò)TEIN2及其主干網(wǎng)，中國的CNGI及其主干網(wǎng)，日本第二代學(xué)術(shù)網(wǎng)SUPER SINET和加拿大新一代學(xué)術(shù)網(wǎng)CAnet4等。

在參與國際下一代互聯(lián)網(wǎng)研究過程中，中國逐漸走近核心。在美歐中這全球三大區(qū)域主體的競爭之中，以中國為代表的亞太互聯(lián)網(wǎng)已是舉足輕重。

CERNET國家網(wǎng)絡(luò)中心主任吳建平教授主持CNGI-CERNET2的研究，他說：“下一代互聯(lián)網(wǎng)，是新一輪的全球戰(zhàn)略競爭，我們不能再落后。如果我們失去下一代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)言權(quán)，我們也將在很大程度上受制于人?！?007年10月，中央領(lǐng)導(dǎo)在下一代互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)報告中批示：“確實(shí)需要從戰(zhàn)略高度重視下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展?！?/p>

與此同時，美歐日也不遺余力地加入到新一輪的資源競爭。

美國年初發(fā)布了關(guān)于美國政府部門將部署下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IPv6的決定，要求所有的美國政府機(jī)構(gòu)在2012財年年底之前把服務(wù)器和類似于電子郵件和網(wǎng)站的服務(wù)升級到IPv6。與此同時，美國政府也投入大量的經(jīng)費(fèi)，支持向IPv6的過渡計劃。

當(dāng)前，兩代網(wǎng)過渡成為各國發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)的頭等大事。從IPv4到IPv6的過渡進(jìn)展速度仍然趕不上IPv4地址耗盡的速度，IPv4網(wǎng)絡(luò)和IPv6網(wǎng)絡(luò)之間互訪成為關(guān)鍵問題，通過建設(shè)IPv6網(wǎng)絡(luò)的大量實(shí)踐，CERNET提出了基于運(yùn)營商路由前綴的無狀態(tài)IPv4/IPv6翻譯技術(shù)IVI（在羅馬數(shù)字的表示中 VI代表4，VI代表6，所以IVI代表IPv4和IPv6的互聯(lián)互通）。這一發(fā)明正好解決了全球面臨的嚴(yán)峻的IPv4/IPv6的過渡難題。

這一在國際上首次提出的過渡機(jī)制，成為了IPv4互聯(lián)網(wǎng)向IPv6互聯(lián)網(wǎng)平滑過渡的關(guān)鍵技術(shù)。從2008年以來，CERNET網(wǎng)絡(luò)中心副主任李星教授積極推動國際互聯(lián)網(wǎng)工程組IETF的 BEHAVE工作組的工作，參與多項(xiàng)文稿的撰寫。

同時，CERNET與華為、比威、中興、銳捷、盛科、思科、瞻博、華三等廠商合作研制過渡設(shè)備?；贗VI機(jī)制的部分設(shè)備已在CNGI-CERNET2主干網(wǎng)和100個校園網(wǎng)大規(guī)模部署，并計劃在中國電信的下一代互聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)網(wǎng)中投入試運(yùn)行。

體系結(jié)構(gòu)清零還是演進(jìn)

安全性問題，資源短缺問題，阻礙了互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，那么，現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)是否沉疴難起，需要一場變革？十年來，關(guān)于互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的改良與革命的爭論不絕于耳。

2003年，美國科學(xué)基金會（自然科學(xué)基金會NSF）啟動Clean Slate 100*100研究計劃，提出“推倒重來，從零開始”，這一大膽設(shè)想，引起全球互聯(lián)網(wǎng)科學(xué)家的關(guān)注。該項(xiàng)目計劃到2010年實(shí)現(xiàn)1億家庭用100 Mb/s上網(wǎng)，然而該項(xiàng)目現(xiàn)在已經(jīng)結(jié)束，并未達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

長久以來，對未來互聯(lián)網(wǎng)的研究，交叉并行兩種思路。一是推倒重來，二是漸進(jìn)式修補(bǔ)。前者是重新設(shè)計一種全新的互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)來解決面臨重大技術(shù)挑戰(zhàn)，如美國的全球網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新環(huán)境GENI、未來互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)（FIA）計劃；后者是在現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)內(nèi)，針對出現(xiàn)的問題個別解決（例如Internet 2, Phosphorous, NGI）。

然而，反對的意見認(rèn)為，“推倒重來”的仿真模型還不能反映實(shí)際應(yīng)用環(huán)境；產(chǎn)品性試驗(yàn)床有實(shí)際用戶但變化不夠，研究性試驗(yàn)床有較多的變化但缺實(shí)際的用戶。而修補(bǔ)的思路也不可行，互聯(lián)網(wǎng)的體系已經(jīng)硬化，修補(bǔ)可能已無濟(jì)于事，反而增加復(fù)雜性，讓互聯(lián)網(wǎng)更加難以管理。

各國對下一代互聯(lián)網(wǎng)需求的研究結(jié)果基本分析發(fā)現(xiàn)吻合，認(rèn)識基本一致，下一代互聯(lián)網(wǎng)的重大需求主要包括擴(kuò)展性、安全性、移動性、可管理性、高性能和實(shí)時性等方面。

推倒重來的思路與修補(bǔ)漸進(jìn)式的思路，交叉并行在互聯(lián)網(wǎng)研究領(lǐng)域，推動近年來互聯(lián)網(wǎng)科研發(fā)展。

中國工程院院士鄔賀銓針對當(dāng)前對互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展階段的困惑，提出自己的見解，認(rèn)為：“互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，就像是飛機(jī)在飛行中換引擎，面臨這個難題，談革命也是一個比較難的挑戰(zhàn)?！彼f，“現(xiàn)在世界上研究新一代、下一代互聯(lián)網(wǎng)的項(xiàng)目有很多，我的看法是演進(jìn)了，可以說IPv4演進(jìn)到IPv6，IPv6再繼續(xù)演進(jìn)到新的領(lǐng)域。”

汪成為院士也認(rèn)為：“網(wǎng)絡(luò)的變化不可能突然，必然是一步一步地演進(jìn)的，所以，互聯(lián)網(wǎng)是方方面面需求牽引，技術(shù)推動，繼承發(fā)展，逐步演進(jìn)的?！?/p>

這樣的演進(jìn)思路也集中體現(xiàn)在中國的互聯(lián)網(wǎng)科研領(lǐng)域。2003年后，以吳建平教授等牽頭的高校研究人員參與了國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展（“973”）計劃項(xiàng)目的新一代互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)研究。2009年，得到“973”計劃的繼續(xù)支持，啟動了新一期“973”項(xiàng)目“新一代互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議基礎(chǔ)研究”，在前期“973”項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，從IPv6互聯(lián)網(wǎng)出發(fā)解決互聯(lián)網(wǎng)的重大技術(shù)挑戰(zhàn)，著眼于互聯(lián)網(wǎng)的可擴(kuò)展性、安全性、移動性、可管理性、高性能及實(shí)時性等六個方面，開展研究。其不僅注重體系結(jié)構(gòu)的理論探索，同時更加注重體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議的基礎(chǔ)研究，并繼續(xù)深入研究多維可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及其基本要素，以及體系結(jié)構(gòu)對規(guī)?？蓴U(kuò)展、性能可擴(kuò)展、安全可擴(kuò)展、服務(wù)可擴(kuò)展、功能可擴(kuò)展、管理可擴(kuò)展的支持。

可以說，中國的互聯(lián)網(wǎng)研究思路主流的還是基于現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)來解決面臨的重大技術(shù)挑戰(zhàn)，主要采用IPv6協(xié)議的大規(guī)模試驗(yàn)網(wǎng)，攻克和試驗(yàn)相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)。

汪成為院士指出：“網(wǎng)絡(luò)空間從狹義的信息拓展到廣義的信息，‘0101’不等于信息，是信號；信號不等于認(rèn)知，認(rèn)知不等于決策，決策不等于有社會效應(yīng)，現(xiàn)在要看最終的社會效應(yīng)?！倍鐣?yīng)，則有待于現(xiàn)實(shí)的檢驗(yàn)。

2011年，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展出現(xiàn)了一些新的變化，地址匱乏，革命路線未成，演進(jìn)尚須時日，網(wǎng)絡(luò)空間戰(zhàn)山雨欲來，未來的發(fā)展趨勢注定圍繞著網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，援引汪院士的觀點(diǎn)預(yù)測未來的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方向選擇，他認(rèn)為，選擇關(guān)鍵性技術(shù)，需要著眼于如何滿足需求牽引的必然趨勢，如何突破阻撓發(fā)展的瓶頸技術(shù)，如何發(fā)展戰(zhàn)略謀劃的研討重點(diǎn)。鎖定這三個層面，將會對我們互聯(lián)網(wǎng)未來的研究發(fā)展產(chǎn)生巨大的積極影響。