化身智能化體系的未來網(wǎng)絡(luò)如何改變?nèi)祟惿鐣?/h1>
2018-01-23 18:25:00陳天驕
未來傳播 2018年4期
陳天驕
一、計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與挑戰(zhàn)
回顧全球計算機網(wǎng)絡(luò)的歷史和現(xiàn)狀，可以將計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展分為：理論發(fā)展期、單體發(fā)展期、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展期、互聯(lián)發(fā)展期和高速發(fā)展期。
(一)理論發(fā)展期
上世紀(jì)60年代，在學(xué)術(shù)界出現(xiàn)了計算機網(wǎng)絡(luò)的理論雛形。1961年，麻省理工學(xué)院的J.C.R.Licklider和W.Clark發(fā)表了第一篇關(guān)于包交換的論文，三年后，蘭德公司的Paul Baran發(fā)表了論文《論分布式通信網(wǎng)絡(luò)》，學(xué)界開始出現(xiàn)了分布式通信行為的網(wǎng)絡(luò)概念。在計算機出現(xiàn)的十幾年后，人們就已經(jīng)開始意識到計算機網(wǎng)絡(luò)將會給高效通信帶來重大機遇。從此，計算機網(wǎng)絡(luò)的研究走入了人們的視野。
(二)單體發(fā)展期
單體計算機網(wǎng)絡(luò)是單個計算機以多個設(shè)備終端相連進行通信的網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)時，在美國出現(xiàn)了擁有兩千多個終端的飛機訂票系統(tǒng)。和其他很多技術(shù)一樣，計算機網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)很快就被應(yīng)用到了軍事方面。1969年，美國國防部創(chuàng)建了世界上首個分組交換網(wǎng)ARPANET，但這只是一個獨立的分組交換網(wǎng)，想使用ARPANET的用戶必須直接與它的交換機相連，這就很難滿足大量的通信需求，所以計算機網(wǎng)絡(luò)不得不很快進入到了互聯(lián)發(fā)展期。
(三)互聯(lián)發(fā)展期
到了上世紀(jì)70年代，多種網(wǎng)絡(luò)的互連技術(shù)開始出現(xiàn)，由此誕生了互連網(wǎng)。在1983年，ARPANET將TCP/IP協(xié)議作為標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，使得所有使用TCP/IP協(xié)議的計算機都可以加入互連網(wǎng)并實現(xiàn)通信，所以人們也將這一年作為因特網(wǎng)(Internet)的誕生元年。[1]1985年，美國國家科學(xué)基金會NSF開始建立國家科學(xué)基金網(wǎng)NSFNET，圍繞六個大型計算機，一個覆蓋了全美主要大學(xué)和研究所的三級計算機網(wǎng)絡(luò)誕生了。以此為先例，世界上的各個公司和用戶紛紛接入Internet，開啟了Internet的大互聯(lián)時代。
(四)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展期
在大互聯(lián)的時代，新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)井噴式出現(xiàn)。為使不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠兼容，1992年美國成立了Internet協(xié)會(ISOC)來制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。Internet協(xié)會將互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)以RFC文件的形式公開發(fā)表，面向全球所有廠商征求意見與建議，整個過程透明且公正，這一形式極大地促進了Internet的發(fā)展。
(五)高速發(fā)展期
互聯(lián)思想的誕生和標(biāo)準(zhǔn)化流程的制定，都為計算機網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。根據(jù)美國互聯(lián)網(wǎng)及新技術(shù)風(fēng)險投資人Mary Meeker在2017年5月發(fā)布的《2017 Internet Trends》報告，全球互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)已超過34億人，互聯(lián)網(wǎng)全球滲透率達到46%。[2]在當(dāng)今的信息社會，計算機網(wǎng)絡(luò)已滲透到了人類社會的方方面面，在科技、軍事、經(jīng)濟、社交、日常生活等方面都扮演著極其重要的角色，它正在推動著人類社會的前進。計算機網(wǎng)絡(luò)作為新時代的基礎(chǔ)設(shè)施，為各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了廣闊的平臺，從最開始的電子郵件、網(wǎng)站檢索到當(dāng)今的虛擬現(xiàn)實、電子商務(wù)、游戲、物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相輔相成，共同高速地發(fā)展著。
從上世紀(jì)60年代到現(xiàn)在，Internet經(jīng)過七十多年的發(fā)展和完善，已與社會各領(lǐng)域作了深度融合，各領(lǐng)域高速發(fā)展的同時，也產(chǎn)生了許多現(xiàn)有計算機網(wǎng)絡(luò)難以支持的新需求，現(xiàn)有的計算機網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)面臨著極大的挑戰(zhàn)。
(1)可擴展問題。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，因特網(wǎng)逐漸形成多層次的ISP結(jié)構(gòu)，成為世界上規(guī)模最大的網(wǎng)絡(luò)，且依然以指數(shù)級的速度增長著。Internet中的租戶和業(yè)務(wù)數(shù)目不斷增長，業(yè)務(wù)應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)的要求也越來越高，但網(wǎng)絡(luò)中使用的架構(gòu)和協(xié)議相對越來越僵化，只能不斷地增加協(xié)議的修補和提高設(shè)備的性能，來滿足新的需求，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的龐大規(guī)模制約了新協(xié)議的部署，新構(gòu)架的采用也需要全球多個利益相關(guān)的運營商一起達成共識，因此當(dāng)前對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的創(chuàng)新僅限于在傳統(tǒng)架構(gòu)上的“修補”，這使得新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的部署變得越來越困難，大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)實驗也越來越容易出錯。
(2)服務(wù)質(zhì)量保證問題。服務(wù)多樣化已成為當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的主潮流，社交網(wǎng)站、視頻網(wǎng)站和AR/VR應(yīng)用等新媒體都要求大量的互聯(lián)網(wǎng)流量的服務(wù)。以視頻服務(wù)為例，根據(jù)思科VNI預(yù)測，到2020年，視頻將占總IP流量的82%，視頻服務(wù)如UHD、4K/8K視頻業(yè)務(wù)正在不斷演進，導(dǎo)致視頻服務(wù)面臨著電視使用率和廣播使用不斷減少、聯(lián)網(wǎng)設(shè)備使用率和流傳輸不斷增加的現(xiàn)狀。[3]面對新媒體的大流量、低時延的服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)怎樣保證服務(wù)質(zhì)量是一個巨大的挑戰(zhàn)。
(3)可控和安全問題。當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)采用的是TCP/IP的分布式架構(gòu)，即使有一些網(wǎng)管系統(tǒng)的出現(xiàn)，還是難以做到網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的全局感知和網(wǎng)絡(luò)資源的全局掌控及分配。同時，服務(wù)質(zhì)量的保證也要求著通過網(wǎng)絡(luò)的控制來進行流量的調(diào)度、故障的檢測、業(yè)務(wù)優(yōu)先級的劃分、資源的分配。安全問題也是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)面臨的一個重大挑戰(zhàn)，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的主要目的是實現(xiàn)互聯(lián)的穩(wěn)定性和信息共享的時效性，即使出現(xiàn)了防火墻等一系列安全措施，在很大程度上仍不能阻止黑客的入侵。僅在2017年，“58同城”全國簡歷泄露，印度麥當(dāng)勞約220萬名用戶的收據(jù)泄露，美國鄧白氏(Dun&Bradstreet)公司的涉及軍事人員信息的52G的數(shù)據(jù)庫遭泄露。全球范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)安全危機事件給各國的國家安全、經(jīng)濟等方面都帶來了巨大的損失，網(wǎng)絡(luò)安全問題亟待有效的解決。
縱觀網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程，面對這些嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的新需求，解決網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的新問題，未來網(wǎng)絡(luò)的概念被提出來。各個國家也紛紛投入了未來網(wǎng)絡(luò)的研究，如美國GENI、歐盟FIRE、德國G-LAB、中國CENI、澳大利亞NICTA、日本JGN2plus和韓國K-GENI，各大互聯(lián)網(wǎng)跨國企業(yè)如谷歌、Facebook等也建立了自己的骨干網(wǎng)來支持自己的新業(yè)務(wù)?？梢詳嘌?，計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展已進入未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的新階段。
二、百花齊放的未來網(wǎng)絡(luò)
未來網(wǎng)絡(luò)從來不是指一個特定的網(wǎng)絡(luò)，而是一系列分散式發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)新型架構(gòu)和技術(shù)的統(tǒng)稱。沒有一個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以解決所有的業(yè)務(wù)需求，面對當(dāng)今社會服務(wù)需求的多樣化，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也會針對不同需求向著不同的分支發(fā)展，多種異構(gòu)型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和技術(shù)將繼續(xù)互連互融，不斷地為未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展添磚加瓦，最終形成未來網(wǎng)絡(luò)百花齊放的局面。
在業(yè)界，對于未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展一般有兩種思路：一是漸進式發(fā)展，二是革命式發(fā)展。漸進式發(fā)展的核心是修補策略，通過“打補丁”的形式來完善現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的問題，具體做法是基于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，升級現(xiàn)有的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，或者采用新的計算機技術(shù)進行決策，如大數(shù)據(jù)和人工智能。漸進式的發(fā)展避免了大量更換基礎(chǔ)設(shè)備，同時也能很好地解決現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中的一些問題，但是這些技術(shù)手段并不能提供全面的解決方案。
革命式發(fā)展的主旨是用全新的架構(gòu)來解決網(wǎng)絡(luò)的問題。這種發(fā)展是拋棄現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議，重新設(shè)計網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議，從根本上解決IP網(wǎng)絡(luò)在可擴展性、服務(wù)質(zhì)量、可控和安全等方面的問題。
現(xiàn)有的未來網(wǎng)絡(luò)研究在上述兩種發(fā)展方式上都有了較多成果。有很多成果已投入工業(yè)界使用，同時也有一些研究在推廣落地時遇到了較多阻力，互聯(lián)網(wǎng)時代的技術(shù)更迭是日新月異的，不管最終某項技術(shù)成功與否，它都將成為未來網(wǎng)絡(luò)研究前進的“奠基石”。本文以下列舉了未來網(wǎng)絡(luò)研究的部分重點，從中可以看到各項新興技術(shù)都可能帶來極大的創(chuàng)新和收益。
(一)網(wǎng)絡(luò)虛擬化
在未來網(wǎng)絡(luò)的大背景下，網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)最初作為研究和實驗的靈活平臺被提出來，這個平臺可以促進技術(shù)的多樣性，然后慢慢演進，最終能夠克服所謂的互聯(lián)網(wǎng)的僵化問題，并成為下一代互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵組成部分。由于網(wǎng)絡(luò)虛擬化越來越被重視，所以在未來很長的一段時間內(nèi)，它會被部署進各種場景內(nèi)。網(wǎng)絡(luò)虛擬化可以在公共的底層物理基礎(chǔ)設(shè)施上，劃分許多個相互隔離的網(wǎng)絡(luò)，可以為不同運營商實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)場景提供一系列新的可能性。
網(wǎng)絡(luò)虛擬化被認為將彌補信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的差距，潛在地推動信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的深刻變化。另外，云計算和網(wǎng)絡(luò)虛擬化的結(jié)合促成了數(shù)據(jù)中心的出現(xiàn)，為運營商開辟了巨大的機會。[4]
(二)云計算和邊緣計算
云計算是一種計算模型，它提供按需提供的設(shè)施，并通過互聯(lián)網(wǎng)共享資源。云計算技術(shù)維護一個可以動態(tài)分配的資源共享池，從而減少軟硬件的管理成本，提供高計算能力和高性能，保障資源的可訪問性和可持續(xù)性。云計算技術(shù)可以提供強大的處理能力和大量的資源，使在諸如基站和網(wǎng)關(guān)之類地方的高容量通用服務(wù)器上部署虛擬機變得更加容易。
云計算技術(shù)的產(chǎn)生使得按需提供計算資源和存儲資源成為可能，大大增加了網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)部署的靈活性和可擴展性。移動邊緣計算(MEC)的概念是云計算能力到移動網(wǎng)絡(luò)邊緣的延伸，移動邊緣網(wǎng)絡(luò)集成了云計算能力，為部署和管理業(yè)務(wù)提供了有效的方案。[5]移動邊緣計算在移動網(wǎng)絡(luò)邊緣、無線接入網(wǎng)絡(luò)(RAN)內(nèi)以及移動用戶附近，提供IT服務(wù)環(huán)境和云計算功能，其目標(biāo)是減少延遲，確保高效的網(wǎng)絡(luò)操作和服務(wù)交付，并改進用戶體驗。MEC的環(huán)境具有低延時，近距離、高帶寬以及實時洞察無線網(wǎng)絡(luò)信息和位置感知的特點。MEC服務(wù)器的容量相對于大規(guī)模數(shù)據(jù)中心來說較小，不能提供大規(guī)模數(shù)據(jù)中心帶來的可靠性優(yōu)勢，因此結(jié)合云技術(shù)來引入云化的軟件架構(gòu)，將軟件功能按照不同能力屬性分層解耦地部署，可以在有限資源下實現(xiàn)可靠性、靈活性和高性能的要求。
(三)軟件定義網(wǎng)絡(luò)
從傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)看，當(dāng)出現(xiàn)一種全新業(yè)務(wù)的時候，就只有生產(chǎn)出一種全新的交換機來面向此業(yè)務(wù)，但這樣就導(dǎo)致資源利用率十分低下。而從未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展層面看，因特網(wǎng)的形式已然固化，決定了無論是發(fā)展因特網(wǎng)的物理設(shè)施，還是發(fā)展因特網(wǎng)的相關(guān)協(xié)議和性能，都是相當(dāng)困難與緩慢的?；诖?，SDN技術(shù)應(yīng)運而生。SDN技術(shù)的基本思想是將轉(zhuǎn)發(fā)層面與控制層面分離。轉(zhuǎn)發(fā)層面為物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如SDN交換機和路由器或者虛擬的設(shè)備如Open vSwitch等?？刂茖用鏋镾DN控制器，通過在控制器上開發(fā)應(yīng)用程序來控制底層的物理或虛擬設(shè)備，從而可以針對不同的業(yè)務(wù)開發(fā)不同的程序。SDN的集中控制的架構(gòu)，使新業(yè)務(wù)的部署不再依賴于底層物理設(shè)備的更新，并且控制權(quán)可以開放給用戶，能夠根據(jù)相應(yīng)的業(yè)務(wù)需求，來改變網(wǎng)絡(luò)自身的規(guī)則和性能。同時，集中控制可以監(jiān)控全局網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，可以通過數(shù)據(jù)分析迅速高效地進行流量調(diào)度、資源劃分和故障檢測和安全防護。SDN使得網(wǎng)絡(luò)具有了靈活性和多樣性，使網(wǎng)絡(luò)能夠適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)時代大量多重的業(yè)務(wù)需求，這是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)難以做到的。
(四)信息中心網(wǎng)絡(luò)
在2016年僅視頻類流量就占據(jù)所有IP流量的86%*參見：http://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/service-provider/ip-ngn-ip-next-generation-network/white_paper_c11-481360.html.，與內(nèi)容獲取相關(guān)的流量所占的比例將越來越大。隨著互聯(lián)網(wǎng)上層業(yè)務(wù)的發(fā)展，與內(nèi)容有關(guān)的流量將繼續(xù)增加。為了面對這一挑戰(zhàn)，學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界從網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的角度上，提出應(yīng)該將現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)從面向主機之間端對端連接，轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦騼?nèi)容獲取的模式。這其中最有影響力的就是信息中心網(wǎng)絡(luò)(ICN)，ICN采用以信息為中心的網(wǎng)絡(luò)通信模型，摒棄了傳統(tǒng)的以IP為細腰的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)，采用以信息名字為核心的協(xié)議棧，即信息名字作為網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臉?biāo)識，而不采用IP地址或僅將其作為底層的本地化傳輸標(biāo)識。
(五)自運營網(wǎng)絡(luò)
自運營網(wǎng)絡(luò)指的是讓網(wǎng)絡(luò)自主高效的運營?，F(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越來越大，硬件設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的數(shù)量都是十分龐大的，這會導(dǎo)致當(dāng)故障出現(xiàn)時，工程師難以快速精確地找到故障點，同時對正確性的檢測也十分困難。為了解決這些問題，解放人類雙手的自運營網(wǎng)絡(luò)由此誕生。其中較著名的是思科公司(Cisco)提出的基于意圖的網(wǎng)絡(luò)(IBN)，它代表了一種管理網(wǎng)絡(luò)的新方法，它使用特殊的軟件來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)變更的自動規(guī)劃、設(shè)計和實施，從而提高其可用性和靈活性。IBN的主要思想是用戶告訴網(wǎng)絡(luò)一個“意圖”，而不去具體做一些網(wǎng)絡(luò)配置。在理想狀態(tài)下，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)用戶的意圖，找出需要采取什么行動來實現(xiàn)它。而這個決策過程就可以用人工智能來實現(xiàn)，人工智能使IBN能夠降低網(wǎng)絡(luò)策略管理和維護的復(fù)雜性，并簡化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的部署，它使IBN能夠分析數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)中提取信息并自動從中學(xué)習(xí)，而不需要明確編程。學(xué)習(xí)能力允許算法對數(shù)據(jù)進行預(yù)測，隨著更多的數(shù)據(jù)提供，一個學(xué)習(xí)過程變得更好，隨后導(dǎo)致更好的預(yù)測。隨著人工智能各種算法的發(fā)展，我們可以使用這些算法作實時決策，在整個決策過程中不再有人的參與。
三、未來網(wǎng)絡(luò)改變?nèi)祟惿鐣?/h2>
面對爆炸式增長的業(yè)務(wù)需求，未來網(wǎng)絡(luò)在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界蓬勃地發(fā)展著，成為了戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要方向。現(xiàn)在，未來網(wǎng)絡(luò)在經(jīng)濟、國防、媒體、社交、醫(yī)療、工業(yè)、教育等領(lǐng)域開始嶄露頭角，進一步推進著互聯(lián)網(wǎng)與各領(lǐng)域的融合。結(jié)合現(xiàn)有的科技成果和發(fā)展方向，可以展望未來網(wǎng)絡(luò)將給人類社會帶來如下改變：
(一)迅速的信息傳播
低時延是很多應(yīng)用的一個重要需求，它直接影響到了任務(wù)的執(zhí)行效率和用戶的體驗，所以未來網(wǎng)絡(luò)必將是一個低時延的網(wǎng)絡(luò)，它能使虛擬現(xiàn)實、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、視頻直播、遠程醫(yī)療、金融交易等技術(shù)的發(fā)展更加迅速，真正實現(xiàn)信息的快速共享。
(二)注重內(nèi)容的網(wǎng)絡(luò)
如今，流媒體流量占據(jù)著網(wǎng)絡(luò)流量主導(dǎo)地位，且用戶關(guān)注的不再是信息從哪來，而是信息的內(nèi)容本身。傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)根據(jù)IP地址進行分組轉(zhuǎn)發(fā)，必須解析到目的主機才能夠?qū)崿F(xiàn)通信，對重復(fù)的請求很難做到請求合并，組播方案的實現(xiàn)比較復(fù)雜。所以需要將關(guān)注的重點從現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的“在哪里”轉(zhuǎn)移到“是什么”，即用戶和應(yīng)用關(guān)注的內(nèi)容，以內(nèi)容/服務(wù)為中心的網(wǎng)絡(luò)體系可以很好地解決這一問題。而ICN網(wǎng)絡(luò)采用信息命名路由，減少了冗余流量的產(chǎn)生。ICN在路由中添加了緩存功能，使得轉(zhuǎn)發(fā)機制從傳統(tǒng)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)變?yōu)榫彺孓D(zhuǎn)發(fā)，從而有效地提高轉(zhuǎn)發(fā)效率。
(三)AR/VR的盛行
AR/VR對網(wǎng)絡(luò)的要求是更大的容量、更低的延遲和更好的網(wǎng)絡(luò)均勻性，這是未來網(wǎng)絡(luò)重要的研究目標(biāo)。可以預(yù)見，有了未來網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)，AR/VR才能向大眾普及，體驗感、場地局限等都可以得到改善，斯皮爾伯格導(dǎo)演的電影《頭號玩家》中的賽車場景將不再是一種幻想。
(四)唾手可及的計算資源
在數(shù)碼信息時代，計算并不局限于類似計算器的數(shù)字運算，而是滲透到了我們互聯(lián)網(wǎng)生活的方方面面，從高清視頻的編解碼，圖像的PS，到大型游戲的運行都需要高效強勁的運算能力，在硬件設(shè)備微型化、便攜化的今天，往往需要將這些計算放到網(wǎng)絡(luò)中完成，云計算、邊緣計算和數(shù)據(jù)中心的出現(xiàn)，使計算資源唾手可及。在未來，只要攜帶一臺輕便的終端設(shè)備，連上網(wǎng)絡(luò)，就可隨時隨地地使用需要大量計算的應(yīng)用程序。
(五)高效的遠程醫(yī)療
面對當(dāng)今世界相對匱乏的醫(yī)療資源，遠程醫(yī)療進入了人們的視野，現(xiàn)已出現(xiàn)了大量在線診斷的實例，但遠程醫(yī)療至今還未解決手術(shù)的難題。手術(shù)的特點是高精密、容錯率小，若想通過互聯(lián)網(wǎng)連接機械手臂進行手術(shù)操作，就要求視頻回傳時延足夠小，操作指令的下達足夠迅速。通過未來網(wǎng)絡(luò)的支持，患者在當(dāng)?shù)鼐涂梢垣@得相應(yīng)領(lǐng)域的全世界頂尖醫(yī)生、專家的治療，相關(guān)產(chǎn)業(yè)在經(jīng)濟、效率方面都可獲得巨大的收益。
(六)可靠的金融管理
比特幣等虛擬貨幣的驚人估值博得了幾乎所有人的眼球，但區(qū)塊鏈技術(shù)可能給金融業(yè)帶來更巨大、更有意義的影響。區(qū)塊鏈解決的是一個信任的問題，使用分布式數(shù)據(jù)存儲、共識機制、加密算法等，以密碼學(xué)方式保證生成不可偽造的分布式賬本，這種高容錯、不可篡改的特點會給金融模式帶來巨大的改變。
(七)隨時隨地的互聯(lián)網(wǎng)接入
隨著各種設(shè)備終端的出現(xiàn)，未來網(wǎng)絡(luò)會是一個超大互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，電腦、手機和平板設(shè)備自不必說，往后生活中的任何一樣實物，如水杯、窗簾、衣物，都有可能連入互聯(lián)網(wǎng)，真正迎來萬物互聯(lián)的時代。
(八)網(wǎng)絡(luò)推動智能化
人工智能技術(shù)已大量地運用到了包括網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的各個領(lǐng)域中，那么未來網(wǎng)絡(luò)能為人工智能提供什么？現(xiàn)在，越來越多的技術(shù)采用人工智能進行實時的決策，或者利用人工智能處理海量的數(shù)據(jù)，這些都要求大量的CPU、GPU的計算能力，未來網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)中心、云計算、霧計算、邊緣計算等技術(shù)都在助力人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
四、我國緊抓發(fā)展未來網(wǎng)絡(luò)的新浪潮
我國對未來網(wǎng)絡(luò)的研究也在如火如荼地進行。2009年，中國工程院與中國國家自然科學(xué)基金委員會聯(lián)合啟動了“面向2030年中國工程科技中長期發(fā)展戰(zhàn)略研究”項目，在劉韻潔院士的提議下，設(shè)立了有關(guān)未來網(wǎng)絡(luò)的研究咨詢課題。2010年，李國杰、劉韻潔兩位院士聯(lián)合向國家發(fā)改委提議立項未來網(wǎng)絡(luò)試驗設(shè)施CENI項目。2013年，首個未來網(wǎng)絡(luò)小規(guī)模試驗設(shè)施在南京未來網(wǎng)絡(luò)谷成立，2016年，國家發(fā)改委正式批復(fù)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目未來網(wǎng)絡(luò)試驗設(shè)施(CENI)項目建議書，整個網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施將覆蓋全國40個城市，一百三十余個邊緣網(wǎng)絡(luò)，將為未來網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界研究提供最有力的支撐。
世界各國都在大力發(fā)展未來網(wǎng)絡(luò)，中國也必須把握住這一新的浪潮，成為未來網(wǎng)絡(luò)的主導(dǎo)者之一。在互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展初期，由于部分西方國家對中國的限制，中國互聯(lián)網(wǎng)僅在接入方面就經(jīng)歷了非常艱難的過程，所以在當(dāng)前的發(fā)展階段，中國必須獨立自主地研究和搭建未來網(wǎng)絡(luò)，把發(fā)展權(quán)牢牢地掌握在自己手里，突破外國的技術(shù)封鎖，真正實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)強國的目標(biāo)。
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陳天驕
一、計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與挑戰(zhàn)
回顧全球計算機網(wǎng)絡(luò)的歷史和現(xiàn)狀，可以將計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展分為：理論發(fā)展期、單體發(fā)展期、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展期、互聯(lián)發(fā)展期和高速發(fā)展期。
(一)理論發(fā)展期
上世紀(jì)60年代，在學(xué)術(shù)界出現(xiàn)了計算機網(wǎng)絡(luò)的理論雛形。1961年，麻省理工學(xué)院的J.C.R.Licklider和W.Clark發(fā)表了第一篇關(guān)于包交換的論文，三年后，蘭德公司的Paul Baran發(fā)表了論文《論分布式通信網(wǎng)絡(luò)》，學(xué)界開始出現(xiàn)了分布式通信行為的網(wǎng)絡(luò)概念。在計算機出現(xiàn)的十幾年后，人們就已經(jīng)開始意識到計算機網(wǎng)絡(luò)將會給高效通信帶來重大機遇。從此，計算機網(wǎng)絡(luò)的研究走入了人們的視野。
(二)單體發(fā)展期
單體計算機網(wǎng)絡(luò)是單個計算機以多個設(shè)備終端相連進行通信的網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)時，在美國出現(xiàn)了擁有兩千多個終端的飛機訂票系統(tǒng)。和其他很多技術(shù)一樣，計算機網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)很快就被應(yīng)用到了軍事方面。1969年，美國國防部創(chuàng)建了世界上首個分組交換網(wǎng)ARPANET，但這只是一個獨立的分組交換網(wǎng)，想使用ARPANET的用戶必須直接與它的交換機相連，這就很難滿足大量的通信需求，所以計算機網(wǎng)絡(luò)不得不很快進入到了互聯(lián)發(fā)展期。
(三)互聯(lián)發(fā)展期
到了上世紀(jì)70年代，多種網(wǎng)絡(luò)的互連技術(shù)開始出現(xiàn)，由此誕生了互連網(wǎng)。在1983年，ARPANET將TCP/IP協(xié)議作為標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，使得所有使用TCP/IP協(xié)議的計算機都可以加入互連網(wǎng)并實現(xiàn)通信，所以人們也將這一年作為因特網(wǎng)(Internet)的誕生元年。[1]1985年，美國國家科學(xué)基金會NSF開始建立國家科學(xué)基金網(wǎng)NSFNET，圍繞六個大型計算機，一個覆蓋了全美主要大學(xué)和研究所的三級計算機網(wǎng)絡(luò)誕生了。以此為先例，世界上的各個公司和用戶紛紛接入Internet，開啟了Internet的大互聯(lián)時代。
(四)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展期
在大互聯(lián)的時代，新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)井噴式出現(xiàn)。為使不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠兼容，1992年美國成立了Internet協(xié)會(ISOC)來制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。Internet協(xié)會將互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)以RFC文件的形式公開發(fā)表，面向全球所有廠商征求意見與建議，整個過程透明且公正，這一形式極大地促進了Internet的發(fā)展。
(五)高速發(fā)展期
互聯(lián)思想的誕生和標(biāo)準(zhǔn)化流程的制定，都為計算機網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。根據(jù)美國互聯(lián)網(wǎng)及新技術(shù)風(fēng)險投資人Mary Meeker在2017年5月發(fā)布的《2017 Internet Trends》報告，全球互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)已超過34億人，互聯(lián)網(wǎng)全球滲透率達到46%。[2]在當(dāng)今的信息社會，計算機網(wǎng)絡(luò)已滲透到了人類社會的方方面面，在科技、軍事、經(jīng)濟、社交、日常生活等方面都扮演著極其重要的角色，它正在推動著人類社會的前進。計算機網(wǎng)絡(luò)作為新時代的基礎(chǔ)設(shè)施，為各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了廣闊的平臺，從最開始的電子郵件、網(wǎng)站檢索到當(dāng)今的虛擬現(xiàn)實、電子商務(wù)、游戲、物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相輔相成，共同高速地發(fā)展著。
從上世紀(jì)60年代到現(xiàn)在，Internet經(jīng)過七十多年的發(fā)展和完善，已與社會各領(lǐng)域作了深度融合，各領(lǐng)域高速發(fā)展的同時，也產(chǎn)生了許多現(xiàn)有計算機網(wǎng)絡(luò)難以支持的新需求，現(xiàn)有的計算機網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)面臨著極大的挑戰(zhàn)。
(1)可擴展問題。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，因特網(wǎng)逐漸形成多層次的ISP結(jié)構(gòu)，成為世界上規(guī)模最大的網(wǎng)絡(luò)，且依然以指數(shù)級的速度增長著。Internet中的租戶和業(yè)務(wù)數(shù)目不斷增長，業(yè)務(wù)應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)的要求也越來越高，但網(wǎng)絡(luò)中使用的架構(gòu)和協(xié)議相對越來越僵化，只能不斷地增加協(xié)議的修補和提高設(shè)備的性能，來滿足新的需求，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的龐大規(guī)模制約了新協(xié)議的部署，新構(gòu)架的采用也需要全球多個利益相關(guān)的運營商一起達成共識，因此當(dāng)前對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的創(chuàng)新僅限于在傳統(tǒng)架構(gòu)上的“修補”，這使得新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的部署變得越來越困難，大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)實驗也越來越容易出錯。
(2)服務(wù)質(zhì)量保證問題。服務(wù)多樣化已成為當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的主潮流，社交網(wǎng)站、視頻網(wǎng)站和AR/VR應(yīng)用等新媒體都要求大量的互聯(lián)網(wǎng)流量的服務(wù)。以視頻服務(wù)為例，根據(jù)思科VNI預(yù)測，到2020年，視頻將占總IP流量的82%，視頻服務(wù)如UHD、4K/8K視頻業(yè)務(wù)正在不斷演進，導(dǎo)致視頻服務(wù)面臨著電視使用率和廣播使用不斷減少、聯(lián)網(wǎng)設(shè)備使用率和流傳輸不斷增加的現(xiàn)狀。[3]面對新媒體的大流量、低時延的服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)怎樣保證服務(wù)質(zhì)量是一個巨大的挑戰(zhàn)。
(3)可控和安全問題。當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)采用的是TCP/IP的分布式架構(gòu)，即使有一些網(wǎng)管系統(tǒng)的出現(xiàn)，還是難以做到網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的全局感知和網(wǎng)絡(luò)資源的全局掌控及分配。同時，服務(wù)質(zhì)量的保證也要求著通過網(wǎng)絡(luò)的控制來進行流量的調(diào)度、故障的檢測、業(yè)務(wù)優(yōu)先級的劃分、資源的分配。安全問題也是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)面臨的一個重大挑戰(zhàn)，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的主要目的是實現(xiàn)互聯(lián)的穩(wěn)定性和信息共享的時效性，即使出現(xiàn)了防火墻等一系列安全措施，在很大程度上仍不能阻止黑客的入侵。僅在2017年，“58同城”全國簡歷泄露，印度麥當(dāng)勞約220萬名用戶的收據(jù)泄露，美國鄧白氏(Dun&Bradstreet)公司的涉及軍事人員信息的52G的數(shù)據(jù)庫遭泄露。全球范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)安全危機事件給各國的國家安全、經(jīng)濟等方面都帶來了巨大的損失，網(wǎng)絡(luò)安全問題亟待有效的解決。
縱觀網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程，面對這些嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的新需求，解決網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的新問題，未來網(wǎng)絡(luò)的概念被提出來。各個國家也紛紛投入了未來網(wǎng)絡(luò)的研究，如美國GENI、歐盟FIRE、德國G-LAB、中國CENI、澳大利亞NICTA、日本JGN2plus和韓國K-GENI，各大互聯(lián)網(wǎng)跨國企業(yè)如谷歌、Facebook等也建立了自己的骨干網(wǎng)來支持自己的新業(yè)務(wù)?？梢詳嘌?，計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展已進入未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的新階段。
二、百花齊放的未來網(wǎng)絡(luò)
未來網(wǎng)絡(luò)從來不是指一個特定的網(wǎng)絡(luò)，而是一系列分散式發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)新型架構(gòu)和技術(shù)的統(tǒng)稱。沒有一個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以解決所有的業(yè)務(wù)需求，面對當(dāng)今社會服務(wù)需求的多樣化，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也會針對不同需求向著不同的分支發(fā)展，多種異構(gòu)型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和技術(shù)將繼續(xù)互連互融，不斷地為未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展添磚加瓦，最終形成未來網(wǎng)絡(luò)百花齊放的局面。
在業(yè)界，對于未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展一般有兩種思路：一是漸進式發(fā)展，二是革命式發(fā)展。漸進式發(fā)展的核心是修補策略，通過“打補丁”的形式來完善現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的問題，具體做法是基于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，升級現(xiàn)有的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，或者采用新的計算機技術(shù)進行決策，如大數(shù)據(jù)和人工智能。漸進式的發(fā)展避免了大量更換基礎(chǔ)設(shè)備，同時也能很好地解決現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中的一些問題，但是這些技術(shù)手段并不能提供全面的解決方案。
革命式發(fā)展的主旨是用全新的架構(gòu)來解決網(wǎng)絡(luò)的問題。這種發(fā)展是拋棄現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議，重新設(shè)計網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議，從根本上解決IP網(wǎng)絡(luò)在可擴展性、服務(wù)質(zhì)量、可控和安全等方面的問題。
現(xiàn)有的未來網(wǎng)絡(luò)研究在上述兩種發(fā)展方式上都有了較多成果。有很多成果已投入工業(yè)界使用，同時也有一些研究在推廣落地時遇到了較多阻力，互聯(lián)網(wǎng)時代的技術(shù)更迭是日新月異的，不管最終某項技術(shù)成功與否，它都將成為未來網(wǎng)絡(luò)研究前進的“奠基石”。本文以下列舉了未來網(wǎng)絡(luò)研究的部分重點，從中可以看到各項新興技術(shù)都可能帶來極大的創(chuàng)新和收益。
(一)網(wǎng)絡(luò)虛擬化
在未來網(wǎng)絡(luò)的大背景下，網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)最初作為研究和實驗的靈活平臺被提出來，這個平臺可以促進技術(shù)的多樣性，然后慢慢演進，最終能夠克服所謂的互聯(lián)網(wǎng)的僵化問題，并成為下一代互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵組成部分。由于網(wǎng)絡(luò)虛擬化越來越被重視，所以在未來很長的一段時間內(nèi)，它會被部署進各種場景內(nèi)。網(wǎng)絡(luò)虛擬化可以在公共的底層物理基礎(chǔ)設(shè)施上，劃分許多個相互隔離的網(wǎng)絡(luò)，可以為不同運營商實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)場景提供一系列新的可能性。
網(wǎng)絡(luò)虛擬化被認為將彌補信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的差距，潛在地推動信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的深刻變化。另外，云計算和網(wǎng)絡(luò)虛擬化的結(jié)合促成了數(shù)據(jù)中心的出現(xiàn)，為運營商開辟了巨大的機會。[4]
(二)云計算和邊緣計算
云計算是一種計算模型，它提供按需提供的設(shè)施，并通過互聯(lián)網(wǎng)共享資源。云計算技術(shù)維護一個可以動態(tài)分配的資源共享池，從而減少軟硬件的管理成本，提供高計算能力和高性能，保障資源的可訪問性和可持續(xù)性。云計算技術(shù)可以提供強大的處理能力和大量的資源，使在諸如基站和網(wǎng)關(guān)之類地方的高容量通用服務(wù)器上部署虛擬機變得更加容易。
云計算技術(shù)的產(chǎn)生使得按需提供計算資源和存儲資源成為可能，大大增加了網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)部署的靈活性和可擴展性。移動邊緣計算(MEC)的概念是云計算能力到移動網(wǎng)絡(luò)邊緣的延伸，移動邊緣網(wǎng)絡(luò)集成了云計算能力，為部署和管理業(yè)務(wù)提供了有效的方案。[5]移動邊緣計算在移動網(wǎng)絡(luò)邊緣、無線接入網(wǎng)絡(luò)(RAN)內(nèi)以及移動用戶附近，提供IT服務(wù)環(huán)境和云計算功能，其目標(biāo)是減少延遲，確保高效的網(wǎng)絡(luò)操作和服務(wù)交付，并改進用戶體驗。MEC的環(huán)境具有低延時，近距離、高帶寬以及實時洞察無線網(wǎng)絡(luò)信息和位置感知的特點。MEC服務(wù)器的容量相對于大規(guī)模數(shù)據(jù)中心來說較小，不能提供大規(guī)模數(shù)據(jù)中心帶來的可靠性優(yōu)勢，因此結(jié)合云技術(shù)來引入云化的軟件架構(gòu)，將軟件功能按照不同能力屬性分層解耦地部署，可以在有限資源下實現(xiàn)可靠性、靈活性和高性能的要求。
(三)軟件定義網(wǎng)絡(luò)
從傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)看，當(dāng)出現(xiàn)一種全新業(yè)務(wù)的時候，就只有生產(chǎn)出一種全新的交換機來面向此業(yè)務(wù)，但這樣就導(dǎo)致資源利用率十分低下。而從未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展層面看，因特網(wǎng)的形式已然固化，決定了無論是發(fā)展因特網(wǎng)的物理設(shè)施，還是發(fā)展因特網(wǎng)的相關(guān)協(xié)議和性能，都是相當(dāng)困難與緩慢的?；诖?，SDN技術(shù)應(yīng)運而生。SDN技術(shù)的基本思想是將轉(zhuǎn)發(fā)層面與控制層面分離。轉(zhuǎn)發(fā)層面為物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如SDN交換機和路由器或者虛擬的設(shè)備如Open vSwitch等?？刂茖用鏋镾DN控制器，通過在控制器上開發(fā)應(yīng)用程序來控制底層的物理或虛擬設(shè)備，從而可以針對不同的業(yè)務(wù)開發(fā)不同的程序。SDN的集中控制的架構(gòu)，使新業(yè)務(wù)的部署不再依賴于底層物理設(shè)備的更新，并且控制權(quán)可以開放給用戶，能夠根據(jù)相應(yīng)的業(yè)務(wù)需求，來改變網(wǎng)絡(luò)自身的規(guī)則和性能。同時，集中控制可以監(jiān)控全局網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，可以通過數(shù)據(jù)分析迅速高效地進行流量調(diào)度、資源劃分和故障檢測和安全防護。SDN使得網(wǎng)絡(luò)具有了靈活性和多樣性，使網(wǎng)絡(luò)能夠適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)時代大量多重的業(yè)務(wù)需求，這是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)難以做到的。
(四)信息中心網(wǎng)絡(luò)
在2016年僅視頻類流量就占據(jù)所有IP流量的86%*參見：http://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/service-provider/ip-ngn-ip-next-generation-network/white_paper_c11-481360.html.，與內(nèi)容獲取相關(guān)的流量所占的比例將越來越大。隨著互聯(lián)網(wǎng)上層業(yè)務(wù)的發(fā)展，與內(nèi)容有關(guān)的流量將繼續(xù)增加。為了面對這一挑戰(zhàn)，學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界從網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的角度上，提出應(yīng)該將現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)從面向主機之間端對端連接，轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦騼?nèi)容獲取的模式。這其中最有影響力的就是信息中心網(wǎng)絡(luò)(ICN)，ICN采用以信息為中心的網(wǎng)絡(luò)通信模型，摒棄了傳統(tǒng)的以IP為細腰的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)，采用以信息名字為核心的協(xié)議棧，即信息名字作為網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臉?biāo)識，而不采用IP地址或僅將其作為底層的本地化傳輸標(biāo)識。
(五)自運營網(wǎng)絡(luò)
自運營網(wǎng)絡(luò)指的是讓網(wǎng)絡(luò)自主高效的運營?，F(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越來越大，硬件設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的數(shù)量都是十分龐大的，這會導(dǎo)致當(dāng)故障出現(xiàn)時，工程師難以快速精確地找到故障點，同時對正確性的檢測也十分困難。為了解決這些問題，解放人類雙手的自運營網(wǎng)絡(luò)由此誕生。其中較著名的是思科公司(Cisco)提出的基于意圖的網(wǎng)絡(luò)(IBN)，它代表了一種管理網(wǎng)絡(luò)的新方法，它使用特殊的軟件來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)變更的自動規(guī)劃、設(shè)計和實施，從而提高其可用性和靈活性。IBN的主要思想是用戶告訴網(wǎng)絡(luò)一個“意圖”，而不去具體做一些網(wǎng)絡(luò)配置。在理想狀態(tài)下，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)用戶的意圖，找出需要采取什么行動來實現(xiàn)它。而這個決策過程就可以用人工智能來實現(xiàn)，人工智能使IBN能夠降低網(wǎng)絡(luò)策略管理和維護的復(fù)雜性，并簡化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的部署，它使IBN能夠分析數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)中提取信息并自動從中學(xué)習(xí)，而不需要明確編程。學(xué)習(xí)能力允許算法對數(shù)據(jù)進行預(yù)測，隨著更多的數(shù)據(jù)提供，一個學(xué)習(xí)過程變得更好，隨后導(dǎo)致更好的預(yù)測。隨著人工智能各種算法的發(fā)展，我們可以使用這些算法作實時決策，在整個決策過程中不再有人的參與。
三、未來網(wǎng)絡(luò)改變?nèi)祟惿鐣?/h2>
面對爆炸式增長的業(yè)務(wù)需求，未來網(wǎng)絡(luò)在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界蓬勃地發(fā)展著，成為了戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要方向。現(xiàn)在，未來網(wǎng)絡(luò)在經(jīng)濟、國防、媒體、社交、醫(yī)療、工業(yè)、教育等領(lǐng)域開始嶄露頭角，進一步推進著互聯(lián)網(wǎng)與各領(lǐng)域的融合。結(jié)合現(xiàn)有的科技成果和發(fā)展方向，可以展望未來網(wǎng)絡(luò)將給人類社會帶來如下改變：
(一)迅速的信息傳播
低時延是很多應(yīng)用的一個重要需求，它直接影響到了任務(wù)的執(zhí)行效率和用戶的體驗，所以未來網(wǎng)絡(luò)必將是一個低時延的網(wǎng)絡(luò)，它能使虛擬現(xiàn)實、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、視頻直播、遠程醫(yī)療、金融交易等技術(shù)的發(fā)展更加迅速，真正實現(xiàn)信息的快速共享。
(二)注重內(nèi)容的網(wǎng)絡(luò)
如今，流媒體流量占據(jù)著網(wǎng)絡(luò)流量主導(dǎo)地位，且用戶關(guān)注的不再是信息從哪來，而是信息的內(nèi)容本身。傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)根據(jù)IP地址進行分組轉(zhuǎn)發(fā)，必須解析到目的主機才能夠?qū)崿F(xiàn)通信，對重復(fù)的請求很難做到請求合并，組播方案的實現(xiàn)比較復(fù)雜。所以需要將關(guān)注的重點從現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的“在哪里”轉(zhuǎn)移到“是什么”，即用戶和應(yīng)用關(guān)注的內(nèi)容，以內(nèi)容/服務(wù)為中心的網(wǎng)絡(luò)體系可以很好地解決這一問題。而ICN網(wǎng)絡(luò)采用信息命名路由，減少了冗余流量的產(chǎn)生。ICN在路由中添加了緩存功能，使得轉(zhuǎn)發(fā)機制從傳統(tǒng)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)變?yōu)榫彺孓D(zhuǎn)發(fā)，從而有效地提高轉(zhuǎn)發(fā)效率。
(三)AR/VR的盛行
AR/VR對網(wǎng)絡(luò)的要求是更大的容量、更低的延遲和更好的網(wǎng)絡(luò)均勻性，這是未來網(wǎng)絡(luò)重要的研究目標(biāo)。可以預(yù)見，有了未來網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)，AR/VR才能向大眾普及，體驗感、場地局限等都可以得到改善，斯皮爾伯格導(dǎo)演的電影《頭號玩家》中的賽車場景將不再是一種幻想。
(四)唾手可及的計算資源
在數(shù)碼信息時代，計算并不局限于類似計算器的數(shù)字運算，而是滲透到了我們互聯(lián)網(wǎng)生活的方方面面，從高清視頻的編解碼，圖像的PS，到大型游戲的運行都需要高效強勁的運算能力，在硬件設(shè)備微型化、便攜化的今天，往往需要將這些計算放到網(wǎng)絡(luò)中完成，云計算、邊緣計算和數(shù)據(jù)中心的出現(xiàn)，使計算資源唾手可及。在未來，只要攜帶一臺輕便的終端設(shè)備，連上網(wǎng)絡(luò)，就可隨時隨地地使用需要大量計算的應(yīng)用程序。
(五)高效的遠程醫(yī)療
面對當(dāng)今世界相對匱乏的醫(yī)療資源，遠程醫(yī)療進入了人們的視野，現(xiàn)已出現(xiàn)了大量在線診斷的實例，但遠程醫(yī)療至今還未解決手術(shù)的難題。手術(shù)的特點是高精密、容錯率小，若想通過互聯(lián)網(wǎng)連接機械手臂進行手術(shù)操作，就要求視頻回傳時延足夠小，操作指令的下達足夠迅速。通過未來網(wǎng)絡(luò)的支持，患者在當(dāng)?shù)鼐涂梢垣@得相應(yīng)領(lǐng)域的全世界頂尖醫(yī)生、專家的治療，相關(guān)產(chǎn)業(yè)在經(jīng)濟、效率方面都可獲得巨大的收益。
(六)可靠的金融管理
比特幣等虛擬貨幣的驚人估值博得了幾乎所有人的眼球，但區(qū)塊鏈技術(shù)可能給金融業(yè)帶來更巨大、更有意義的影響。區(qū)塊鏈解決的是一個信任的問題，使用分布式數(shù)據(jù)存儲、共識機制、加密算法等，以密碼學(xué)方式保證生成不可偽造的分布式賬本，這種高容錯、不可篡改的特點會給金融模式帶來巨大的改變。
(七)隨時隨地的互聯(lián)網(wǎng)接入
隨著各種設(shè)備終端的出現(xiàn)，未來網(wǎng)絡(luò)會是一個超大互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，電腦、手機和平板設(shè)備自不必說，往后生活中的任何一樣實物，如水杯、窗簾、衣物，都有可能連入互聯(lián)網(wǎng)，真正迎來萬物互聯(lián)的時代。
(八)網(wǎng)絡(luò)推動智能化
人工智能技術(shù)已大量地運用到了包括網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的各個領(lǐng)域中，那么未來網(wǎng)絡(luò)能為人工智能提供什么？現(xiàn)在，越來越多的技術(shù)采用人工智能進行實時的決策，或者利用人工智能處理海量的數(shù)據(jù)，這些都要求大量的CPU、GPU的計算能力，未來網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)中心、云計算、霧計算、邊緣計算等技術(shù)都在助力人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
四、我國緊抓發(fā)展未來網(wǎng)絡(luò)的新浪潮
我國對未來網(wǎng)絡(luò)的研究也在如火如荼地進行。2009年，中國工程院與中國國家自然科學(xué)基金委員會聯(lián)合啟動了“面向2030年中國工程科技中長期發(fā)展戰(zhàn)略研究”項目，在劉韻潔院士的提議下，設(shè)立了有關(guān)未來網(wǎng)絡(luò)的研究咨詢課題。2010年，李國杰、劉韻潔兩位院士聯(lián)合向國家發(fā)改委提議立項未來網(wǎng)絡(luò)試驗設(shè)施CENI項目。2013年，首個未來網(wǎng)絡(luò)小規(guī)模試驗設(shè)施在南京未來網(wǎng)絡(luò)谷成立，2016年，國家發(fā)改委正式批復(fù)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目未來網(wǎng)絡(luò)試驗設(shè)施(CENI)項目建議書，整個網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施將覆蓋全國40個城市，一百三十余個邊緣網(wǎng)絡(luò)，將為未來網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界研究提供最有力的支撐。
世界各國都在大力發(fā)展未來網(wǎng)絡(luò)，中國也必須把握住這一新的浪潮，成為未來網(wǎng)絡(luò)的主導(dǎo)者之一。在互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展初期，由于部分西方國家對中國的限制，中國互聯(lián)網(wǎng)僅在接入方面就經(jīng)歷了非常艱難的過程，所以在當(dāng)前的發(fā)展階段，中國必須獨立自主地研究和搭建未來網(wǎng)絡(luò)，把發(fā)展權(quán)牢牢地掌握在自己手里，突破外國的技術(shù)封鎖，真正實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)強國的目標(biāo)。
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