于全：关于未来网络架构的几点思考

在第四届未来网络发展大会高峰论坛上，中国工程院于全院士为大家带来了专题报告《关于未来网络架构的几点思考》，给我们分享了他对未来网络发展的一些非常精彩的观点。

于院士首先从互联网的诞生说起，他提出IP的无连接包交换是未来网络的地基。关于未来网络的出路，他的观点是要借鉴其他学科的思维，例如生物学思维、经济学思维。最后，于院士提出未来网络架构可以学习计算机体系架构重点关注的三个问题：编址、索引和调度。

未来网络的需求背景

于院士首先回顾了互联网的前身ARPANET，当年美国为了跟前苏联打一场核战争，希望能够发明一种抗毁性特别强，又非常皮实的网络，于是就有了ARPANET。所以互联网从技术的根基上具有分布式、无中心、自组织、高可靠的特点。

另外，互联网的一个核心是IP协议，于院士把IP协议的核心总结为三个方面，一是其转发机制：无连接包交换，它来自于50年代兰德公司的一篇文章，首次提出了无连接包交换。另外还有格式：IPv4、IPv6，最后还有各种路由协议。于院士认为，格式和路由协议都可以不断发展，但是无连接包交换始终始终非常坚固，它在最底层奠定了互联网的技术特点。

现在互联网主要是面向人与人交互的消费互联网，那未来我们的互联网是什么样呢？虽然业界还没有完全达成共识，但于院士总结了业界趋同的三点，一是万物互联，从面向几十亿终端的接入到万亿级的终端接入，这对网络的协议和扩展性等等方面都带来了非常大的挑战。第二点是业务类型发生了改变，从端到端连接，到海量数据的收集、处理、分发和利用，大数据的应用成为了主要的业务。最后一点是网络结构的全球覆盖，天空地一体化的异构网络。

于院士认为未来网络面临着六个方面的挑战：扩展性、移动性、可用性、安全性、可管性、经济性，这六个方面的挑战都是未来网络架构需要考虑的。

进入“无人区”的出路

于院士表示，可能在十年，甚至二十年后，我们的网络将进入“无人区”并提出新的网络架构，所以必须要大胆创新，但是我们还是要坚持一些原则和方法论，还是要在一些的基本物理边界上做事，比如爱因斯坦相对论，光速不变的原理，打破电波传播时延不太可能。一方面我们要面向国家的重大需求，另一方面要深刻的理解人的本性核心的需求，比如生理需求、安全需求和社交需求等等，互联网能发展至今，是因为它牵动了我们的需求痛点。想要推出有生命力的网络架构，就要打开思路，跟其他的学科进行深度的交叉，而不是仅仅是贴标签式的交叉。

生物学思维：于院士提出，我们应该要学习生物学的思维，比如人体这种复杂生物体，几十亿年进化而来就是面对复杂性，多样性，充满不确定性的环境下来适应生存。但是工业革命以来，我们潜意识中希望一切的可设计、可控制、可预测，而生物学思维是与缺陷共生，与风险共存，所谓的最优化是适者生存。

经济学思维：于院士还提到了经济学思维的借鉴。比如在通信行业总想把稀缺性消灭掉，但在经济学中，稀缺性是不太可能消灭的，经济学就是研究不同用途的稀缺资源如何更合理更高效的使用，这给我们带来非常多的启示。在经济学中，不管是偏集中控制的，还是偏分散控制，面临的问题无非就是资源不够用、生命有限，所以大家需要互相依赖，互相协作。我们面临大量的不确定性、稀缺性、需求、成本等问题，核心就是价格，动态调节和供求关系的简单架构，这个架构就把所有复杂的事情解决了。

未来网络架构

那未来网络架构是什么？于院士提到了云原生网络的概念。网络的核心不再是路由器，而是云，相当于一个分布式的大计算机，用户只需要通过2G、3G、4G、5G、WIFI等等接入到这个云里面就完了，网络的架构会变得更简单。

既然把网络的中心看成计算机，那么我们可以学习计算机体系架构里面重点考虑的问题。首先是编址，当年ARPANET提出名址不分，那么从名址不分到名址分离，从安全性、扩展性、可用性方面都解决了很多问题。

第二点是索引，为了解决移动性问题、映射问题，应该有一个映射机制，所以我们就提出Cybertwin——网络孪生的概念，就是在边缘云上有一个网络代理。于院士表示，网络孪生可能是未来边缘计算非常重要的服务，它不仅能够做函数代理、安全代理、移动性的代理，同时它实现了个人数字资产，进而成为更聪明的个人代理。

第三点智能调度，过去调度要解决的是路由问题，而现在面临的是传输、存储、计算资源的动态调度问题，那么要解决跨运营商、跨异构网络调度问题，就要引入一个实时交易平台，这样就可以跨运营商动态地交流资源，使资源更高效的利用。

最后，于全院士表示了他对未来网络的期望，他认为未来网络的地基——IP的无连接包交换是很坚固的，在此基础上可创造的空间非常大，我们完全可以建造出全新的，更美的大楼！

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