34、未来互联网发展的关键结论与展望

未来互联网发展的关键结论与展望

在当今数字化飞速发展的时代，未来互联网的发展方向备受关注。以下将从社会经济和技术成果两个方面，深入探讨未来互联网发展的关键要点。

社会经济层面

现有互联网的成功表明，其发展并非主要源于社会经济和监管方面的需求响应，而是技术进步推动了经济模式和监管规则的适应。因此，我们需要谨慎监测和评估新技术发展的成果，因为这些发展可能催生新的服务和应用，进而对社会和经济产生重大影响。由于技术和非技术驱动力相互影响，所有这些交互都需要迭代进行。从非技术驱动力与技术问题的相互依存关系中得出恰当结论，是未来互联网创新部署的关键。主要发现如下：
1. 向以信息为中心的网络迁移 ：用户主要关注服务使用和信息获取，而非服务实现或信息的位置。信息获取越快速、便捷和安全，未来互联网对互联网服务在各社会阶层、年龄段和教育层次的快速传播产生的社会影响就越大。
2. 设计新的高级连接服务 ：物联网将成为未来互联网基础设施的重要组成部分。数以千计的不同网络设备将带来多样化的连接需求和丰富的应用。例如，当家电出现故障时，它们会自行连接到相应的客户中心；汽车需要维修时会连接到车库请求援助；健康设备（如起搏器）在携带者健康状况突然变化时会联系医疗救助。
3. 通过虚拟化创建和部署新型网络 ：网络的复杂性、多样性和异构性是网络运营和维护的主要问题。未来网络采用自我管理能力将显著降低网络运营和资本支出。网络提供商可以选择投资专用的新物理网络资源，或者作为虚拟网络提供商使用其他提供商的物理资源。同时，远程和分散式业务的发展将减少人口向城市的迁移，从而避免相关的社会问题。
4. 提高安全性和隐私保护 ：在未来互联网中，安全、隐私和机密性应是设计新信息共享概念的关键目标。网络安全和信息对于商业交易和个人隐私保护至关重要。通信和相关数据流量的机密性应通过禁止未经用户同意的监听、窃听、存储或其他拦截或监视行为来确保。信息隐私管理和相关责任需要明确界定。从法律角度看，一方面要确保数据的隐私和安全，另一方面要使未来互联网成为商业、行政应用、娱乐和信息交换等的开放平台，这将是一个重大挑战。

技术成果层面

4WARD系统模型和架构支柱是未来互联网架构更精确定义的关键成果和“基石”。以下是从技术角度总结的一些重要结论：
1. 网络设计
- 多架构共存与简化设计 ：未来互联网中，不同网络架构可以共存并共享通用基础设施。这些架构可根据特定用户或应用需求进行定制，并考虑可用网络资源的特性。这简化了新网络架构的设计，提高了网络架构师的工作效率，可能对社会经济层面的创新产生重大影响。此外，提供架构原则、设计模式和构建块可能会催生新的商业案例。虚拟网络（VNets）为这种部署提供了灵活的平台，并降低了经济层面的进入门槛。
- 架构框架的两个视图 ：架构框架提供了网络架构的两个层次视图。宏观视图主要关注在更高抽象层次上构建网络，引入了“Strata”概念，以灵活分层网络服务，实现不同层之间的信息共享；微观视图则更侧重于网络节点所需的功能，将其选择和组合为“Netlets”，并在节点架构中实例化，实现应用和网络协议的动态耦合，这在当今网络中并不容易实现。
- 设计过程与业务需求结合 ：设计过程包括详细需求分析、抽象服务设计和组件设计三个主要阶段。该过程旨在将通信系统设计与软件开发原则相结合，并通过设计存储库提供指导和设计模式，支持网络架构师的工作。此外，通过描述一个业务用例（Ad - Hoc社区），将设计过程从业务需求扩展到可部署的网络，形成了业务级需求和技术需求，最终推导出可部署的网络架构。然而，还需要进一步研究来建立业务级需求与技术需求之间的正式关联，以实现从业务创建到部署的无缝开发周期。
- 虚拟网络的作用与挑战 ：虚拟网络为新网络架构的迁移提供了途径，并为基础设施提供商（InPs）的资源管理带来了新的灵活性。VNet框架考虑了商业环境中的四个业务角色：基础设施提供商、VNet提供商、VNet运营商和VNet最终用户，并涵盖了VNet生命周期中所需的各种信令和管理接口。尽管目前已有许多虚拟化技术和机制得到广泛应用，但要实现功能齐全的VNet架构框架仍需进一步努力，特别是不同InPs之间的协调交互需要对相应的信令接口进行标准化。部分VNet架构已通过可行性测试进行了实现和评估。

网络设计要点	详情
多架构共存	不同网络架构可共存共享基础设施，定制化设计，提高架构师效率，催生新商业案例
架构框架视图	宏观视图引入Strata概念，微观视图关注Netlets，功能块为两者共同点
设计过程	三阶段：详细需求分析、抽象服务设计、组件设计，结合业务需求
虚拟网络	提供迁移路径，考虑四个业务角色，需标准化信令接口

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    A([开始]):::startend --> B(详细需求分析):::process
    B --> C(抽象服务设计):::process
    C --> D(组件设计):::process
    D --> E([结束]):::startend

2. 命名和寻址

   • 关键数据结构 ：在命名和寻址方面，确定了五个关键数据结构：绑定表描述实体与其他实体名称的绑定关系；路由和转发表存在于每个实体或每个节点分区；名称解析表描述相邻实体之间的通信方式；服务图包含节点分区内实体的所有可能使用关系；名称解析过程的配置表描述哪些分区可以通过哪些其他分区尝试名称解析以及所需的参数。
   • 名称解析的重要性 ：基于这些抽象处理，对名称解析过程进行了一般性讨论。许多通信原语都可以从这个角度进行理解，例如邻居发现和名称解析本质上是相同的。对通信设计进行严格处理，使名称解析在协议栈中占据适当位置，将带来更通用、可扩展和灵活的通信系统。它可以实现通信机会的自动发现，并轻松解决会话移动性等问题。从实际角度看，它还可以处理多种命名空间和协议族，而无需在广泛不同的通信需求中对单一命名空间进行标准化。

3. 安全
   安全原则是基本要求，但安全本身涉及可用性、商业模式、管理以及对所需内容的基本理解等方面的实施选择和权衡。未来网络的范式转变，特别是关于端到端原则和基础设施的角色，需要谨慎对待。随着向“发布 - 订阅”系统的转变，当前的互联网安全担忧可能不再适用。同时，在寻找信息时将面临新的安全挑战，用户隐私可能得不到高度重视。

4. 互连
   互连是当前互联网成功的基石之一。尽管存在局限性，但它为过去30年的可持续发展提供了支持。未来互联网的范式转变对互连方式产生了重大影响。虚拟化将加剧无故障互连的一个关键问题：为了实现提供商之间商业上合理的互连和服务级别协议，需要具备可追溯性。提供多域服务质量是电信领域的新前沿。4WARD确定了一组原则，有助于克服当前互联网增长中观察到的许多问题，并为域间互连提供了初步的概念构建块，无论是从纯架构角度还是应用于虚拟化网络环境。未来互联网设计理念的最大变化是将域间问题视为设计的组成部分，而不是事后添加的内容。

5. 网络管理
   随着网络规模的扩大和异构性的增加，网络内管理（INM）技术将变得更加重要。这是因为需要减少人工干预以降低运营成本，同时需要可扩展的解决方案来管理日益庞大和复杂的网络。INM解决方案具有固有的可扩展性和自主性，未来将在各种网络系统中得到应用。4WARD在网络内管理方面的主要成果包括创建支持管理操作的INM框架和一组分布式管理算法。INM框架通过定义管理能力、自我管理实体和管理域三个主要元素，使复杂的管理功能能够在框架内构建和建模。项目的原型实现展示了强制执行和监控目标以及在协作管理能力中诱导自适应行为的关键特性。在估计网络状态方面，重点关注了态势感知中的一部分管理任务，包括实时监控网络范围的指标、估计组大小、数据搜索和异常检测。还概述了自适应的多个方面，包括在控制变化下确保网络稳定性和基于涌现行为的拥塞控制。实践表明，可以为多种管理任务设计稳健的分布式算法，而不会在网络设备中引入过多的开销。

6. 连接性
   通用路径（GP）模型旨在通过在网络工程中引入面向对象的设计概念，为当前互联网的更快技术融合开辟道路，并促进功能演进。它旨在满足以下目标：

   • 功能可表达性 ：用于描述和设计数据通信和网络服务。
   • 技术独立性 ：独立于底层技术。
   • 范式抽象 ：对不同的通信和服务范式进行抽象。
   • 可用性 ：通过一组原语支持对实现服务和服务功能的机制和技术进行通用、选择性和多态访问。

从高层次来看，通用路径指的是网络中的通用数据服务路径，数据在其中流动并接受处理和传输操作。通用路径方法用于未来互联网全新设计的一个重要支柱是适用于复杂通信场景和新服务的合适移动性概念。我们引入了多种移动性方法，包括动态移动锚定、无锚移动、命名和寻址方案、多路径传输和增强型内容交付网络方案。所有这些方法都很有前景，满足了灵活性和可扩展性的主要要求。通过组合这些概念，我们可以获得以下优势：
- 全类型移动性支持 ：适用于各种移动性，包括会话、终端或网络移动性。
- 多场景适用性 ：适用于各种情况，无论是在小热点还是大宏小区环境中缓慢或快速移动的用户。

与当今的隧道解决方案不同，组合移动性概念允许本地路由、灵活锚定和多归属，从而减少传输延迟、降低带宽利用率并改善用户体验。

7. 信息对象
   我们以信息中心范式为基础开展工作，开发了一个不仅涵盖虚拟数据对象，还包括现实世界对象和服务的信息模型。为了设计一个比当今互联网架构更具可扩展性和更好安全特性的新信息中心网络架构，一个关键组件是新的命名方案。通过设计我们的命名和安全框架，我们能够构建一个为信息对象本身提供安全保障的架构，而不是为包含它们的设备和连接它们的链路提供安全保障。

未来互联网的发展在社会经济和技术层面都面临着诸多机遇和挑战。我们需要综合考虑各个方面的因素，不断探索和创新，以实现一个更加高效、安全、便捷的未来互联网。

未来互联网发展的关键结论与展望

各技术领域间的协同与综合影响

上述各个技术领域并非孤立存在，它们相互关联、相互影响，共同推动着未来互联网的发展。例如，网络设计的多架构共存和虚拟网络的发展，为互连和网络管理带来了新的挑战和机遇。虚拟网络的部署需要更高效的互连机制来确保不同虚拟网络之间的通信，同时也对网络管理提出了更高的要求，以实现资源的合理分配和故障的快速处理。

技术领域	与其他领域的关联
网络设计	为互连提供多样化架构基础，影响网络管理的资源分配和拓扑结构
命名和寻址	是信息对象安全和连接性的基础，影响移动性方案的实现
安全	贯穿于互连、网络管理和信息对象保护等各个方面
互连	依赖于网络设计的架构和命名寻址方案，影响网络管理的范围和复杂度
网络管理	保障网络设计、互连和安全等功能的正常运行
连接性	与网络设计的架构和命名寻址密切相关，影响信息对象的传输效率
信息对象	需要安全、互连和连接性等技术的支持来实现有效管理和传输

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    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px

    A(网络设计):::process --> B(互连):::process
    A --> C(网络管理):::process
    D(命名和寻址):::process --> B
    D --> E(信息对象):::process
    F(安全):::process --> B
    F --> C
    F --> E
    B --> C
    G(连接性):::process --> B
    G --> E
    C --> E

对社会和经济的进一步影响分析

从社会层面来看，未来互联网的发展将进一步改变人们的生活方式和社会结构。物联网的广泛应用将使日常生活更加智能化和便捷化，例如智能家居系统可以自动调节温度、灯光和家电设备的运行，提高生活质量。同时，远程和分散式业务的发展将促进就业机会的分散，减少城市的人口压力，缓解城市病。

从经济层面来看，新的网络架构和服务将催生更多的商业机会。网络提供商可以通过提供虚拟网络服务和高级连接服务，开拓新的市场。例如，为企业提供定制化的虚拟网络解决方案，满足其特定的业务需求。此外，信息对象的安全管理和交易也将形成新的产业，带动相关技术和服务的发展。

未来发展的挑战与应对策略

尽管未来互联网的发展前景广阔，但也面临着一些挑战。以下是一些主要挑战及相应的应对策略：
1. 技术兼容性问题
随着多种网络架构和技术的共存，不同技术之间的兼容性成为一个关键问题。例如，不同的命名和寻址方案可能导致通信障碍，新的安全机制可能与现有系统不兼容。应对策略包括制定统一的技术标准和接口规范，加强不同技术之间的互操作性测试，以及推动技术的渐进式升级。
2. 安全和隐私保护难题
如前所述，未来互联网的安全和隐私保护面临新的挑战。一方面，信息的海量增长和复杂流动增加了安全管理的难度；另一方面，新的应用场景如物联网和信息中心网络对隐私保护提出了更高的要求。应对策略包括加强安全技术研发，如加密算法、身份认证和访问控制等；建立健全的法律法规和监管机制，保障用户的隐私权益；提高用户的安全意识，加强安全教育和培训。
3. 商业模型的创新
未来互联网的发展需要新的商业模型来支持。传统的网络服务收费模式可能不再适用于新的网络架构和服务。例如，虚拟网络服务的定价需要考虑资源使用效率、服务质量和用户需求等多个因素。应对策略包括探索多元化的商业模型，如按使用量计费、订阅服务、增值服务收费等；加强产业链上下游的合作，共同开发新的商业机会。
4. 人才短缺问题
未来互联网的发展需要大量具备跨学科知识和技能的人才。例如，网络架构师需要同时掌握通信技术、计算机科学和经济学等多个领域的知识。应对策略包括加强教育体系的改革，开设相关的专业课程和培训项目；鼓励企业与高校、科研机构合作，培养实践型人才；吸引海外优秀人才回国创业和工作。

总结与展望

未来互联网的发展是一个充满机遇和挑战的过程。在社会经济层面，它将深刻改变人们的生活和经济模式；在技术层面，各个领域的创新和协同将推动网络架构和服务的不断升级。我们需要充分认识到未来互联网发展的重要性和复杂性，积极应对各种挑战，通过技术创新、政策支持和人才培养等多方面的努力，实现未来互联网的可持续发展。

在未来的研究和实践中，我们应继续关注技术的发展趋势，不断完善网络架构和服务，加强安全和隐私保护，推动商业模型的创新。同时，要注重社会和经济的协调发展，确保未来互联网的发展能够造福全人类。相信在不久的将来，我们将迎来一个更加智能、高效、安全的未来互联网时代。