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吴建平:在创新中发展的互联网


  8月17日上午消息,中国互联网协会与谷歌共同举办的“互联网-高峰”论坛今日在北京举行。下面是清华大学计算机科学与技术系教授吴建平演讲实录。

图为清华大学计算机科学与技术系教授 吴建平(刘显中 摄)

  以下为其演讲实录:

  吴建平:尊敬的胡启恒院士、尊敬的Vint Cerf先生、尊敬的李开复博士,各位来宾:大家早上好!我今天演讲的题目是在创新中发展的Internet,刚才Vint Cerf已经回顾了互联网发展的历史,也为我们展望了现在互联网广阔的应用前景和现在的应用情况,我的发言主要是从互联网的技术本身来讲如何去适应未来的发展。

  最新的统计可以看到,互联网在全世界的分布确实有非常快速的增长,全世界互联网人数已经达到了15亿,其中亚洲地区占了非常大的比重,大概是六亿五千多万。世界平均增长率是2%,互联网应用增长率是23.8%。这个图是每个地区分布的情况,这是按照地域占人口的百分比分布的情况。中国在今年的6月底,互联网人数已经达到了3.38亿,互联网占人口的比重已经达到了25.5%。

  实际上,这25.5%在全世界来看还是属于比较低的水平。我们刚才在去年超过世界平均水平,目前在全世界还属于低水平的,像韩国、美国、日本和欧洲这些发达国家都在70%以上。所以,中国互联网的发展有非常大的前景。 

  从IP地址深申请上来看我们还是比较少了,虽然有3.8亿用户,但是IP地址只有2亿,增长还是比较快的,但是还是不够的。当然,我们的国际带宽已经达到了700多G。这里面增长最快是在奥运会开幕前,2008年6月之前增长非常快,从2008年6月以后,尽管人数在增长,但是带宽在下降。基本上和几个电信运营商的沟通来看,用户人均流量带宽增长非常快,比人数增长还要快。这是最近几年互联网发展的情况。

  实际上,现在的互联网尽管已经成为人们生活当中不可缺少的组成部分,但是互联网面临的技术、问题和挑战还是非常大的。刚才Vint Cerf先生描绘了互联网的前景,但是要实践这些应用的话还有很大挑战,主要有五个技术方面是比较重要的。

  第一,就是可扩展性,这是现在互联网面临的最大技术挑战。把连接计算机和人的互联网扩展到连接物体,把世界上所有能连接的物体都连接起来。这不是简单的把IP地址扩展就可以做到的。这么大的空间怎么能够快速找到,这是非常大的技术问题。

  第二,就是互联网的安全性问题,这是一个老问题,到现在为止没有根本性的进展,互联网的安全事件在世界上不断发生,而且对于人类的损害越来越大,所以,互联网安全问题变成未来互联网发展的最大问题。

  第三,就是高性能,特别是端到端的高性能。互联网的最大用户就是为用户的各方面应用提供了开发的平台。应该说,互联网提供的基本服务是端到端的服务,如果不能够实现高速的端到端服务的话,运用就得到了限制。

  第四,就是实时控制。这个挑战也限制了互联网的很多应用,对于未来来说有些重大应用,如果在实时性问题上不能突破很多应用就不能实现。

  第五,就是移动性。现在需要把所有移动设备连接起来,不仅仅是把3G,甚至以后的无线通信设备都需要通过这个系统连接在一起,要把互联网所有设备连接在这些。这些挑战对于互联网发展是至关重要的,是互联网技术人员多年来都致力于解决这些互联网的重大技术问题。

  但是,对于中国来说,互联网除了一些技术挑战之外,对于中国来说还有一些新的挑战。互联网对于中国最大的挑战就是现在目前互联网的普及率只达到了25.5%,如果跟发达国家70%水平相比的话,在未来十年或者二十年或者三十年,将来要有7亿网民。这样的话,我们还得再建2—3个当前的规模,这对中国是非常大的挑战,这样的问题在世界其他国家是不能碰到的。

  第一,就是我们的IP地址空间,如果要建这样大的互联网的话我们只有IPv6,怎么能够在这样环境下实现这样大的容量确实是非常困难的事情。

  第二,就是在连接这么大规模的网络里,设计、管理和运行问题,在全世界都没有这样的情况。

  第三,在整个互联网的过程当中,我们还是要有创新的能力,如果没有创新的能力,在这么大的互联网中做技术工作的话,恐怕我们就无能为力了。到目前为止,互联网所有的贡献都是由美国发明创造的。我们在互联网的技术方面,还很少有发言权。

  在未来面临这么大规模,全世界最大的网络下,还保持这样技术实力是不能满足我们要求的。所以说,我们国家的创新能力,特别是在互联网上开放的创新能力对我们是最大的挑战之一。

  当然,要有足够的钱,现在互联网的上网人数很多都是比较有钱的人,还有7亿多的人们,目前可能没有计算机,他们怎么上网,怎么找到更便宜的方式来上网,也是一个重大技术挑战。所以,中国面临着世界上其他国家所没有的很多难题。

  综观一下互联网发展历史。早期的发展历史,在这当中可以看到,互联网的发明发现不是一朝一夕,它是一个漫长的过程。如果把1969年第一个网络的诞生作为网络诞生的话,那真正运行IPv4的第一个是1986年。在这个过程当中,除了网络技术发展以外,应用也有了突飞猛进的发展。

  比如说,90年代初期的时候我们发明了WWW浏览器,使得互联网应用一下子得到了发展。特别值得一提的是互联网的应用,这包括了多种多样的传输手段。另外有一个重大贡献,就是互联网给用户提供了开发应用的平台,在早期的网络不可能有用户的参与。互联网最大的好处就是为用户开辟了一个平台,在这样一个大平台下,全世界许多技术人员参与新技术、新应用的开发,使得互联网发展到今天。像最有名WWW的发明,以及最后Google公司诞生的新技术,以及后面QQ、MSN、博客等。

  这些应用都是革命性的创新。所以,我们看到在互联网的发展历史上,网络从小到大,通过创新不断发展,应用也是从最基础的应用到现在的应用。所以,创新贯穿了互联网整个历史,没有创新就没有互联网。

  在这样的创新背景下,我们怎么去发展新一代的互联网?这是我们需要认真思考的问题,这些年来全世界很多技术力量都集中在新一代互联网的发展上,这是我们面临的一个非常大课题。

  在这里面有许多叫法,有叫下一代互联网,有的叫未来互联网,总的想法就是把现在的互联网满足未来人们的需求,解决互联网的技术问题。现在大概几方面的进展比较明显,一方面的就是学术方面的,一些学术网在全球逐步连成一体,而且支持IPv4,同时支持IPv6,试图为先进的互联网和未来互联网搭建一个平台。

  另外,就是互联网的标准化。在IPv6提出来以后,使得它逐步能够在互联网能够运行。这和解决互联网的重大技术挑战是完全一致的目标。还有一个很重要的工业界是做了非常大的储备,这些年来全世界大的互联网设备公司都提供了IPv6的设备,以前找这样的设备还非常困难,今天所有的设备供应商都提供这样的设备。所以,这是一个非常大的进步。

  另外,还有一个突出的进步就是主机。主机的软件现在已经全面的支持了IPv6的协议。像微软早期的XP,新的VISTA等提供了IPv6,而且后面的操作系统都把IPv6作为基本构架。现在很多终端的终端还不能够提供IPv6,计算机已经可以提供了,我相信手持各种终端能够提供IPv6很快就会出现。

  总结一下。有两种技术路线:第一种技术路线号称是革命性的,就是要彻底重新设计。经过几年的研究,人们发现找到一个新的更好的互联网不是容易的事情,到现在为止还没有找到,没有找到就不可能再建一个新的平台。

  第二个路线就是渐进性的路线。互联网本身就是在创新和演进当中不断的发展,IPv4地址不能够满足互联网的扩展,这是没有争议的事实,使用新的IP地址空间来满足未来的互联网发展已经成为共识。实践证明,转换不仅大大提高了互联网的效率,而且也跟很多端到端互联网基本拓展带来致命弱点,另外,在安全上也是有弱点的。因为,在转移这个地方很容易出问题。如果不能很好保持安全性的话互联网的犯罪将会更多。虽然说,这段有很多研究人员试图尝试做这个工作,但是不是主流。

  还有一个主流就是双栈体,就是把现在互联网变成一个同时提供IPv4和IPv6的。我们分析这些年的发展,在双栈上,基本上是不用IPv6,还在用IPv4。如果把IPv4关掉的话,IPv6不能运行。所以,根本没有在IPv6上下功夫做独立运行的实验以及各种技术验证。这是一个非常大的问题。

  是不是还有第三种技术路线?就是我们是不是一步可以达到,建设一个纯IPv6的网络,为互联网的演进搭建一个新的平台?如果是这样了话,可能IPv6会有新的发展机会,这是三种不同的技术路线。

  这三种技术路线也和历史的发展有关系,也不是突然能够想出来的,是从早期逐步出来的。总的来说以不同的技术路线来做下一代互联网的研究。尽管IPv4还在不断发展,但是IPv6规模已经达到相当规模,这里面很多是放在一块,这里面指的是真正能够访问的已经有相当的规模了。

  在中国来说,我们在互联网引入方面,我们经过了三个阶段。1994年互联网进入中国,到今年已经整整15年的时间了。在这15年当中,早几年是学习互联网的技术,来建设、应用和推广互联网,经过了几年的时间。经过这样的发展以后,技术人员不满足于只是来使用,我们也试图是不是我们也开发这个互联网技术。在90年代末期在国家支持下,有很多科研项目来了解互联网技术本身。经过了四、五年的时间,我们也研制了核心的路由器,把互联网真正的解剖了。

  在此基础上互联网的应用得到了很大发展。新的应用是层出不穷,除了在纳斯达克上市中国许多新互联网公司以外,中国也创新了很多新的应用。像QQ,据说现在是中国互联网应用产值现在以后是超过了其他所有的产值,这个软件是中国的科技人员自己开发出来的。这也是中国科技人员在互联网平台上开发的新应用,所以,我们做了很多初步的研发工作和一些创新的工作。

  但是,随着时间的成熟,我们对互联网技术已经有相当了解以后,我们就要想,是不是可以参与解决互联网面临重大的技术问题这样的科技活动。刚才说了很多难题,我们在想能不能解决这样的难题?我们可不可以在技术方面我们自己也能够参与到互联网当中,我们现在是互联网大国,我们也想成为互联网的强国。

  中国政府在这个问题上,对于未来互联网的发展投入了很多力量。像自然基金的项目,科技不有“973”,另外还有“863”,还有科技支撑平台等,都做了大量的研究。以及最近启动的CNGI的项目,国家更是动用了更大的投入,来支持面向未来互联网的研究。在这些研究当中我们确实有一些经验和体会,也愿意跟大家分享一下,像CNGI这个项目我们多次做过介绍,这个项目在去年年底做了阶段小结。

  应该说,我们还是取得了比较好的成果。这个项目实际上有8个部门参与,总投资已经达到了20多个亿人民币,其中有一半是国家的投入,国内几百个单位投入了另外十几个亿参加这个项目。这个项目主要分成几个部分,一个部分是建一个大的网络,所有的运营商都参与到其中的建设,在全国建设的59个网络核心节点,这样大的网络在全世界很少见,这些网络都提供IPv6的应用,并且这个网络和国内外都是互联的。

  第二部分工作,在这个上面开发面向IPv6的网络技术和应用。另外,国家也号召和鼓励把这些技术应用推广到产业界,进行产业化转移,这是非常大的一个项目,从2003年开始,到去年第一阶段结束了。

  最后建成的网络在全国有相当大范围的覆盖,在北京和上海有两个交换节点,分别接到全世界IPv6的网络中。这个网络的规模应该说是世界上非常大的一个网络。其中,有CNGI—CERNET2,第一代的还在继续运行,第二代网覆盖全国20个城市25个节点,同时有一百个高校接入这个互联网,还有一百个高校自己参与其中的,所以一共是有200多个高校。

  在建设过程当中,我们积累了很多的经验。主要是在建设过程当中,我们不想走第一代互联网的路子,想有自己的创新。我们经过分析,认为建一个纯IPv6的互联网是中国向未来互联网过渡非常重要的环节。

  在这其中,现在建设了世界上最大的纯IPv6的主干网,这个网络从2003年开通以后,到现在已经发展到差不多200万个独立的IP地址,这在全世界是非常大的规模,在这当中要解决一系列的技术难题。

  第二、第三阶段主要是解决互联网面临技术挑战的问题。我们找到了关于互联网安全性的问题,在以前我们也说过,目前互联网安全性最重要的根源是互联网现在所有的分组不管目的地址,所以很多信息不知道从哪里来的,这个漏洞对于互联网来说带来很大难题。

  我们想这个技术我们是不是可以尝试一下解决它?在这个过程当中,得到了国家很多项目的支持。最后,在大网络上做最后的规模试验,在这个试验上提出了为未来互联网安全性奠定很好的基础。我们和国外著名厂商合作,花了差不多两年的时间,在IPv6上成立了一个工作组。

  一开始的时候有争论,很多人认为这是一个事实,但是中国为什么这么积极要做这个事情,好象有什么政治因素。当时我们讲清了道理,我们想解决世界互联网没有解决的问题,不是一个政治问题,而是技术问题。经过两、三年的沟通大家都达到了共识,所以在2008年成立了一个专门工作组来解决这样一个问题。在CERNET2下实现了地址验证的技术,经过两年多了努力,也变成了一个正式标准,这方面的工作还在继续进行。

  第二点,想解决的问题就是怎么过渡。怎么把现在的IPv4上所有应用平移到IPv6上面去。这一点大家没有分歧,我们在2006年就发起成立了工作组,在这个工作组中现在已经有两项标准,这两项技术标准都是以大陆科技人员作为第一作者完成的,把很多技术在CERNET2上进行验证以后才变成国际标准。国际标准有一个很重要的原则,一般作为标准协议一定要有三个实现才能够让它成为标准。

  除此之外,还有一个经验,就是对于国内多厂家设备怎么能够连到互联网上。早期的时候,很多大的运营商都是赞成一个厂家的设备。因为,一个厂家的设备对于大互联网的运行和管理比较容易。在未来互联网里面怎么实现多厂家设备连接是一个重大问题,在这其中我们做了大量工作。

  这是一些主要的经验,还有一些经验就不一一介绍了。总的来说,经过我们的研究,我们确实感觉到互联网的创新是无止境的,而且人人都有机会。我们的科技人员有了条件,也有了基础,有可能在互联网创新各个当中发挥我们的作用。

  这是一个主干网,对各种各样的厂商,像思科、华为等这样的设备都在一块运行,这样很多设备操作性、管理性问题都得到了解决,这对于所有厂家来说都是有好处的。对于推动IPv6的发展也有一定的经验。

  在现在的互联网上,IPv6的过渡方面我们走的比较快。最近国家又进一步投入CNGI的第二期。首先,在一百所高校全面升级到IPv6,这个投资也很大。我们初步感觉到经过前五年的工作,对于现在高校过渡到IPv6都没有问题。一般情况下,所有用户可以随意访问IPv4和IPv6的资源。

  另外,我们也对一些个别情况,比如说有些校园网只有IPv4,或者只有IPv6,不是双栈的,我们也开发了过渡的技术来满足这样的要求,这些技术也基本成熟了。从过渡上来说,很多问题都在迎刃而解。所以,对于中国过渡到IPv6我们还是充满信心的。

  在整个应用方面,除了基本的技术进步以外,大规模的应用也在上面开发。比如说,这是在IPv6环境下跨境的表演、在线协同工作等。另外,像Sensor,像煤矿的矿井,交通的控制,还有医疗很多都是有Sensor的背景。另外,还有基于IPv6的远程通信系统,它不是3G,而是除了3G以外的设备怎么得到连接以及家庭网络。现在很多家电未来都支持IPv6的功能,所以它们怎么能够让IPv6访问都是非常重要的。像海尔这样的家电厂商在其中都做了大量的试验验证。还有交通的控制,有一部分用的就是IPv6的监视器。

  特别值得一提的是,在2008年奥运会期间我们首先开放了,不光是有一批IPv6的应用,而且也开发了IPv6的官方网站,就是跟搜狐的合作,向全球的IPv6展示奥运的精彩,这也得到了国际上很多专家和用户的肯定。总之,我想用几句话结束我的演讲。首先,我们可以看到,互联网仍在迅速的扩展,扩展的速度非常快,比我们想象的要快,并且将会成为全球最大的网络。所谓,三网融合,现在看来都以IPv6为核心来融合。

  实际上,互联网的历史就是一个创新和演进的历史。所以,创新应该是互联网的灵魂。在互联网能够创新是非常好的一件事情,不光应用可以创新,搞网络技术的科技人员也可以创新,这是非常重要的一个方面。

  无论是下一代的互联网演进计划,现在名称有很多,是不是还有NGI,还有NGB,这些名词都是适合于自己各自的特点提出来的。总体来说,这些项目和技术都是为了解决目前互联网所出现的技术挑战,这些技术路线是不同的。但是,效果也会不同,我们应该在这其中认真做甄别,找到合适的,好的技术路线快速发展下一代互联网的技术。

  最后一个结论,就是中国将面临着除了一般国家互联网面临的一些问题以外,我们还有新问题,我们应该在互联网发展过程当中坚持创新,而且要为互联网的发展做出我们的贡献,这就是我的结论,谢谢大家。




 
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