下一代互聯網

第一代互聯網美國軍方從20世紀60年代開始，70年代正式進行開發建設，1994年正式投入商業運營.經過多年的發展，原來的Ipv4地址協議已經出現明顯的侷限，最主要的問題就是IP地址已經不能滿足需要.Ipv4的Ip地址大約為40多億，但因為美國掌握了絕對的控制權，在IP地址這種資源的分配上，明顯偏袒美國，加上不珍惜，目前IP地址面臨枯竭，以Ipv6為核心的下一代互聯網就提上了日程.美國政府1993年提出的“信息高速公路”計劃不僅推動了互聯網本身的發展，也促進了對下一代互聯網的研究.1996年10月，美國政府宣佈啓動“下一代互聯網NGI (Next Generation Internet)”研究計劃，並建立了相應的高速網絡試驗牀vBNS.1998年，“先進互聯網開發大學組織UCAID”成立，開始Internet2研究計劃，並建立了高速網絡試驗牀Abilene.1998年亞太地區先進網絡組織APAN成立，建立了APAN主幹網。

2001年歐盟建成GEANT高速試驗網.2002年，各國發起“全球高速互聯網GTRN”計劃，積極推動下一代互聯網技術的研究和開發.下一代互聯網是一個建立在IP技術基礎上的新型公共網絡，能夠容納各種形式的信息，在統一的管理平台下，實現音頻、視頻、數據信號的傳輸和管理，提供各種寬帶應用和傳統電信業務，是一個真正實現寬帶窄帶一體化、有線無線一體化、有源無源一體化、傳輸接入一體化的綜合業務網絡[1].隨着寬帶IP網絡的建設，各種形式的寬帶接入技術得到大量應用，Internet基本接入業務的種類就越來越多.不同的接入手段提供不同的接入帶寬，帶寬已經成為一種商品，不同帶寬等級將收取不同的費用.傳統的窄帶業務(如WWW、FTP、IP電話、IDC、電子商務、統一消息服務等)繼續存在和發展，同時在解決了帶寬問題後，基於音頻、視頻流的各種新型的寬帶增值業務(如視頻點播、交互數字電視、遠程教育、遠程醫療、會議電視、VPN等業務)真正進入了成熟期，並將得到大規模的應用和發展.服務類型進一步細分，服務的內容更加個性化.最終需要滿足按照不同用户的需求提供不同的業務種類和不同的服務質量 ^[1]  。

中國下一代互聯網示範工程（CNGI）項目是由國家發展和改革委員會主導，中國工程院、科技部、教育部、中科院等八部委聯合於2003年醖釀並啓動的。下一輪互聯網競爭，對中國來講是一個絕好的發展機會。在下一代互聯網的建設中，中國應利用自己的優勢，把技術開發放在第一位，並儘快實現相關產品的產業化。

互聯網的更新換代是一個漸進的過程。雖然學術界對於下一代互聯網還沒有統一定義，但對其主要特徵已達成如下共識：

下一代互聯網的特徵除了更快、更大、更安全、更及時、更方便這一些特徵外，下一代互聯網不僅是一個高度融合的網絡，同時也將促使經濟模式從互聯網絡經濟向光速經濟變革。

下一代互聯網的融合特徵

高度融合的網絡特徵主要體現在如下幾個方面：

從互聯網經濟到光速經濟

自90年代初開始，Internet商業化的巨大成功，對傳統通信網絡帶來了深刻的影響，使得通信行業發生了巨大變化，進入了所謂的互聯網絡經濟.其主要技術特點表現為:對網絡帶寬的巨大需求，導致2.5Gbps/10Gbps時分複用和密集波分複用的應用；網絡技術由TDM發展為分組交換；網絡業務由簡單的窄帶話音業務，發展到寬帶的數據業務；寬帶接入技術紛紛湧現.光速經濟，是互聯網絡經濟的高級階段；是光電子技術發展的必然趨勢；是電子商務的必要條件.它具有以下主要特點:

根本改變人們的工作和生活方式.在互聯網絡經濟之前，通信業務極大地與時間、距離和帶寬相關聯.此外，因為受網絡帶寬資源的限制，許多內容豐富的業務就無法開展.其直接結果就是:單調的網絡業務、網絡用户數量有限及利用網絡進行商務活動的能力低下.隨着Internet的商用化，特別是WWW業務的普遍應用，標誌着互聯網絡經濟的到來.該階段的業務以WWW、網絡互聯、IP電話及初級電子商務為主，在一定程度上突破了時間和空間的限制.但仍然存在以下缺陷:基於盡力服務的網絡機制；網絡時延大，且缺少有效控制；網絡的可靠性和安全性非常脆弱；低速的接入手段，缺少無線接入方式.為了克服Internet本身的缺陷，滿足商業用户對電子商務的需求，光速經濟就應運而生了.該階段的網絡必須具備以下特性:高可靠性，至少達到99.999%的可靠性；絕對的網絡安全性；接近零的網絡時延；無限的網絡帶寬和網絡交換容量；普遍的、靈活的寬帶接入.光速經濟將使基於網絡的虛擬世界與現實世界完美融合.因為該階段的業務都體現了人性化這個主題:集圖、文、音於一體的業務，是WWW業務的本質提升；個人化業務將是光速經濟的一大特色；基於網絡的虛擬電子企業也將大行其道；基於網絡的業務，如電子商務，將提供無間斷服務；網絡接入達到無處不在、無時不可的程度.因為光速經濟時代網絡所達到的高可靠、高性能、高容量及高安全的狀態，網絡用户完全可以信任網絡、依賴網絡，商務由傳統操作方式轉移為基於網絡的運營模式.所以，網絡託管業務將是光速經濟的主流業務.網絡託管業務主要包括:主機託管、應用託管、電子商務、企業IT託管、企業資源管理託管.所有這些網絡託管業務成功的因素，都基於這樣一個事實，即網絡基礎設施必須具備以下特性:大容量、高帶寬、零時延；高速、靈活的接入；高可靠、絕對安全 ^[1]  。

美國從69年出於軍事目的開始研究互聯網，互聯網帶來的新經濟給美國帶來了巨大的利益，從光纖到PC機(芯片)，從路由器到操作系統，所有的一切都是美國造，甚至全世界的網絡都在為美國支付帶寬費用.全世界幾乎都在為美國打工.從經濟到社會發展、乃至軍事，敍寫了美國神話，確保了美國在全球的霸權地位，維持了美國經濟發展史上少有的10餘年的持續繁榮.下一代互聯網的發展，給了我們機會與機遇.過去，我們沒有條件與發達國家抗衡，但現在具備了基礎條件，無論從技術還是設備以及綜合國力等等.在經濟上，網絡體系的變革，給了大家共同的機會.下一代互聯網，從IPv4到Ipv6，所有配套的軟硬件都將逐漸面臨一個挑戰，這給了很多企業以新的機會，有可能打破現有網絡經濟的格局.比如路由器可能就不再是思科一家獨大，有可能出現一個新的公司替代.在各種應用上，則將會給無數國家及公司更多機會.雖然網絡經濟目前遇到了巨大挑戰，但任何一個人都不得不承認這樣一個現實.對於未來的社會，網絡是一個基本要素，他將對社會經濟、科技教育發展，乃至國防政治都將起到決定性的影響，如果我們失去對下一代互聯網的發言權，我們也將在很大程度上受制於別人.因此，研製與建設下一代互聯網，對我國有着舉足輕重的意義.從這個角度出發，國家應對這一具有戰略意義的研究工作，制定系統規劃，把下一代互聯網建設上升到國家層面，並加大對其投資及關注力度.一些專家甚至建議:應把下一代互聯網研究放到像重視兩彈一星的程度上，舉國之力建設中國下一代互聯網 ^[1]  。

2002年，中國57位院士上書國務院，呼籲“建設中國第二代互聯網的學術性高速主幹網”。2003年8月，國務院正式批覆由國家發改委、中國工程院、信息產業部、教育部等8部門聯合啓動“中國下一代互聯網示範工程”。

2004年12月底，初步建成CERNET2，它連接中國20個主要城市的25個核心節點，為數百所高校和科研單位提供下一代互聯網的高速接入，並通過中國下一代互聯網交換中心CNGI—6IX高速連接國外下一代互聯網。

在IPv4時代，中國在互聯網領域的研究落後國外8-10年。IPv6的順利實施，使中國在這一領域的研究與應用已與國際水平並駕齊驅，一些方面甚至領先國際水平。

國家發改委和中國工程院等6部門在北京共同宣佈，中國自主研發的下一代互聯網建設取得重大突破。已經建成了世界上規模最大的互聯網，它將解決現有互聯網IP地址不足的缺點，

下一代互聯網是指不同於現在互聯網的新一代互聯網。從速度看，它要比現在的互聯網快1000倍以上。傳輸速度更快，使用更安全。 在下一代互聯網支持下，高清會議系統就會從一兩路變成可以支持成百路、上千路，千家萬户都可以用這個高清系統。效果就非常穩定、非常安全。

正在使用的第一代互聯網基於IPv4協議，它可以提供的Ip地址大約為40多億個，隨着網絡的飛速發展，IPV4地址已分配殆盡。下一代互聯網由於使用的是Ipv6地址協議，它採用128位編碼方式，這就使得互聯網地址資源非常充足，任何一個電器都可能成為一個網絡終端；此外，下一代互聯網還解決了現有互聯網無法知道每一個數據來源的不足，這就讓網絡更具有安全性。

在未來的互聯網裏，所有的數據分組從哪裏來，到哪裏去，大家都是知道的。這樣的話所有網絡上的各種行為都是可控的，是可知的。這個對互聯網的可信度大大提高。

中國在2003年正式啓動下一代互聯網示範工程。在短短5年時間內，中國自主建設的下一代互聯網已經有了近百萬用户。建成了全球最大規模的下一代互聯網，大規模網絡為進行技術開發和應用開發奠定了一個很好的基礎。

“中國下一代互聯網示範工程階段總結和成果彙報大會”會議表明，中國下一代互聯網研究與產業化獲得重大突破：現已建成包括6個核心網絡，22個城市59個節點以及北京和上海兩個國際交換中心的網絡，273個駐地網的IPv6示範網絡。

中國下一代互聯網示範工程，已經開展了大規模的基於下一代互聯網的應用研究，如視頻監控、環境監測等，並服務於北京奧運，開通了基於IPv6的奧運官方網站。依託6大核心網，先後佈置了與產業化相關的項目103項，參與企業多達數十家。

取得了一系列具有自主知識產權的技術成果，共申請國內專利619項，國外專利5項。形成了國家標準4項，提交國標草案10多項，中國通信標準化協會等行業標準10多項。

中國下一代互聯網示範工程核心網已經完成建設任務，該核心網由6個主幹網、兩個國際交換中心及相應的傳輸鏈路組成，6個主幹網由在北京和上海的國際交換中心實現互聯。目前CERNET2、中國電信、中國網通/中科院、中國移動、中國聯通和中國鐵通這6個主幹網含國際交換中心已全部完成驗收。已經向互聯網標準組織IETF申請互聯網標準草案9項，已獲批准2項，這也是中國第一次進入互聯網核心標準領域。

這一項目得到八個部委聯合支持、五大全國性電信運營商和教育科研網、100多所高校和研究單位、幾十個設備製造商承擔，涉及上萬人蔘與，產學研用合作，在中國通信網絡科技工程建設史上是第一次，對中國下一代互聯網技術和產業的發展具有深刻影響。

中國下一代互聯網示範工程（CNGI）項目是由國家發展和改革委員會主導，中國工程院、科技部、教育部、中科院等八部委聯合於2003年醖釀並啓動的。下一輪互聯網競爭，對中國來講是一個絕好的發展機會。在下一代互聯網的建設中，中國應利用自己的優勢，把技術開發放在第一位，並儘快實現相關產品的產業化。

互聯網是人類社會重要的信息基礎設施，對經濟社會發展和國家安全具有戰略意義，與構建和諧社會、建設創新型國家和走新型工業化道路等重大戰略的實施緊密相關，需從戰略高度加以重視。為抓住機遇，推進中國信息產業發展和信息化建設，促進產業發展，必須加速發展中國的下一代互聯網產業。

中國已建成全球最大的下一代互聯網示範網絡，以IPv6路由器為代表的關鍵技術及設備產業化初成規模，已形成從核心網絡設備、軟件到應用系統等較為完整的研發及產業化體系，為中國參與全球下一代互聯網產業競爭奠定了堅實基礎。

隨着全球技術變革不斷加快，經濟和社會的不斷髮展，互聯網發展及其應用水平不斷提高，領域不斷拓展。隨着互聯網IP地址的枯竭，以及對互聯網安全性和管理、維護、運營的更高要求，下一代互聯網建設逐步開始受到重視，20世紀末以來，歐美日韓等發達國家相繼啓動了下一代互聯網研究和試驗計劃，力求在新一輪產業技術和國家經濟競爭中佔據主動。在中國經濟和產業面臨轉型的今天，中國在下一代互聯網關鍵技術及產業上的突破，必將為中國的經濟和產業轉型產生重要而深遠的意義，為後續發展提供重要的推動力。

為把握髮展機遇，主動迎接全球互聯網技術變革的挑戰，2003年，國家發展和改革委員會、科技部、原信息產業部、教育部、原國信辦、中國工程院、中科院、國家自然科學基金會等部門聯合醖釀並啓動了中國下一代互聯網示範工程（CNGI）建設。經過五年建設，CNGI現已建成包括6個核心網絡，22個城市59個節點，2個交換中心，273個駐地網的IPv6示範網絡，均遠遠超過了項目當初的設計及要求。依託CNGI，已開展了大規模的基於下一代互聯網的應用研究，如視頻監控、環境監測等，併成功服務於北京奧運，開通了基於IPv6的奧運官方網站。

CNGI一改以科研機構為主的模式，從一開始即明確了產業化目標，以項目帶科研，以科研促產業。依託6大核心網，先後佈置了與產業化相關的項目103項，參與企業多達數十家。華為、比威等公司的IPv6核心路由器等產品均在CNGI的核心網上擔當了主力，改變了以往中國網絡關鍵設備幾乎全是國外產品的局面，打破了國外產品與技術的壟斷，並形成了系列的產業化格局。核心網上的

相關國產設備及產品佔50%以上，部分甚至達到80%，設備運行良好。CNGI很好地將科學研究、技術開發、網絡建設和產業發展結合，將高技術產業化項目與科學工程結合，為科學研究提供了一個通用平台，也為製造商提供了試驗平台，成為可商用的網絡。由此形成的繼美國之後最為完整成熟的下一代互聯網產業體系，將為中國信息產業的長遠發展奠定重要的基礎。依託CNGI項目建設，下一代互聯網研究獲得了一系列創新性成果，使中國在下一代互聯網研究上走到了世界前列。其中CNGI最大的核心網CERNET2在“建設純IPv6大型互聯網核心網”、“基於真實IPv6源地址的網絡尋址體系結構”和“IPv4 over IPv6網狀體系結構過渡技術”等方面均屬國際首創，已向國際互聯網標準化組織IETF提交標準草案9項，其中RFC4925和RFC5210已獲批准，這也是中國第一次進入國際互聯網核心標準。

CNGI也是一次科研與產業聯合攻關的典範。從標準制定、關鍵技術攻關、產品研發到產業化、應用示範和科學試驗，從高技術產業化示範工程、電子發展基金到“863”、“973”、科技攻關、自然科學基金和高校支撐計劃，多部委、多單位協同配合、共同參與。據不完全統計，參加CNGI工作的高校、科研機構、運營商和製作企業達100餘家，研發生產人員上萬名。如此大規模的產學研用合作，在中國通信網絡科技工程建設史上還是第一次。項目結果證明，CNGI的實施體現了集中力量辦大事的社會主義優越性，促進了產學研相結合，探索了具有中國特色的重大工程組織管理模式。 ^[2] 

中國在下一代互聯網研究與建設上取得了一定成果，但面臨的形勢依然嚴峻。下一代互聯網的研究開發特別是產業化是一個長期過程，國際競爭日趨激烈，各方面應引起高度重視，並予以積極支持。美國、歐洲、日本等發達國家和地區在審視技術路線和發展趨勢後，又制定了下一代互聯網發展計劃。歐盟已經明確要求在2010年前推動25%的個人及機構試用，美國也在今年突然加快了IPv6的部署與實施，所申請的IPv6地址從世界排名11位突然上升到第一位，中國僅處於第16位。專家表示，在成果面前，仍需要保持清醒的頭腦，增強工作緊迫感，進一步加快CNGI項目向深度和廣度發展，保證中國在下一代互聯網產業發展及科研上的領先優勢，繼續搶佔國際下一代互聯網競爭的戰略制高點。 工業和信息化部、科技部、教育部、中國科學院、中國工程院、國家自然科學基金會有關領導出席了CNGI階段總結和成果彙報大會，各部門對CNGI下一階段工作做了進一步部署。各部門表示，將繼續大力支持下一代互聯網技術研發和產業發展工作，力爭實現新突破，取得新發展，為推動中國經濟發展和建設和諧社會做出新的貢獻。

下一代互聯網關鍵技術和評測國家地方聯合工程研究中心（簡稱“下一代互聯網國家工程中心”）經國家發改委批覆，成為全國首家下一代互聯網國家工程中心，天地互連董事長劉東任工程中心主任。

下一代互聯網國家工程中心前身為“下一代互聯網關鍵技術和評測北京市工程研究中心”，是由北京市發改委於2012年認定的北京市工程研究中心。下一代互聯網國家工程中心以dns根服務器、ipv6下一代互聯網、sdn軟件定義網絡、產業互聯網等領域的互聯網基礎關鍵技術和應用為研究重心，搭建“互聯網基礎技術公共服務平台”，旨在推動我國下一代互聯網發展，加速技術標準創新，實現“一物一址，萬物互聯”的下一代互聯網藍圖。

下一代互聯網國家工程中心專家委主任、中國工程院院士鄔賀銓在工程中心專家委員會議上表示，“ipv6、根服務器、sdn、能源互聯網等領域的關鍵技術研究和部署，將全面推動產業向前，在解決全球互聯網現有問題的同時為國家爭取更大的話語權。” ^[3]