蔣林濤

（中國信息通信研究院，北京 100191）

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展方向（上）

蔣林濤

（中國信息通信研究院，北京 100191）

本文討論了網(wǎng)絡(luò)的分代和第四代網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提出網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展方向是第四代網(wǎng)絡(luò)，給出了第四代網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)方向。

軟件定義組網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化；下一代網(wǎng)；未來網(wǎng)絡(luò)

蔣林濤 中國信息通信研究院科技委主任，中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)IP與多媒體標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)工作委員會(huì)主席。原信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院總工程師。長期從事通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及業(yè)務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及業(yè)務(wù)、信源編碼技術(shù)和多媒體業(yè)務(wù)等方面的研究、開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化工作。1992年獲國務(wù)院頒發(fā)的政府特殊津貼，1996年獲“中華人民共和國有突出貢獻(xiàn)的中青年科學(xué)技術(shù)專家”稱號(hào)。

從美國2002年提出研究下一代網(wǎng)起，至今已經(jīng)有14年了?？偟膩碚f在下一代網(wǎng)的研究方面，沒有取得多少實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，務(wù)虛的多，務(wù)實(shí)的少。在絕大多數(shù)人的觀念中，似乎對(duì)目前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相當(dāng)滿意，搞下一代網(wǎng)無非是一些學(xué)究或者是一些想入非非的人， 20～30年后是否會(huì)用得上也還是一個(gè)未知數(shù)。下一代網(wǎng)研究沒有目的，沒有目標(biāo)，沒有指標(biāo)，自由自在的想，海闊天空的做，反正是對(duì)目前沒有多大用處。正因?yàn)槿绱?，下一代網(wǎng)已經(jīng)研究了14年，14年的努力不但沒有取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，甚至連比較一致的共識(shí)都沒有，照此下去，再過20～30年也未必有結(jié)果。

下一代網(wǎng)研究的最大問題是不知道該干什么，目前網(wǎng)絡(luò)到底存在什么問題，我們?nèi)笔Я耸裁?。是網(wǎng)絡(luò)能力和性能的缺失和不足，成為信息業(yè)發(fā)展瓶頸，是目前最大的問題？是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備種類繁多，投入/產(chǎn)出的剪刀差大，是目前最大問題？是網(wǎng)絡(luò)的管理智能不足，網(wǎng)絡(luò)管理困難，是目前最大問題？是網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)部署、彈性伸縮、故障隔離和自愈等能力不足，用戶的使用網(wǎng)絡(luò)的自由度低，是目前最大問題？在上述諸方面問題哪個(gè)是要首先解決的，至今沒有比較一致的看法。你也在搞下一代網(wǎng)，他也在搞下一代網(wǎng)，各說各的，各做各的，沒有共同的認(rèn)識(shí)。還有是概念不清，定義不準(zhǔn)確，缺乏網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)理論的研究。沒有共識(shí)沒有共同的研究方向，導(dǎo)致在下一代網(wǎng)的研究上無法取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展的。

1　互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

下一代網(wǎng)的研究沒有取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展的關(guān)鍵是沒有目標(biāo)，缺乏網(wǎng)絡(luò)的頂層設(shè)計(jì)。網(wǎng)絡(luò)發(fā)展是有規(guī)律的，是在繼承的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，決不會(huì)是“胡思亂想”的結(jié)果。目前大家都在津津樂道的談?wù)摶ヂ?lián)網(wǎng)，認(rèn)為互聯(lián)網(wǎng)之所以成功就是因?yàn)樗窃跊]有頂層設(shè)計(jì)，在沒有繼承下發(fā)展起來的。但是如果做認(rèn)真深入的研究，可以得出這樣的結(jié)論：互聯(lián)網(wǎng)不僅不是沒有頂層設(shè)計(jì)，在沒有技術(shù)繼承的情況發(fā)展起來的；相反互聯(lián)網(wǎng)是完全繼承了已有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的精髓，根據(jù)特定的需要發(fā)展起來的。從頂層設(shè)計(jì)上嚴(yán)格的遵循了OSI確定的網(wǎng)絡(luò)7層模式。表1列出了電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)與OSI 7層模式之間的關(guān)系。

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展在技術(shù)上是繼承的，設(shè)計(jì)IP的起因不是想建設(shè)一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)，而是僅僅希望能解決異機(jī)種計(jì)算機(jī)之間的互聯(lián)。從本質(zhì)上講，要解決異機(jī)種計(jì)算機(jī)之間互聯(lián)必須要解決兩個(gè)方面的問題。其一是必須實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間的通信，因?yàn)橛?jì)算機(jī)之間要通信，僅僅是實(shí)現(xiàn)端到端通信是不夠的，因?yàn)橛?jì)算機(jī)是多進(jìn)程工作的，因此除了在端到端之間要有通信連接外，進(jìn)程之間通信也是必須的。其二是因?yàn)檫M(jìn)程與進(jìn)程之間的通信一般是隨機(jī)的，不知道何時(shí)是起點(diǎn)，也無法知道何時(shí)是終點(diǎn)，因而端到端的通信連接必須是長連接（即使用無需連接就可通信的工作模式，簡(jiǎn)稱不面向連接模式），這樣才能保證隨時(shí)隨地的進(jìn)程間通信。不面向連接的工作模式的起源是X.25，因在電信應(yīng)用中無用武之地，在1984年的版本中刪除了。IP網(wǎng)是采用不面向連接的工作方式的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)，IP協(xié)議原本是專門為異機(jī)種計(jì)算機(jī)互聯(lián)設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，為實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間的通信還需要TCP/UDP協(xié)議，其中TCP/UDP協(xié)議中的Port是與進(jìn)程對(duì)應(yīng)的。TCP/IP在異機(jī)種計(jì)算機(jī)互連通信中取得了很大成功，通過TCP/IP相連的計(jì)算機(jī)越來越多，網(wǎng)上的信息內(nèi)容也越來越豐富。但是從20世紀(jì)70年代到90年代的20余年中，除了用于異機(jī)種計(jì)算機(jī)互連，TCP/IP沒有獲得進(jìn)一步的應(yīng)用，該項(xiàng)技術(shù)沉寂了20多年。在那段時(shí)間內(nèi)，所有的電信業(yè)務(wù)都是面向連接的，電話業(yè)務(wù)、電話增值業(yè)務(wù)、基于C-S模式的信息檢索、E-mail等全部都是面向連接的，因此電信分組數(shù)據(jù)網(wǎng)技術(shù)（X.25、幀中繼和ATM）獲得很大的發(fā)展。由于沒有找到基于進(jìn)程通信的應(yīng)用，TCP/IP僅在學(xué)術(shù)界中活躍，沒有獲得廣泛的關(guān)注。直到90年代初，Web技術(shù)的出現(xiàn)，Web是第一個(gè)真正面向進(jìn)程通信的應(yīng)用，它的出現(xiàn)以及隨后Web Base業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，TCP/IP技術(shù)開始為世人所用，開始了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)以令人“瞠目結(jié)舌”的速度發(fā)展起來了，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出原創(chuàng)者的想象。互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展成功的真正原因是提供了一個(gè)支持在網(wǎng)所有用戶通信相互連接的能力（長連接），用戶可以隨時(shí)隨地與在網(wǎng)的任一個(gè)用戶進(jìn)行通信。這是一個(gè)人類有史以來從未獲得過的通信能力，使人類獲得了一種廣泛的通信能力，能力之強(qiáng)、連接用戶數(shù)之多是“空前”的，正是這種“空前”強(qiáng)大的連接能力成就了互聯(lián)網(wǎng)；另一點(diǎn)也很重要，互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)（IP網(wǎng)）的設(shè)計(jì)與互聯(lián)網(wǎng)上的業(yè)務(wù)網(wǎng)設(shè)計(jì)是完全相互獨(dú)立的，相互之間是沒有耦合的。這樣做的好處是兩者（數(shù)據(jù)網(wǎng)和業(yè)務(wù)網(wǎng)）可以獨(dú)立發(fā)展，互不牽制。兩者結(jié)合造就了互聯(lián)網(wǎng)。

表1　電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)與OSI 7層模式之間的關(guān)系

互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)（IP網(wǎng)）技術(shù)完全是一種繼承技術(shù)，從設(shè)計(jì)思路來說，它與電信分組數(shù)據(jù)網(wǎng)X.25中的數(shù)據(jù)報(bào)的設(shè)計(jì)完全是一樣的，在電信網(wǎng)中，X.25的數(shù)據(jù)報(bào)技術(shù)沒有獲得應(yīng)用，最后被拋棄了，在互聯(lián)網(wǎng)中，IP網(wǎng)被有效的使用起來了。至于動(dòng)態(tài)路由技術(shù)，在電信分組數(shù)據(jù)網(wǎng)X.25的設(shè)計(jì)也有，路由協(xié)議IS-IS是ISO提出來的，都不是IP網(wǎng)的創(chuàng)新。到此可以看出IP網(wǎng)從技術(shù)上主要是繼承，應(yīng)用上則有巨大的創(chuàng)新。業(yè)務(wù)網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)完全分離，分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（IP網(wǎng)）為業(yè)務(wù)網(wǎng)與用戶之間提供了全通達(dá)的數(shù)據(jù)連接和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，業(yè)務(wù)網(wǎng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)報(bào)文可以方便的使用IP網(wǎng)來傳遞。業(yè)務(wù)網(wǎng)的設(shè)計(jì)者只需要考慮業(yè)務(wù)流程，而完全不需要去考慮業(yè)務(wù)網(wǎng)生成的數(shù)據(jù)報(bào)文的傳遞過程和費(fèi)用，業(yè)務(wù)和應(yīng)用的開發(fā)門檻大大的降低了。只要有業(yè)務(wù)創(chuàng)新的靈感，在一個(gè)手工作坊、甚至家中用2～3個(gè)月的時(shí)間就可以開發(fā)出很好的業(yè)務(wù)和應(yīng)用來，并有可能獲得廣泛的使用。因?yàn)闃I(yè)務(wù)和應(yīng)用的開發(fā)者無需顧及數(shù)據(jù)報(bào)文的傳遞過程，也無需為它付費(fèi)。只要開發(fā)出一個(gè)業(yè)務(wù)或應(yīng)用的軟件來，再將它放在網(wǎng)上，互聯(lián)網(wǎng)上的一種業(yè)務(wù)就由此產(chǎn)生了。從這個(gè)意義上來講，互聯(lián)網(wǎng)的成功得益于IP網(wǎng)提供的業(yè)務(wù)創(chuàng)新平臺(tái)，互聯(lián)網(wǎng)的成功主要是業(yè)務(wù)發(fā)展的成功。

互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展的很好，至今仍然是欣欣向榮，從網(wǎng)絡(luò)的整體來看，特別是移動(dòng)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，更顯出其生氣勃勃的樣子?；ヂ?lián)網(wǎng)并沒有出現(xiàn)發(fā)展的疲態(tài)，可見互聯(lián)網(wǎng)的頂層設(shè)計(jì)并沒有出現(xiàn)大的問題，這種業(yè)務(wù)網(wǎng)和承載網(wǎng)相分離的體系架構(gòu)是合理的。目前的業(yè)務(wù)網(wǎng)技術(shù)和分組數(shù)據(jù)網(wǎng)技術(shù)（IP網(wǎng)）是適配的，它們都是基于進(jìn)程通信的技術(shù)。但是問題有沒有呢？很顯然是有的，而且還不小，用一句話來說：IP網(wǎng)技術(shù)在近40年來沒有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，已經(jīng)越來越顯出“網(wǎng)絡(luò)能力，力不從心”。特別是網(wǎng)絡(luò)的安全可信問題，網(wǎng)絡(luò)的可知可管可控問題，網(wǎng)絡(luò)的虛擬網(wǎng)問題，網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性問題，綠色通信問題等，總而言之，存在問題不少，而且大部分是當(dāng)務(wù)之急的問題，不是可以等待20～30年后再去解決的。這些問題的存在實(shí)際上造成了電信業(yè)目前的困境（投入和產(chǎn)出的“剪刀差”增大），ISP（互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)提供者）無法提供差異化服務(wù)，用戶只能得到同質(zhì)化的低層次服務(wù)。軍網(wǎng)、大型企業(yè)網(wǎng)、電子政務(wù)網(wǎng)、工業(yè)生產(chǎn)和控制網(wǎng)等建網(wǎng)（建一個(gè)物理網(wǎng)，能滿足他的全部需求）找不到合用的技術(shù)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)用什么技術(shù)來建網(wǎng)（建一個(gè)物理網(wǎng)，能滿足他的全部需求）？智慧城市用什么技術(shù)來建網(wǎng)（一個(gè)城市建一個(gè)物理網(wǎng)，能滿足整個(gè)城市發(fā)展的需要）？物聯(lián)網(wǎng)用什么技術(shù)來建網(wǎng)（一個(gè)公眾物理網(wǎng)，能滿足所有物聯(lián)業(yè)務(wù)的需要）？這些問題都是近期需要考慮和解決的。

2　網(wǎng)絡(luò)的分代

談下一代網(wǎng)很困難，因?yàn)闆]有評(píng)判準(zhǔn)則和指標(biāo)。說你是下一代網(wǎng)，你就是下一代網(wǎng)；說你不是下一代網(wǎng)，你就不是下一代網(wǎng)，說IPv6是下一代網(wǎng)，IPv6就是下一代網(wǎng)，說SDN是下一代網(wǎng)，SDN就是下一代網(wǎng)。依據(jù)呢？目標(biāo)呢？指標(biāo)呢？都沒有，那你憑什么來說呢？下一代網(wǎng)的這個(gè)問題不僅中國有，全世界都是。

下一代網(wǎng)是一個(gè)十分模糊的概念，下一代網(wǎng)到底是哪一代網(wǎng)，具體目標(biāo)是什么，具體指標(biāo)又是什么？在這方面，移動(dòng)網(wǎng)就做得很好。在移動(dòng)通信中，至今共研發(fā)了五代移動(dòng)通信網(wǎng)技術(shù)，每一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)目標(biāo)清晰、指標(biāo)具體，可操作性很強(qiáng)。下一代網(wǎng)的問題就大了，因?yàn)橄乱淮€有下一代，這是一個(gè)目標(biāo)不清晰，沒有具體技術(shù)指標(biāo)的提法，這種模糊的說法導(dǎo)致思想的混亂，這種模糊的說法導(dǎo)致研究力量分散。未來網(wǎng)絡(luò)同樣有這個(gè)問題，未來還有未來，到底什么是未來網(wǎng)絡(luò)呢？看來有必要理清這些問題。這樣網(wǎng)絡(luò)技術(shù)才有可能實(shí)現(xiàn)長足的進(jìn)步。

真正具體明確且可操作的做法，是將網(wǎng)絡(luò)分代研究，網(wǎng)絡(luò)的每一代有具體的目標(biāo)，有明確的技術(shù)指標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)分代后，就可以明確的說搞的是第幾代，目標(biāo)是清晰的、指標(biāo)是具體的。

在通信發(fā)展史中，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展已經(jīng)超過一個(gè)世紀(jì)，網(wǎng)絡(luò)只提采用什么技術(shù)，沒有提出過網(wǎng)絡(luò)分代的事。這是一項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)工作，只有將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分代了，并明確下一代網(wǎng)到底是哪一代，它的目標(biāo)才能明確，指標(biāo)才能具體，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展才有可能進(jìn)入坦途。

第一代通信技術(shù)是模擬通信技術(shù)，模擬通信的早期是端到端的金屬實(shí)線連接，用于電話和電報(bào)。隨著用戶的增加，所有用戶之間都用實(shí)線連接是極不經(jīng)濟(jì)的，網(wǎng)絡(luò)也將極為復(fù)雜，交換技術(shù)的引入，有效的解決了這個(gè)問題；隨著通信網(wǎng)越來越大，通信距離越來越長，完全采用實(shí)線連接，代價(jià)太高，于是引進(jìn)了頻分復(fù)用技術(shù)（FDM），頻分復(fù)用技術(shù)是采用載波調(diào)制技術(shù)，通過不同載波攜帶各自的有效信息來實(shí)現(xiàn)復(fù)用，在一條實(shí)線上，攜帶數(shù)路、數(shù)十路、甚至數(shù)千路模擬信息，從而有效的提供傳輸效率，這就是第一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其基礎(chǔ)是頻分復(fù)用技術(shù)+交換（通過人工或自動(dòng)交換設(shè)備）。

第二代通信技術(shù)是基于時(shí)分復(fù)用（TDM）的數(shù)字通信技術(shù)，針對(duì)模擬通信的缺點(diǎn)，又得益于柰奎斯特的抽樣定理：即對(duì)模擬信號(hào)以其頻率的2倍以上抽樣速率進(jìn)行抽樣，可以從抽樣信息中將原模擬信號(hào)完全恢復(fù)出來。當(dāng)然，抽樣所得的模擬離散信號(hào)仍不是數(shù)字信號(hào)，進(jìn)一步進(jìn)行量化后才是數(shù)字信號(hào)（量化成0，1數(shù)字形態(tài)），量化過程是有損的，但可以控制在某一個(gè)合理的范圍之內(nèi)。經(jīng)過抽樣和量化的數(shù)字信號(hào)，就可以通過數(shù)據(jù)通信通道進(jìn)行傳遞。因?yàn)?，1之間有很大的閾值，只要噪聲不超過該閾值，將會(huì)在放大和再生過程中消除，從而保證信息的高質(zhì)量遠(yuǎn)程傳輸。數(shù)字信號(hào)在傳遞中，是多路同時(shí)傳送的，這樣就需要采用復(fù)用技術(shù)，在第二代網(wǎng)中復(fù)用技術(shù)一般采用時(shí)分復(fù)用技術(shù)（TDM），即通過固定時(shí)隙來傳送一路數(shù)字信息。程控電話和同步數(shù)據(jù)網(wǎng)都是采用時(shí)分復(fù)用技術(shù)（TDM），至今它們還是工作得很好，還在繼續(xù)工作。

第三代通信技術(shù)是基于統(tǒng)計(jì)復(fù)用的分組數(shù)字通信技術(shù)。第三代通信網(wǎng)與第二代通信網(wǎng)是互補(bǔ)的關(guān)系，至今這兩代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是共存的。由于第二代通信網(wǎng)的簡(jiǎn)單有效，能保證服務(wù)質(zhì)量和安全可信，預(yù)期它還有相當(dāng)長的生命力，特別是在提供數(shù)據(jù)專線方面。第三代通信網(wǎng)發(fā)展的起因是為了提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力和效率，基于TDM的數(shù)據(jù)網(wǎng)在進(jìn)行通信時(shí)，當(dāng)通信建立后其預(yù)定的網(wǎng)絡(luò)傳輸資源即為其獨(dú)占，不能共享。以電話為例，電話通信需建立雙向連接，通話雙方一般只有一方在講話，另一方在聽話，也就是說兩條通路中只有一條在用，另一條則是閑著，資源浪費(fèi)率達(dá)50%，如果再考慮到話中的間隙，資源浪費(fèi)率可達(dá)60%～70%，這在傳輸資源還是相當(dāng)昂貴的年代，是無法容忍的，必須加以考慮。在這樣的條件下，第三代通信網(wǎng)技術(shù)，即基于統(tǒng)計(jì)復(fù)用的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生了。這是一個(gè)相當(dāng)有創(chuàng)新的想法，簡(jiǎn)單的說，它將信件傳遞的思路引入通信網(wǎng)中，做法是將要傳遞的數(shù)據(jù)信息按一定的規(guī)則分成一組一組，在每一個(gè)數(shù)據(jù)分組之前加一個(gè)報(bào)頭（可類比為一個(gè)信封），在報(bào)頭上有收方和發(fā)方的地址，以及其它一些必要的信息。分組數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是按地址轉(zhuǎn)發(fā)的（非常類似郵件分發(fā)方式），由于數(shù)據(jù)分組是以統(tǒng)計(jì)復(fù)用的方式共享通信信道，通信效率獲得了極大的提升。第三代通信網(wǎng)，即基于統(tǒng)計(jì)復(fù)用的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)是以X.25網(wǎng)發(fā)展開始的，這是上世紀(jì)70年代設(shè)計(jì)并投入應(yīng)用的第一個(gè)分組數(shù)據(jù)網(wǎng)。X.25的設(shè)計(jì)初期，有兩種工作方式，一種是面向連接的工作方式（虛電路），另一種是不面向連接的工作方式（數(shù)據(jù)報(bào)）。由于當(dāng)時(shí)所有的通信業(yè)務(wù)中，全部是面向連接的業(yè)務(wù)，如電話，電話增值業(yè)務(wù)（Videotex、E-mail、電子商務(wù)等，基于C-S模式），找不到使用不面向連接工作方式的通信業(yè)務(wù)，因此在1984年以后，在X.25的協(xié)議中將不面向連接的工作方式（數(shù)據(jù)報(bào)）丟棄了，只剩下面向連接的工作方式（虛電路）。后續(xù)發(fā)展的電信分組數(shù)據(jù)網(wǎng)技術(shù)中，如幀中繼（F.R）和異步轉(zhuǎn)移模式（ATM）等再也沒有出現(xiàn)過不面向連接的工作方式（數(shù)據(jù)報(bào)）。幾乎與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)業(yè)界出于需要將異機(jī)種計(jì)算機(jī)信息互連的需要，也想到了分組數(shù)據(jù)技術(shù)，由于異機(jī)種計(jì)算機(jī)互連其實(shí)質(zhì)是要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)進(jìn)程之間的通信，計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的進(jìn)程通信是隨機(jī)的事件，為了簡(jiǎn)化進(jìn)程通信過程，進(jìn)程間通信采用長連接；由于需要互通的計(jì)算機(jī)數(shù)量很大，在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中幾乎沒有可能為每一對(duì)進(jìn)程通信建立連接，在這種場(chǎng)合下，不面向連接的工作方式的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)是唯一可用的選擇。IP網(wǎng)就是在這樣的背景下產(chǎn)生的，IP網(wǎng)是首個(gè)可以實(shí)用，采用不面向連接工作方式的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)。IP網(wǎng)解決了與網(wǎng)絡(luò)相連接的所有設(shè)備之間的端到端的長連接，這種長連接將在網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)都連接起來了。但要進(jìn)行計(jì)算機(jī)間的進(jìn)程通信還不行，進(jìn)程通信的雙方要建立進(jìn)程對(duì)之間的通信連接，即傳輸層（4層）的通信連接，這就是TCP協(xié)議的用處，在TCP協(xié)議中的Port是與進(jìn)程強(qiáng)相關(guān)的參數(shù)，它指明了正在進(jìn)行的進(jìn)程對(duì)。這就是著名的TCP/IP協(xié)議，是為解決異機(jī)種計(jì)算機(jī)進(jìn)程通信設(shè)計(jì)的。在TCP/IP協(xié)議產(chǎn)生后的20余年中，除了用于計(jì)算機(jī)互連外（當(dāng)然很成功），IP網(wǎng)在通信上沒有找到實(shí)質(zhì)性的用途。直到1993年歐洲核子研究組織宣布Web技術(shù)，IP網(wǎng)才真正開始走向世界。原因是Web業(yè)務(wù)是一種面向進(jìn)程通信的業(yè)務(wù)，它的業(yè)務(wù)特性與IP網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)特性是非常適配的，從Web開始，接著是Web Base業(yè)務(wù)，互聯(lián)網(wǎng)（以IP網(wǎng)為數(shù)據(jù)網(wǎng)，以面向進(jìn)程通信的業(yè)務(wù)為其主要業(yè)務(wù)）就以不可思議的速度飛速的發(fā)展起來了。互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展極大的沖擊了電信網(wǎng)，在沒有完全搞清IP是何方神圣，IP網(wǎng)到底是什么，電信網(wǎng)就急急忙忙的提出Everything over IP。在進(jìn)行了一段實(shí)踐后，還是互聯(lián)網(wǎng)界的專家率先提出IP網(wǎng)在服務(wù)質(zhì)量上存在嚴(yán)重的問題，必須要解決它，為此Inter-Serv技術(shù)被提出來了，它采用類似于面向連接的技術(shù)，提出了軟連接的概念，之所以要用軟連接問題還是因?yàn)檫M(jìn)程間通信，由于無法判斷進(jìn)程通信何時(shí)開始，何時(shí)結(jié)束，特別是何時(shí)結(jié)束，無法建立硬連接。所謂“軟連接”是在通信鏈路中不斷（一定時(shí)間間隔）發(fā)送鏈路連接維持信號(hào)，維持信號(hào)一旦沒有該連接即告拆斷。與Inter-Serv配套的通信協(xié)議是RSVP，在一個(gè)規(guī)模十分有限的網(wǎng)絡(luò)中，RSVP是可用的，但網(wǎng)絡(luò)規(guī)模一大，問題就來了，其使用起來復(fù)雜無比，可擴(kuò)展性極差。因而，雖然不能說Inter-Serv已經(jīng)不了了之了，但RSVP在IP網(wǎng)中終無大用，則是不爭(zhēng)的事實(shí)。服務(wù)質(zhì)量問題是大問題，不解決是不行的，既然Inter-Serv不行，換一個(gè)思路，提出了一個(gè)新的概念，這就是Diff-Serv。Diff-Serv的概念是用6個(gè)bit來表示業(yè)務(wù)的類別，這樣業(yè)務(wù)的類別可有64類，按類分配網(wǎng)絡(luò)中的資源，以此達(dá)到服務(wù)質(zhì)量保證的目的，結(jié)果怎樣呢？沒有取得成功，因?yàn)樵诖缶W(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)資源管理是一件極為復(fù)雜的事情，不是簡(jiǎn)單的IP協(xié)議能搞得定的。經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)踐，雖然不能說銷聲匿跡了，但的確是沉寂了，已經(jīng)不活躍了。Inter-Serv、Diff-Serv是在IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議基礎(chǔ)之上的改良技術(shù)，它們與IP網(wǎng)技術(shù)思路是一致的，與IP網(wǎng)是一體的，沒有改變IP網(wǎng)的特征，因而還是IP網(wǎng)的組成部分。由于Inter-Serv、Diff-Serv都不成功，就引起了互聯(lián)網(wǎng)界的專家對(duì)在IP網(wǎng)上采用改良技術(shù)來解決IP網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量問題的懷疑，以至最后認(rèn)為采用不面向連接的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（IP網(wǎng)）無法解決服務(wù)質(zhì)量問題，要解決服務(wù)質(zhì)量問題必須另找出路。在第三代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，IP網(wǎng)大體是如此，但I(xiàn)P網(wǎng)是最為成功的第三代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

在第三代網(wǎng)絡(luò)和第四代網(wǎng)之間還有一個(gè)3.5代網(wǎng)絡(luò)，原因是它只是一個(gè)過渡層，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不構(gòu)成一代，這個(gè)過渡層能解決一些問題，但同樣是這個(gè)過渡層帶來更大的問題，這是一個(gè)矛盾體。眾所周知，IP網(wǎng)是一個(gè)工作在不面向連接工作方式下的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)，正因?yàn)椴幻嫦蜻B接的網(wǎng)絡(luò)特性和進(jìn)程通信是適配的，IP網(wǎng)才得以在以進(jìn)程通信為基礎(chǔ)的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)中大展手腳，但I(xiàn)P網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量問題始終是令人十分頭痛的問題，始終無法得到解決。Inter-serv、Diff-serv均試過，沒有能解決問題， 20～30年來一直在想辦法，沒有好辦法。于是又回過頭來想“面向連接”工作方式，這就是MPLS。從技術(shù)上講，采用面向連接工作方式的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)，MPLS與ATM無法相比。ATM比MPLS無論從哪個(gè)角度來說都要完備得多，性能也優(yōu)越得多。MPLS的優(yōu)勢(shì)是可以利用IP的路由機(jī)制來形成它的路徑（LSP），ATM則不能這樣做。雖然我們經(jīng)常說IP+MPLS，其實(shí)兩者之間是沒有太大關(guān)系的，從邏輯上看兩者是完全獨(dú)立的。在IP網(wǎng)上的若干節(jié)點(diǎn)（如PE節(jié)點(diǎn)，P節(jié)點(diǎn)等），擁有IP網(wǎng)的全部能力，又具有MPLS的全部能力，將這兩項(xiàng)功能（IP、MPLS）放在一個(gè)物理設(shè)備中，它的IP網(wǎng)部分和IP網(wǎng)連接構(gòu)成一個(gè)IP網(wǎng)的整體，它的MPLS部分則可以提供PE點(diǎn)到PE點(diǎn)的專線。當(dāng)然這將會(huì)很大程度上提升節(jié)點(diǎn)設(shè)備的復(fù)雜度，這還不是主要的，更本質(zhì)的是MPLS是面向連接的，它存在面向連接工作方式所固有的N平方問題，只能用于解決網(wǎng)絡(luò)局部的問題，不能解決全局問題。特別是將這兩種本質(zhì)上相抵沖的技術(shù)用在一處，產(chǎn)生一種很奇怪的網(wǎng)絡(luò)體系。在3.5代網(wǎng)絡(luò)中還使用了（疊加了）不少其它技術(shù)，但都不構(gòu)成主流。在3.5代網(wǎng)絡(luò)中，主要引入的是MPLS，因?yàn)樵诰植磕芙鉀Q一些問題，因此近20年來，整個(gè)通信網(wǎng)主要就是依靠IP+MPLS結(jié)構(gòu)在支撐。圖1是目前網(wǎng)絡(luò)的典型架構(gòu)。

圖1　IP網(wǎng)的現(xiàn)狀

該網(wǎng)絡(luò)總體上是一個(gè)IP網(wǎng)，具有“盡力而為”的傳輸能力，無虛擬網(wǎng)能力，無服務(wù)質(zhì)量保證，不安全、不可信等。在MPLS覆蓋區(qū)，因?yàn)槭遣捎妹嫦蜻B接的工作方式，性能和能力有實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，因?yàn)镹平方問題（連接數(shù)的數(shù)量），圖1的MPLS區(qū)域只能是以孤立的方式存在，不能連成一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)。第3.5代網(wǎng)絡(luò)總體上是IP網(wǎng)上打了各種各樣的補(bǔ)丁構(gòu)成的，最大的補(bǔ)丁是MPLS，因此它是代間的產(chǎn)物，不能構(gòu)成一代，故定為3.5代。

［1］蔣林濤. 互聯(lián)網(wǎng)引入帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)［J］. 電信科學(xué)，2008，24（1）：1-6.

［2］蔣林濤. 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中的若干問題研究［J］. 中興通訊技術(shù)，2013，19（6）：1-4.

［3］蔣林濤. 下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究［J］. 電信網(wǎng)技術(shù)，2015（10）：19-23.

［4］ETSI NFV ISG. Network Functions Virtualisation White Paper#3［C］. Germany： SDN & OpenFlow World Congress， 2014.

Direction of the network technology

JIANG Lin-tao
（China academy of information and communications technology， Beijing 100191， China）

In this paper， the network technology and the network technology of the fourth generation network are discussed. The development direction of the network technology is the fourth generation network， and the technical direction of the fourth generation network is given.

software defi ned networking； network function virtualization； next generation network； future network

TN915

A

1008-5599（2016）10-0001-06

2016-09-16