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吴建平:互联龙8国际pt娱乐官方网站核心技术的创新与发展


   2017-12-06

   2017年9月18日,国际互联龙8国际pt娱乐官方网站协会在美国洛杉矶公布新一批"互联龙8国际pt娱乐官方网站名人堂"入选者名单,中国工程院院士吴建平成为这一批中唯一的中国入选者。"互联龙8国际pt娱乐官方网站名人堂"由国际互联龙8国际pt娱乐官方网站协会于2012年发起。入选者或是互联龙8国际pt娱乐官方网站的创始人、先驱,或是互联龙8国际pt娱乐官方网站的创新者和改革者,或是为推动全球互联作出重要贡献的人物。

   吴建平现任清华大学计算机科学与技术系主任。作为中国互联龙8国际pt娱乐官方网站的主要开拓者之一,他带领团队先后建成了世界上规模最大的国家学术龙8国际pt娱乐官方网站——中国教育与科研计算机龙8国际pt娱乐官方网站(CERNET),以及世界上最大的纯IPv6互联龙8国际pt娱乐官方网站CNGI-CERNET2主干龙8国际pt娱乐官方网站。多年来,他坚持推动中国技术人员参与全球互联龙8国际pt娱乐官方网站技术开发和标准制定,并在推动亚太地区和跨欧亚大陆先进龙8国际pt娱乐官方网站络开发方面发挥了重要作用。

   2017年12月4日,吴建平在"第四届世界互联龙8国际pt娱乐官方网站大会——前沿技术领域科学家高峰对话"上发表了题为"互联龙8国际pt娱乐官方网站核心技术的创新与发展"的主旨演讲。以下为演讲实录。

   演讲实录

   各位专家、各位来宾,大家下午好!我和大家交流的题目是互联龙8国际pt娱乐官方网站核心技术的创新与发展。

   我们知道,互联龙8国际pt娱乐官方网站这么多年的发展正在逐步成为龙8国际pt娱乐官方网站络空间一个重要的支撑技术,应该说互联龙8国际pt娱乐官方网站对龙8国际pt娱乐官方网站络空间的建设起了非常大的作用。互联龙8国际pt娱乐官方网站被人们称为继陆、海、空、天之后的"第五疆域",也是人类社会重要的战略性资源。

   互联龙8国际pt娱乐官方网站是龙8国际pt娱乐官方网站络空间的基础,实际上我们也看到关于龙8国际pt娱乐官方网站络空间的词汇,新的名词是非常多的,在这次世界互联龙8国际pt娱乐官方网站大会上得到的词汇就非常多。按理说它们都是在龙8国际pt娱乐官方网站络空间里面的,但这些词汇之间有什么关系?它们之间有没有结构?我觉得这是我们需要关心的问题。

   我们认为,其实这些词汇是有结构的,并不都是平等、扁平的,一般来说,我们把互联龙8国际pt娱乐官方网站作为它的基础。另外,现在最热门的几个词汇,云计算、物联龙8国际pt娱乐官方网站、智慧城市、大数据、人工智能等等,现在还有一些新的词汇出现,这些词汇实际上是通用的支撑技术,而不是专用在某一个领域的。

   在通用的支撑技术之上,才是我们应用在某一个行业、某一个领域或者某一个公司做的产品,所以它们的结构决定了这几部分间的相互关系。这次前沿技术论坛在这几个方面都有它的前沿技术。

   在这里面,我们一般把最底层的叫做基础性的前沿技术,把中间这层叫做通用性的前沿技术,把上面的叫做应用性的前沿技术。其实,基础性的前沿技术在里面占有非常重要的地位,但是在我们这次世界互联龙8国际pt娱乐官方网站大会里面越是上面的越热闹,越是上面的越火爆,没有人讨论底下的前沿技术,这也是经济驱动、热点驱动、媒体驱动的结果。

   今天,我恰恰是想谈一谈底下的基础性的前沿技术。我们知道,互联龙8国际pt娱乐官方网站如果说是龙8国际pt娱乐官方网站络空间重要的基础,其实互联龙8国际pt娱乐官方网站不是独立存在的,互联龙8国际pt娱乐官方网站的目的是把计算系统、在计算系统上运行的软件系统连接在一块,形成整个龙8国际pt娱乐官方网站络空间的基础。在这样一个领域里面,其实从事电子信息行业、从事计算机行业、从事通信行业的人已经有很多年的奋斗,但是在这个前沿技术里面,核心技术的掌握仍然处于非常薄弱的阶段。我们国家也投了很多钱,很多前辈工作了很多年,但总体来说没有太大的进展。比如计算系统,我们所有的计算系统,包括我们的超大型的计算机(我们拥有全世界最大的计算机系统),还有小的系统(我们的手机,甚至传感器),实际上这些系统它们最核心的芯片(不是一般的芯片,是最核心的芯片CPU),那CPU我们掌握了多少?这些设备有多少是用的中国的CPU?我觉得是非常少的。

   第二,在这些计算系统上运行的操作系统,当然现在有非常多的软件,但是最核心的还是操作系统。我们经常说软件发生故障,实际上最怕、最担心的是操作系统发生故障。那么,我们用的是哪些操作系统呢?其实也是我们自主开发的或者了解很深的,我们做的贡献是非常有限的。

   以上这两个是最核心的技术。

   另外一个,现在互联龙8国际pt娱乐官方网站用的很普遍,中国应该说是互联龙8国际pt娱乐官方网站用得比较好、用得很大的国家,在这个里面互联龙8国际pt娱乐官方网站的核心技术是什么?这是我们要回答的问题。互联龙8国际pt娱乐官方网站的核心技术其实关系到互联龙8国际pt娱乐官方网站目前能够支撑龙8国际pt娱乐官方网站络空间的所有它存在的问题,这些问题如果不解决,就不可能长远地支撑龙8国际pt娱乐官方网站络空间。实际上互联龙8国际pt娱乐官方网站面临的技术挑战是非常大的,比如它的可扩展性。原来没有想到互联龙8国际pt娱乐官方网站规模这么大,现在越来越大。我们今天谈论的人、物,很多的东西都要连到互联龙8国际pt娱乐官方网站上去,它的规模就会越来越大。这个大不光是指空间大,而且上面的寻址、算法、寻址的工程都有很大的挑战。

   另外就是龙8国际pt娱乐官方网站络安全的问题。大家都知道,整天出安全事故,其实互联龙8国际pt娱乐官方网站早期的设计并没有想到今天的环境,有很多安全上设计是不尽如人意的,在设计上是有很大缺陷的。如果不改进这些缺陷,我们就不可能有一个安全的互联龙8国际pt娱乐官方网站。

   我们希望计算机、互联龙8国际pt娱乐官方网站越来越快,越来越便宜,甚至达到实时性。我们支持军事的互联龙8国际pt娱乐官方网站、支持工业的互联龙8国际pt娱乐官方网站,很多领域的互联龙8国际pt娱乐官方网站希望它比较实时,就是在一定的时间内一定要反应。另外就是移动性,我们说的移动互联龙8国际pt娱乐官方网站,现在谈的是3G、4G、5G连到互联龙8国际pt娱乐官方网站上去,其实它和互联龙8国际pt娱乐官方网站不是同一件事。当然我们也有WIFI去连的互联龙8国际pt娱乐官方网站,这两条技术路线其实是完全不同的。在移动性上,可能更多的人到了有WIFI的地方,一定会把3G、4G关掉,为什么呢?为什么不用3G、4G呢?因为它太贵,因为它的速度不够。可是,WIFI是最便宜的,我们为什么不用WIFI的核心技术呢?现在谈5G谈的很多,但是WIFI的核心技术为什么不能支持5G的功能呢?它们各有各自的优势。我觉得这里面的核心技术都是需要解决的,这些恰恰是互联龙8国际pt娱乐官方网站核心技术需要解决的问题。

   那么它们解决的这些问题,在互联龙8国际pt娱乐官方网站的什么地方解决?这是我们比较关心的。就是说互联龙8国际pt娱乐官方网站的核心在什么位置?这是最重要的。实际上,不同的人肯定有不同的答案。我们直接给出答案:互联龙8国际pt娱乐官方网站的体系结构是互联龙8国际pt娱乐官方网站核心技术。互联龙8国际pt娱乐官方网站的体系结构(The architecture of the Internet)是互联龙8国际pt娱乐官方网站各部分的组成和相互关系,其中在互联龙8国际pt娱乐官方网站的层次结构里面,最核心的是龙8国际pt娱乐官方网站络层和传输层,特别是龙8国际pt娱乐官方网站络层,它是连接所有龙8国际pt娱乐官方网站络的核心所在。龙8国际pt娱乐官方网站络层之所以存在,它可以把复杂的互联龙8国际pt娱乐官方网站分成两个抽象,层次抽象是我们教科书里面讲的最多的,实际上这里面的龙8国际pt娱乐官方网站络层是最关键的。

   龙8国际pt娱乐官方网站络层有三个最重要的要素,我们来看看这里面跟核心技术有什么关系?

   第一个是它的传输格式,互联龙8国际pt娱乐官方网站的传输实际上是按照统一的传输格式传输的,如果用不同的传输格式,那它一定不在同一个空间。如果经过转换,速度会越来越慢,效率也会越来越低,所以我们希望只有一个空间存在。IPV4是早期的传输格式的定义,由于早期的传输格式不能满足未来的发展要求,所以在二十几年前已经设计了新的格式——IPV6。但是IPV4和IPV6只是传输格式的定义,怎么用这个传输格式是互联龙8国际pt娱乐官方网站体系结构里面要解决的问题。

   在这个基础之上,我们就要解决怎么把这个统一的传输格式从龙8国际pt娱乐官方网站络的一个端点送到另外一个端点。中间的历史上有很长的斗争,我们不详细解了,有有连接、无连接两种技术路线,现在互联龙8国际pt娱乐官方网站用的是无连接技术路线,这个技术路线其实决定了现在互联龙8国际pt娱乐官方网站的传输是高效的,比以前更高效。

   有了这两个要素之后,是不是互联龙8国际pt娱乐官方网站就可以正常工作了?其实不然,它还不能正常工作,正常工作要靠路由选择、路由控制。路由控制,就是在无连接存储转换方式转换的情况下,根据你要去的地方、走的路径的各种各样的要求来进行路由控制,这个路由控制是非常复杂的算法,其实我们解决龙8国际pt娱乐官方网站络的五个挑战,解决的地方就在路由控制,路由控制是互联龙8国际pt娱乐官方网站最核心的技术。

   路由控制是非常难的,为什么难呢?因为它要在传输格式和转换方式相对稳定的情况下,满足互联龙8国际pt娱乐官方网站的发展、应用发展以及通信发展的需求来达到全龙8国际pt娱乐官方网站最优。实际上它是要达到一个最优化的龙8国际pt娱乐官方网站络,在几个挑战下达到同时最优。而现实是,我们不可能只为这个应用做互联龙8国际pt娱乐官方网站,或者只为那个应用做互联龙8国际pt娱乐官方网站,当然专龙8国际pt娱乐官方网站是可以做的。但公用互联龙8国际pt娱乐官方网站,对任何应用都要有一个平衡,不能追求极端,这是互联龙8国际pt娱乐官方网站最难的,达到全龙8国际pt娱乐官方网站最优的问题是非常难的。

   在这个情况下,其实互联龙8国际pt娱乐官方网站体系结构还有很多的特点

   第一个很重要的特点,因为互联龙8国际pt娱乐官方网站是从小到大不断发展起来的,所以它的创新、它的路由控制算法的进步是随着互联龙8国际pt娱乐官方网站的发展,从小到大、一点一点做出来的,而不是像我们的3G、4G的技术,研制一代再推广应用,再研制一代再推广应用。之前互联龙8国际pt娱乐官方网站用的是80年代的IPV4协议,一直使用到现在。90年代初期设计了IPV6协议,今天才开始大规模切换。早期核心技术的挑战的解决都是在IPV4上,以后我们核心技术的挑战解决应该在IPV6上。在2005年到2015年这十年当中,国际上也有一些其它的研究路线:互联龙8国际pt娱乐官方网站如此复杂,是不是可以另外想一个办法重新解决互联龙8国际pt娱乐官方网站的重大挑战?但是经过十几年的探索,还没有找到一条新的路径。

   在这种情况下,实际上你可以看到技术的发展,像转发格式IPV4和IPV6这两个没有太大的区别;存储转换方式也是在1983年互联龙8国际pt娱乐官方网站(真正的主联龙8国际pt娱乐官方网站)诞生的时候确定下来的,到90年代初期这个技术之争已经基本结束。90年代以后没有再进行有连接和无连接之争。

   实际上,路由控制的技术是层出不穷的,很多技术都是在这一块,比如现在最时髦的SDN技术,其实是解决路由控制的问题(传输格式没有变,存储转换方式没有变,给特殊的用户以特殊的路径,选择优先路径)。

   互联龙8国际pt娱乐官方网站之父——温顿·瑟夫(Vinton G. Cerf),去年在清华大学演讲时讲到了互联龙8国际pt娱乐官方网站体系结构的POWER(强大的生命力)。他说当初设计互联龙8国际pt娱乐官方网站的时候有这么几个理念

   第一个理念,它不是为任何特殊应用设计的龙8国际pt娱乐官方网站络,只为传输通用的数据包,具体是什么应用它不管。

   第二个理念,它可以运行在任何通讯技术上,这是互联龙8国际pt娱乐官方网站的基因。现在为什么这么多的应用都可以在互联龙8国际pt娱乐官方网站上运行?为什么这么多的通讯手段都可以被互联龙8国际pt娱乐官方网站所使用?就是因为它这两个基因,这是非常重要的。

   第三个理念,互联龙8国际pt娱乐官方网站的创新应该在边缘上而不在龙8国际pt娱乐官方网站络中间。所以,现在我们在龙8国际pt娱乐官方网站络中间想创新、想推翻重来的想法都是要谨慎的,不能随便做这个事。它不会为增加任何新的应用和龙8国际pt娱乐官方网站 而改变龙8国际pt娱乐官方网站络,这是它的理念,龙8国际pt娱乐官方网站络是要稳固的。

   另外,它应该有足够的可扩展性,恰恰是在这一点上,互联龙8国际pt娱乐官方网站没有做得很好。IPV4的时候没有想到现在会这么大,在这点上它必须推翻它的以前的格式重新做一套,这是一个历史上的教训。

   还有一个,为新的协议、新的技术、新的事情是可以开放的,互联龙8国际pt娱乐官方网站上对新的东西都是可以包容的。

   研究互联龙8国际pt娱乐官方网站真正核心技术的唯一组织是IETF(The Internet Engineering Task Force),任何其它的组织对互联龙8国际pt娱乐官方网站的核心技术起不到主要作用。IETF的宗旨是保证互联龙8国际pt娱乐官方网站的平稳发展,它的理事会就叫做IAB(Internet Architecture Board),它的很多领域和工作组都是为体系结构的核心技术龙8国际pt娱乐官方网站 的。目前8000多个互联龙8国际pt娱乐官方网站的标准里面,实际上我们中国人的只占100不到,所以在互联龙8国际pt娱乐官方网站体系结构的核心技术上我们只是一个初学者,我们的差距是非常大的,应该引起大家的充分重视。

   近些年来,其实IPV6下一代互联龙8国际pt娱乐官方网站的发展达到了一个非常高的速度。IETF在去年年底也发布了重要的声明:从去年11月份开始,新的协议标准不要求必须支持IPV4,只要求必须支持IPV6。所以这给了我们一个很大的信号,IPV4会被互联龙8国际pt娱乐官方网站放弃,IPV6才是未来龙8国际pt娱乐官方网站络建设的唯一的协议标准

   中国在前十年有一个非常重要的大的工程——IPV6下一代互联龙8国际pt娱乐官方网站的创新实践,其实也取得了很好的效果,有很多创新的实践,也有很多的技术,通过这个创新实践增强了我们在互联龙8国际pt娱乐官方网站上做贡献的自信心。

   IPV6下一代互联龙8国际pt娱乐官方网站其实给核心技术创新带来了新的机会,这是一个非常重要的结论。

   还有一些新的规划也都做出来了,每年国家都有关于下一代互联龙8国际pt娱乐官方网站IPV6的布局,我们要有很多的思考,有一些经验教训也是需要吸取的。

   11月26日,在世界互联龙8国际pt娱乐官方网站会之前,我们国家公布了《推进互联龙8国际pt娱乐官方网站协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》,这是一个非常重大、非常重要的决策,为中国大规模IPV6的部署吹响了号角。

   最后,以几句话来总结我的发言。互联龙8国际pt娱乐官方网站是龙8国际pt娱乐官方网站络空间的最重要的基础设施,互联龙8国际pt娱乐官方网站体系结构是互联龙8国际pt娱乐官方网站核心技术,IPV6下一代互联龙8国际pt娱乐官方网站为解决互联龙8国际pt娱乐官方网站体系结构技术挑战提供了新的龙8国际pt娱乐官方网站,这是互联龙8国际pt娱乐官方网站核心技术的所在地。最重要的安全问题,说安全问题是最重要的"命门",实际上掌握互联龙8国际pt娱乐官方网站核心技术才能解决这个安全问题"命门"。现在很多做安全的科技人员和技术公司,是基于现在的互联龙8国际pt娱乐官方网站去解决安全问题,实际上就像是治病,体系结构没有变。我们应该更多地花大力气去设计新的安全的互联龙8国际pt娱乐官方网站,在解决这几个挑战的情况下设计出安全的互联龙8国际pt娱乐官方网站,而不只是打补丁,应该增强"体质",建设一个更加安全的互联龙8国际pt娱乐官方网站。大规模发展下一代互联龙8国际pt娱乐官方网站,在互联龙8国际pt娱乐官方网站核心技术创新上给我们带来了历史性的机会,我们不仅要受益于互联龙8国际pt娱乐官方网站,我们更应该贡献于互联龙8国际pt娱乐官方网站,更应该在互联龙8国际pt娱乐官方网站的核心技术上进行创新,这就是我的结论。谢谢大家。


 
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