未来网络技术发展趋势与展望

　　互联网已走过了40多年的历史，在近20年里得到了前所未有的大发展。回顾历史，互联网是应需而生的，之后越来越为大众所知，身上承担的任务也越来越多。随之而来的安全问题、服务质量的问题等在不断更新、改进。现在又面临新需求的挑战，那就是互联网与实体经济相融合，像工业互联网、能源互联网、车联网……在这样的情况下，我们的传统互联网应该如何满足新需求成了摆在我们面前的现实问题。

　　互联网正面临严峻挑战

　　目前互联网已经取得了巨大的成功，但在当前技术不断演进的时代，互联网也正面临着严峻的挑战。归纳起来，有三个主要的问题。

　　首先，由于传统网络架构不够灵活，不能适应不断涌现的新业务需求，网络可持续发展的问题日益严峻，服务质量难以保证，产业价值链难以为继。具体而言，传统互联网当前正面临OTT业务的挑战，一方面，OTT业务爆炸式发展使得运营商骨干网的扩容缺乏有效的商业模式支撑，无人愿无偿承担OTT&业务的基础网络建设；而另一方面，没有完善的基础网络支撑，与之相关的OTT业务服务质量也难以保障，OTT业务也将失去明天。对于互联网服务提供商而言，他们正期待着更好的网络服务质量。

　　其次，互联网流量飞速增长，信息冗余传输严重，网络难以适应未来信息海量增长的需求。当前，以移动互联网为代表的全球IP流量高速增长，将会给电信运营商网络基础设施带来巨大压力及挑战。这使得运营商不得不持续增加投入进行频繁的网络扩容。但与此同时，现有网络存在问题也依旧严重，如：跨ISP延迟严重，80%的网络都处于非健康状态。

　　而据全球最大的CDN服务商Akamai所发布的互联网报告显示：我国宽带网络在全球排名为75位。

　　最后，互联网与实体经济深度融合是发展的必然趋势，信息网络和传统行业深度融合发展具有巨大空间。

　　但现阶段信息网络在实时性、安全性、灵活性等方面仍旧满足不了应用需求。目前，美国及日本均已在工业互联网、能源互联网等方面进行了积极地探索。而车联网及一系列“互联网+”产业也将对网络传输速度等提出更高的要求，未来网络能否满足日益提升的需求，正成为当前互联网面临的巨大挑战。

　　以SCN应对当前网络及SDN挑战

　　面对以上挑战，SDN从几年前的概念炒作，已发展到如今得到越来越多认同的阶段，它将复杂的互联网结构变得简单。但与此同时，SDN目前也同样面临一系列挑战。

　　譬如SDN在面向大网的性能扩展问题、控制器的健壮性、分布式控制平面设计等问题；SDN的芯片在流表容量、流表学习速度、流表转发速率、转发时延等方面所存在的问题；以及SDN在协议演进、控制器多样化、多种南向协议的统一抽象以及安全性问题等方面，仍旧是当前SDN所面临的挑战。

　　鉴于上述问题，我们期盼简单、开放、可扩展、安全、可靠、融合以及高效、灵活调控的网络及信息资源服务。这种融合不仅是多种技术的融合，而且要与传统互联网融合，如果不能跟传统互联网很好地结合，再好的技术也没有生命力。高效、灵活调控的网络资源也是很关键的，它不仅包括网络资源还包括信息内容的资源。SDN只强调了网络的资源，没有提出在信息内容资源方面如何调控、管理。而如果要构建一个系统的网络或者说一个全面的解决方案，必须要高效灵活地调控上述两种资源。

　　交通运输体系差异化运输给了我们启示，普通公路不收费，高速公路收费，普通列车低收费，高铁高收费，航空提供差异化服务高收费。用户可以根据需求，选择不同交通运输方式，并支付不同费用。

　　目前互联网不按照流量收费，类似于普通公路不收费，都保证不了服务质量。我们可以借鉴交通系统这种差异化的按需提供服务的理念，提出灵活的差异化的网络服务，即服务定制网络（Service Customized Network，SCN）的架构。

　　服务定制网络的特点在于：

　　一是其具有革命性网络架构目标、演进式技术部署。其既可以解决现网所面临的如OTT&业务冲击网络架构不灵活等弊端，又符合未来网络发展趋势。

　　二是SCN将为网络运营商和内容提供商构建具有差异性服务能力的网络。从而构建不同服务等级的虚拟网络，缓解OTT等业务的冲击。

　　三是SCN基于内容感知技术，能够针对全网信息进行智能调度、分配，从而实现信息贴近用户部署，降低信息冗余传输。

　　最后，SCN基于大数据的智能数据挖掘与分析，双向感知、闭环反馈，可以为全网内容资源和网络资源的智能调度提供支撑。

　　现在，SCN核心技术在于智能资源调度与管控平台，而目前该系统部分成果已经在电信运营商、CCTV广电系统、行业专网中得到实际应用与验证。

　　SCN的核心技术之一是软件定义的可编程路由交换系统，支持灵活可编程性，支持IP和非IP的各种类型数据包，能实现资源的灵活配置和协议的可编程定制。在虚拟化与隔离性上，能够在一台物理设备上实现多个不同网络体系结构的路由器实例并行运行，互不影响。还能在数据包处理能力上达到与商用路由器相同的水平。

　　其次是智能资源调度与管控平台，自主研制网络虚拟化平台支持多种异构控制器高效并行实验，冲突检测机制，带宽/流表隔离；三维资源管控平台支持对网络、计算、存储三维资源的智能调度管控与融合；基于云架构的内容智能调度与分发支持内容的安全存储，业务无缝迁移与数据高效分发。

　　然后是基于大数据的网络测量感知分析，提高本地服务器与本地节点部署内容的有效性，减少跨网流量，节约带宽成本。

　　SCN系统部署方案基于软件定义网络技术，解决网络复杂及扩展性问题。将网络资源、信息内容资源智能调度作为一种基本能力，对外开放。基于大数据的智能数据挖掘与分析，双向感知，闭环反馈，为全网内容资源和网络资源的智能调度提供支撑。差异化资源管控能力，包括存储能力分配、缓存策略、转发策略、资源预留策略等。

　　未来网络与实体经济结合，将有巨大的市场前景，但需要在新的互联网体系架构方面不断探索，形成共识。而服务定制网络将为用户提供定制化、差异化的服务，将成为网络发展的一个重要趋势。未来网络发展还面临诸多挑战，国内外研究力量要共同努力，不断完善方案，协同创新。

　　（以上内容系根据刘韵洁院士在在“2015全球未来网络暨SDN技术大会”上的演讲整理而成）

　　中国工程院院士 刘韵洁

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