Page 24 - 网络电信2020年8月刊下
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面向智能工业物联的灵活地址可信协议架构


            陈哲，蒋胜，王闯
            华为技术有限公司
                                                                     摘要：IP网络在过去50年里取得了瞩目成绩，已经成为人
                                                                 们生产和生活过程中不可或缺的一部分。然而，随着互联网的
                                                                 广泛应用，IP协议体系的一些原始设计缺陷也日益暴露，难以
                                                                 满足未来网络的发展需求。讨论了面向2030年的互联网业务场
                                                                 景和关键技术挑战，提出了面向智能工业物联的灵活地址可信
                                                                 协议架构。新协议架构在传统IP协议全球可达、高生存性的基
                                                                 础之上，构建万物万网互联、确定性服务、内生安全可信、高
                                                                 通量传输和用户可定义等新能力，并基于这些新能力使能更多
                                                                 新型网络业务。
                                                                     关键词：灵活地址；协议架构；万物万网互联；确定性服
                                                                 务；内生安全可信；高通量传输；用户可定义



                一、引言                                             和地区一直在努力探索数据通信的下一代技术。然而，这些努
                现有的IP技术始于1969年，过去50年在全世界的部署与                     力始终没有改变TCP/IP技术的内核，其本身的固有缺陷一直没
            实践取得了巨大的成功。随着IP技术的不断演进，其上承载                          有得到解决。
            的应用越来越丰富，邮件、云计算、社交网络、在线购物、                               在继承现有IP能力的基础上，本文提出面向智能工业物
            电子银行、视频直播等应用正在深刻影响着人们的学习、工                           联的灵活地址可信协议架构——NewIP，NewIP基于未来愿景，
            作与生活。近年来，AR/VR（augmented  reality/virtual            展开一系列前瞻性技术研究，旨在面向以未来智能机器通信为
            reality）、远程医疗、工业互联网、车联网等新应用已悄然而                      主的全行业互联网和工业互联网需求，提供可承诺确定性低时
            至，全息通信、意识通信、空天地一体化通信等新应用在不久                          延、兼顾安全与隐私、万物万网互联等新业务能力的网络技术
            的将来也将“揭开神秘的面纱”，人们正在快速进入一个万物                          及协议   [4-5] 。NewIP系统性地从以下5个方面系统性地提升网络能
            感知、万物互联的智能世界。                                        力，推动网络协议体系技术持续向前演进。
                传 统 I P 网 络 符 合 沙 漏 型 瘦 腰 结 构 ， 以 “ 简 单 ” “ 高        （1）NewIP研究灵活可变长的地址体系，并在网络中提供
            效”“尽力而为”的设计思想实现全球可达和高生存性。然                           多样化路由寻址能力，以缓解传统IP网络定长地址及单一拓扑
            而，面向新型网络业务，这种原始设计思路正在面临越来越                           寻址模式导致的问题。这种灵活多样化编址、路由体系能够通
            严峻的挑战。随着大量的智能机器接入网络，“面向机器的通                          过短地址编址满足IoT设备低功耗诉求，通过地理位置路由匹配
            信”将产生许多新型网络连接需求。网络服务对象和服务模式                          卫星网络高动态性的特征，基于服务路由在边缘计算场景实现
            的转变使“大带宽等于高质量”的假设不再普遍适用，信息在                          更加极致的服务获取体验。灵活多样化的地址使NewIP同时适用
            网络中传输的准时性和网络层的确定性成为了未来网络关键需                          于多种异构网络场景，从而实现万物万网互联。
            求之一。与此同时，机器对于信息的处理效率、时长和连续性                              （2）NewIP在传统IP网络统计复用基础之上，在当前“尽
            等方面的要求将远超人类，未来网络在总传输通量和超大数据                          力而为”服务模式之外，尝试增加确定性转发模式。在网络层
            瞬时传输能力的上限亟需提升。超低功耗的传感器等更为多样                          提供端到端的确定性服务能力，保障特定业务流传输的确定性
            的异构设备、超高速移动的卫星联网等更为多样的异构网络逐                          低时延和抖动，从而满足未来智能制造、远程医疗、自动驾驶
            步促成“万物、万网互联”的态势，网络协议体系需要匹配复                          等众多对网络服务质量保障有严苛要求的应用。
            杂异构化的特征。以全息全觉通信为代表的未来媒体通信形式                              （3）IP网络设计之初的七大设计原则不包括安全因素，当
            通过多信息源、多维感官数据的同步传输保证服务体验，超高                          前IP网络存在地址易伪造、隐私易暴露、信任模型脆弱、易受
            吞吐、多路并发、精准协同等势必成为未来媒体应用的普遍需                          分布式拒绝服务攻击等问题。NewIP分析和研究具有内生安全机
            求 [1-3] 。                                            制的网络架构，最大化地保护用户隐私，构建坚实的分布式可
                在技术发展历史中，包括美国、欧洲、中国在内的多                          信基础，打造安全可信的网络，满足对隐私保护的要求以及全
            个国家和地区都设立有众多关于未来网络架构的研究项目。                           行业互联对安全可信的需求。
            它们从不同的思路出发，探讨并研究未来网络架构与协议体                               （4）NewIP研究新传输层架构，通过并发多路传输、网
            系，或连续演进、或彻底变革。从1996年美国提出NGI（Next                     络编码和跨层协同机制缓解当前传输协议带宽利用率不足、无
            Generation  Internet）、Internet2计划，到2007年欧盟发起         法感知应用需求和网络状态等问题。面向未来全息全觉通信、
            第七框架（7th  Framework  Programme，FP7）计划，各个国家           AI视频处理等新型应用，实现业务流的超高通量、超大数据突


                                                       网络电信 二零二零年八月                                            45
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