借New IP话题谈未来网络技术研究之道

2021-08-23 19:17

  不久前,IETF主席向ITU回复了有关New IP的联络函。关于未来网络技术研究,相关的多个标准组织之间一直在进行对话。对于该联络函的内容,仁者见仁,智者见智。这里,我想借此机会谈一谈未来网络技术研究之道。

  未来网络已经提到议事日程,是人类必须面对的一个大技术课题了,我们一定要明白,这不仅是普通的技术问题,它关系了人类的未来。所以我们必须要用开放的心态来看未来网络技术。

  未来网络技术一直是个关键的研究课题,各国政府也都高度关注该领域的发展,并启动了一系列相关的重大项目和研究计划。美国2010年启动了未来互联网架构(Future Internet Architectures ,FIA)研究计划,陆续支持了NDN(Named Data Networking)、MobilityFirst、XIA(eXpressive Internet Architecture)等多个项目。2007 年开始,欧盟第七框架计划(The Seventh Framework Programme,FP7)先后资助了一百多项关于未来网络研究的项目,重点项目包括4WARD、SAIL等。中日韩等国也纷纷跟进部署未来网络研究项目,ITU-T、IETF都指定专门工作组开展未来网络架构和协议发展方向的探索。

  对于未来网络的技术演进路径,业界没有统一的看法,我们应该鼓励百花齐放,百家争鸣,充分发挥全人类的智慧,助力早日实现智能化全互联的新世界。

  关于未来网络技术的创新,电信行业和互联网行业的创新模式不同,一种是“愿景驱动”,定义未来5-10年的应用场景、识别关键需求、寻找满足需求的技术工具。一种是“问题驱动”,基于现有的技术体系持续增强,以解决遇到的新问题。

  早期互联网是一个新生事物,创新模式主要是Internet + X,基于Internet已有的能力创造出新的邮件、浏览器等应用,因此主要是应用适配网络,原有的渐进式创新模式足够。现在,互联网和实体经济逐步深度融合,展望未来的无人驾驶、远程医疗等,这些行业的需求是很难妥协的,因此创新模式需要“X + Internet”,需要理解X行业的场景和需求,然后开发和增强网络的能力,更多地需要网络来适配应用。

  因此,面向未来的互联网需要在“问题驱动”的基础上,增加“愿景驱动”或者“需求驱动”的创新模式。

  很重要的一点,我们应该站在更高的高度来看未来网络技术,用系统的眼光看未来网络技术,而不是只看到一个个孤立的技术问题。

  在未来网络技术的研究和创新中,我们可以采用各种思维模式,可以“自顶向下”,可以“自底向上”,也可以将两者结合起来,而不是仅采用一种思维,一个思路。

  此外,众多标准组织也进行了很多“自顶向下”的创新探索。如3GPP采用的就是“自顶向下”原则,SA1讨论需求,SA2讨论架构,需求架构定下来之后再去各工作组RAN、CT等进行具体协议机制的标准化。IETF在一些重大技术创新中,也在一定程度上运用了“自顶向下”的原则。例如,2001年由IAB/IESG发布的RFC 3177(后被RFC6177取代)指导了IPv6地址空间划分的边界,即前64bit用于标识公网前缀与后64bit标识私网地址,该规则一直沿用至今。再以内容中心网络(ICN,Information-Centric Networking)为例,相对于互联网当前采用的TCP/IP体系结构,ICN采用自顶向下的方式重新设计了一种革新的网络体系结构,用以信息为中心的通信方式替换现有的以端为中心的通信方式,且采用信息名称而非传统IP地址作为网络传输的标识。IETF给了ICN标准推动空间,已经输出了6篇 RFC,目前尚有14篇活跃的标准草案。

  2,“自底而上”的方法本身也有一定的局限性。当前IETF协议体系主要采用自底而上(Bottom-up)的模块化设计思路,每个协议模块有自己的工作组,各工作组只负责设计和修改特定的协议,这种模式虽然灵活,但也存在以下局限性。

  首先,新协议体系设计效率低。每当设计新的协议体系时,必须将协议体系按IETF已有工作组的分工进行明确划分,然后再到各个工作组分别进行标准化工作。由于没有统一规划,各工作组思考问题的角度不一致,需要花费大量时间进行沟通协调,没有统一牵引的技术讨论很容易过于发散,导致协议整体标准化进度过慢。以Segment Routing的标准化为例,协议整体流程机制在SPRING工作组设计,数据面封装分别在6MAN、MPLS工作组设计,控制面扩展分别在LSR(ISIS、OSPF)、IDR(BGP)、BESS(BGP Overlay)工作组设计,管理面扩展在PCE工作组设计。这种工作方式导致SR标准化进度极慢,例如,RFC 8660和RFC 8667经历6年漫长的标准化过程之后才成为正式RFC。

  其次,各个协议模块间存在重复冗余工作,IETF各工作组在自己负责的协议模块中设计哪些功能没有统一的协调,导致各个协议之间出现大量的重复工作。最典型的是发现功能和报文,几乎在每个功能子协议中都存在自己的版本。又比如,为了实现二层网络虚拟化,IETF定义了若干数据面封装协议,例如EVPN、NVGRE、VxLAN、Geneve等。上述协议实现的功能、携带的信息大同小异,但均经历标准化过程成为了RFC,造成了创新资源的浪费。

  研究过程中可以将“自顶向下”和“自底向上”两种方式相结合,愿景需求指导网络架构设计,具体协议机制独立研究设计。片面强调某种创新就是“自顶向下”或“自底向上”中的一种,都是不客观、不可取的。

  移动产业得以快速发展,很大程度上得益于多个国际组织间通力合作为其提供了一个比较好的生态,合力推动了移动通信系统的研究、开发、实现和部署。以5G为例,ITU负责IMT系统的无线系统方面的全部工作,包括定义IMT 2020的需求和架构,具体标准则在第三代合作伙伴计划 (3GPP)完成;全球移动通信系统协会GSMA,作为全球移动通信领域的行业组织,推动了5G的产业化进程。

  任何创新技术(包含New IP)在起步阶段都应该被“宽容”以待,允许其充分地被讨论,听取各方专家们的建议、吸收多方面的意见,以便全面地考虑业务场景、技术需求、商业前景。技术研究工作告一段落后,除了需要推进具体协议标准的制定,还需要在多个平台进行架构定义及产业化推进。如今,互联网标准组织主要包括国际标准化组织ISO、国际电工委员会IEC、国际电信联盟ITU、互联网工程任务组IETF、万维网联盟W3C、欧洲电信标准化协会ETSI等。针对技术创新,不同的组织可根据自身的积累进行不同维度的探索,聚焦局部而忽视其他部分、禁止全面探索的工作方式是不可取的,国际组织之间需要充分对话加强协作,确保合力最大化,实现共赢。

  技术的发展,必须以开放的眼光,融合全世界科学家和工程师的智慧,形成共同推进的力量。一花独放不是春,百花齐放春满园。