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借New IP話題談未來網絡技術研究之道

2020年4月11日 19:51  CCTIME飛象網  作 者:項立剛

一花獨放不是春,百花齊放春滿園

不久前,IETF主席向ITU回復了有關New IP的聯絡函。關于未來網絡技術研究,相關的多個標準組織之間一直在進行對話。對于該聯絡函的內容,仁者見仁,智者見智。這里,我想借此機會談一談未來網絡技術研究之道。

百花齊放應該是未來網絡技術研究的基本原則

未來網絡已經提到議事日程,是人類必須面對的一個大技術課題了,我們一定要明白,這不僅是普通的技術問題,它關系了人類的未來。所以我們必須要用開放的心態來看未來網絡技術。

未來網絡技術一直是個關鍵的研究課題,各國政府也都高度關注該領域的發展,并啟動了一系列相關的重大項目和研究計劃。美國2010年啟動了未來互聯網架構(Future Internet Architectures ,FIA)研究計劃,陸續支持了NDN(Named Data Networking)、MobilityFirst、XIA(eXpressive Internet Architecture)等多個項目。2007 年開始,歐盟第七框架計劃(The Seventh Framework Programme,FP7)先后資助了一百多項關于未來網絡研究的項目,重點項目包括4WARD、SAIL等。中日韓等國也紛紛跟進部署未來網絡研究項目,ITU-T、IETF都指定專門工作組開展未來網絡架構和協議發展方向的探索。

對于未來網絡的技術演進路徑,業界沒有統一的看法,我們應該鼓勵百花齊放,百家爭鳴,充分發揮全人類的智慧,助力早日實現智能化全互聯的新世界。

未來網絡技術的創新需要“問題驅動”+ “愿景驅動”

關于未來網絡技術的創新,電信行業和互聯網行業的創新模式不同,一種是“愿景驅動”,定義未來5-10年的應用場景、識別關鍵需求、尋找滿足需求的技術工具。一種是“問題驅動”,基于現有的技術體系持續增強,以解決遇到的新問題。

早期互聯網是一個新生事物,創新模式主要是Internet + X,基于Internet已有的能力創造出新的郵件、瀏覽器等應用,因此主要是應用適配網絡,原有的漸進式創新模式足夠,F在,互聯網和實體經濟逐步深度融合,展望未來的無人駕駛、遠程醫療等,這些行業的需求是很難妥協的,因此創新模式需要“X + Internet”,需要理解X行業的場景和需求,然后開發和增強網絡的能力,更多地需要網絡來適配應用。

因此,面向未來的互聯網需要在“問題驅動”的基礎上,增加“愿景驅動”或者“需求驅動”的創新模式。

很重要的一點,我們應該站在更高的高度來看未來網絡技術,用系統的眼光看未來網絡技術,而不是只看到一個個孤立的技術問題。

“自頂向下”和“自底向上”在技術研究過程中可結合使用

在未來網絡技術的研究和創新中,我們可以采用各種思維模式,可以“自頂向下”,可以“自底向上”,也可以將兩者結合起來,而不是僅采用一種思維,一個思路。

1、“自頂向下”與“替代IP協議”和“形成網絡孤島”沒有必然聯系。

關于自頂向下(Top-down),維基定義 In a top-down approach an overview of the system is formulated, specifying, but not detailing, any first-level subsystems. Each subsystem is then refined in yet greater detail, sometimes in many additional subsystem levels, until the entire specification is reduced to base elements. Top down approach starts with the big picture. It breaks down from there into smaller segments。自頂向下是指根據愿景和需求,對整個系統首先有一個宏觀的設計:應該長成什么樣子,應該由哪些模塊組成,應該具有哪些能力,然后再對各個子模塊進行細節設計。因此,“自頂向下”只是一種思考問題的方法,與“替代IP協議”和“形成網絡孤島”沒有必然聯系。

此外,眾多標準組織也進行了很多“自頂向下”的創新探索。如3GPP采用的就是“自頂向下”原則,SA1討論需求,SA2討論架構,需求架構定下來之后再去各工作組RAN、CT等進行具體協議機制的標準化。IETF在一些重大技術創新中,也在一定程度上運用了“自頂向下”的原則。例如,2001年由IAB/IESG發布的RFC 3177(后被RFC6177取代)指導了IPv6地址空間劃分的邊界,即前64bit用于標識公網前綴與后64bit標識私網地址,該規則一直沿用至今。再以內容中心網絡(ICN,Information-Centric Networking)為例,相對于互聯網當前采用的TCP/IP體系結構,ICN采用自頂向下的方式重新設計了一種革新的網絡體系結構,用以信息為中心的通信方式替換現有的以端為中心的通信方式,且采用信息名稱而非傳統IP地址作為網絡傳輸的標識。IETF給了ICN標準推動空間,已經輸出了6篇 RFC,目前尚有14篇活躍的標準草案。

2,“自底而上”的方法本身也有一定的局限性。

當前IETF協議體系主要采用自底而上(Bottom-up)的模塊化設計思路,每個協議模塊有自己的工作組,各工作組只負責設計和修改特定的協議,這種模式雖然靈活,但也存在以下局限性。

首先,新協議體系設計效率低。每當設計新的協議體系時,必須將協議體系按IETF已有工作組的分工進行明確劃分,然后再到各個工作組分別進行標準化工作。由于沒有統一規劃,各工作組思考問題的角度不一致,需要花費大量時間進行溝通協調,沒有統一牽引的技術討論很容易過于發散,導致協議整體標準化進度過慢。以Segment Routing的標準化為例,協議整體流程機制在SPRING工作組設計,數據面封裝分別在6MAN、MPLS工作組設計,控制面擴展分別在LSR(ISIS、OSPF)、IDR(BGP)、BESS(BGP Overlay)工作組設計,管理面擴展在PCE工作組設計。這種工作方式導致SR標準化進度極慢,例如,RFC 8660和RFC 8667經歷6年漫長的標準化過程之后才成為正式RFC。

其次,各個協議模塊間存在重復冗余工作,IETF各工作組在自己負責的協議模塊中設計哪些功能沒有統一的協調,導致各個協議之間出現大量的重復工作。最典型的是發現功能和報文,幾乎在每個功能子協議中都存在自己的版本。又比如,為了實現二層網絡虛擬化,IETF定義了若干數據面封裝協議,例如EVPN、NVGRE、VxLAN、Geneve等。上述協議實現的功能、攜帶的信息大同小異,但均經歷標準化過程成為了RFC,造成了創新資源的浪費。

研究過程中可以將“自頂向下”和“自底向上”兩種方式相結合,愿景需求指導網絡架構設計,具體協議機制獨立研究設計。片面強調某種創新就是“自頂向下”或“自底向上”中的一種,都是不客觀、不可取的。

國際組織之間需要加強合作,確保合力最大化

移動產業得以快速發展,很大程度上得益于多個國際組織間通力合作為其提供了一個比較好的生態,合力推動了移動通信系統的研究、開發、實現和部署。以5G為例,ITU負責IMT系統的無線系統方面的全部工作,包括定義IMT 2020的需求和架構,具體標準則在第三代合作伙伴計劃 (3GPP)完成;全球移動通信系統協會GSMA,作為全球移動通信領域的行業組織,推動了5G的產業化進程。

任何創新技術(包含New IP)在起步階段都應該被“寬容”以待,允許其充分地被討論,聽取各方專家們的建議、吸收多方面的意見,以便全面地考慮業務場景、技術需求、商業前景。技術研究工作告一段落后,除了需要推進具體協議標準的制定,還需要在多個平臺進行架構定義及產業化推進。如今,互聯網標準組織主要包括國際標準化組織ISO、國際電工委員會IEC、國際電信聯盟ITU、互聯網工程任務組IETF、萬維網聯盟W3C、歐洲電信標準化協會ETSI等。針對技術創新,不同的組織可根據自身的積累進行不同維度的探索,聚焦局部而忽視其他部分、禁止全面探索的工作方式是不可取的,國際組織之間需要充分對話加強協作,確保合力最大化,實現共贏。

技術的發展,必須以開放的眼光,融合全世界科學家和工程師的智慧,形成共同推進的力量。一花獨放不是春,百花齊放春滿園。

編 輯:王洪艷
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