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1
中国下一代互联网的研究及CNGI项目
邬贺铨
中国工程院
2010.03.09
2
中国下一代互联网的研究及CNGI项目
互联网的演进
互联网的挑战
互联网的未来
CNGI项目介绍
3
互联网的演进
4
0101010101
010101
@@
1969
1969
APARNET
Commissioned
1970
Unix developed
at Bell Lab
1977
April II
1973
“Alto” PC at
Xerox PARC with
mouse, Ethernet &
GUI
1977
Microsoft
Founded
1980
IBM selected
MS DOS 1985
Windows 1.0
2009
2005
Web 2.0, 80M
websites
1990
CERN Creates
WWW
1979
Cell phone tested in
Japan & Chicago
1983
Creation of
Global Internet 1993
Intel Pentium 2002
AMD64
1971
Intel 8080
1st Single Chip
Microprocessor
1993
NCSA Mosaic
1994
10K websites on
WWW
1995
Windows 95
Internet的40年
1969年10月29日美国UCLA的一台电脑与一研究所的另一台电脑进行了“对话”，这是互联网发出的第一声。
5
互联网的应用已超越初衷
互联网设计之初只考虑支持尽力而为的数据业务，现在
的互联网应用已无所不包
进入实时业务领域----VOIP
进入流媒体业务领域---- IPTV
进入无线业务领域----Mobile IP
从C/S模式到P2P----BT、Skype
进入物联网应用----连接传感器
Internet 的发展－－传输技术从窄带到宽带
第一代传输系统
模拟，频分复用
50~80年代
4380路
下一代传输系统
光联网
Optical Burst
Switching ?
Optical Packet Switching?
第二代传输系统
数字，时分复用
1985~1995年
2.5Gb/s 3万路
第三代传输系统
数字，波分复用
1995～2008年
1.6Tb/s 2000万路
DWDM
OFDM
PDM
QPSK
coherent
detection
第四代传输系统
数字，多域复用
2008～
16Tb/s 2亿路
通信传输能力十年千倍
中国的网民90.1％使用宽带接入
7
Internet 的发展－－从低速到高速接入
1960 1970 1980 1990 2000 2010
theory
universityprototypes
production usein research
commercialearly residential
broadbandhome
emailftp
DNSRIPUDPTCP
SMTPSNMPfinger
ATMBGP, OSPF
MboneIPsecHTTPHTMLRTP
100 kb/s 1 Mb/s 10 Mb/s
XMLOWLSIP
Jabber
100 Mb/s 1 Gb/sportspeeds
Internetprotocols
queuingarchitecture
routingcong. control
DQDB, ATMQoSVoD
p2pad-hocsensor
8
Internet的发展－－从客户/服务器到P2P体系
网络嵌入存储、P2P文件共享、内容分配网络、可扩展的目标定位、可扩展的事件传播
9
Internet的发展－－从注重传送到注重应用
IP
Kazaa VoIP Mail News Video Audio IM U Tube
Applications
TCP SIP UDP RTP
Transport protocols
Ethernet 802.11 SatelliteOpticalPower lines BluetoothATMIP on
everything
HTTP
Modified John Doyle Slide
Everything
on WEB
Internet的发展－－从浏览到交互及智能服务
Service-Oriented Technical
SOA development tools
BPM solutions
WOA Web services kits
mashup tools
AJAX
RSS, Atom, RDF
Social Software
wikis
Blogs, Podcast
collaboration
social info aggregation(tagging, ranking, voting)
messaging
office productivityfeed management
Listings
vertical SaaS
media
search
P2P
back-office SaaS
Web2.0 Spectrum
Source: http://web2.wsj2.com, complied by FIND/, 2006
10
即时通信、RSS、播客、维基百科、社交网络、博客
从Web1.0到Web2.0:由消费到参与、下载到上传，由浏览到分享！
Web浏览
Web 2.0
00’~10’ 即时通信 社交网络 SaaS
维基百科 博客 微博
RSS RDF
OpenID ATOM AJAX
OWL SPARQL
Office 2.0
Web 1.0
连接信息
连接社会
Web 4.0
20’~30’
WWW
语义Web
Web OS
80’~90’
Windows
PC时代桌面
Email、FTP
文件系统
BBS SQLGopher
90’~00’
VR
文件服务器
数据库
群件
HTML HTTP
SOAP XML Java
P2P Flash Javascript
Web浏览
关键词搜索
查号门户
Web 3.010’~20’
语义搜索 语义数据库
Widgets Mashup
分布搜索 智能个人代理
Source：Radar Networks & Nova Spivack
2007, www.radarnetworks.com
Internet的发展－－从网络共享到资源共享
DOS
GUI
Web
Cloud
以计算机为中心
Windows
成为PC平台
以软件为中心
以服务为中心
网络时代
PC 时代
云计算时代
支撑下一代IDC的宽带网络
防火墙
虚拟化存储
负载均衡平台API
虚拟化网络 虚拟化服务器
云计算平台
数据中心即服务弹性计算
弹性软件租用 弹性数据中心
云存储
灾备
DaaS API
平台即服务数据库即服务 Cache即服务
PaaS营运支撑平台
软件即服务
以用户为中心
？
云计算是一种资源交付和使用模式，指通过网络获得应用所需的硬件、平台、软件
11
SaaS－软件提供者将应用
许可给用户作为按需使用的一种软件部署模型。
PaaS－提供一整套基于Internet的，从开发，测
试，部署，运营到维护的全方位的集成环境
IaaS--- 让计算资
源也像用电那样的服务能力
云计算
网络共享
信息共享
资源共享
12
IPv4
1969 1999 2005
IP E
vo
lutio
n
100m
NCP
1983 2010
Internet的发展－－从固定互联网到移动互联网
移动互联网
% 上网时间 Internet Music E－Mail
智能手机 12.1% 11.9% 10.4%
全部手机 2.4% 2.5% 2.8%
移动互联网相对固定互联网具
有实时性、交互性、低成本、个性化和位置感知能力
截至2009年12月底，中国内地手机网民规模2.33亿，占网民总数的60.8%
Internet的发展－－从移动数据到移动流媒体
宽带多媒体、分组交换
高速移动100Mbps,
低速约1GbpsTACS
AMPS
1980 1990 2000 2010
模拟、电路交换
数字、电路交换
宽带、分组交换
话音
数据率与频谱效率
数据
GSM
CDMA增强型
演进型
流媒体
WCDMA
CDMA-2000
TD-SCDMA
<100Mbps
< 2Mbps<200kbps
OFDMA
频分多址FDMA
时分多址TDMA
码分多址CDMA
正交频分多址OFDMA
十年一代！移动通信峰值速率平均每年加倍！
f
t
f
t
f
t
f
t
13
Internet 的发展－－从连接人到连接物
14
Browser
...
Internet
People connected
eCommerce
eBusiness
Online banking
eLearning
eGovernment
Video on demand
Communities
Online office…..
Internet of Services
Services connected
Location of objects
Object tracking
Sensing the world
Ambient intelligence
Virtual world
Object discovery…..
Internet of Things
Objects connected
Ap
pli
cati
on
s on
the
Inte
rnet
1998
Time
2006
The Future of the Internet : ‘Internet of Things’ subgroup, Bled, April, 2008
Internet的发展－－从传送到面向分析处理的应用
每一物件均可寻址
每一物件均可控制
每一物件均可通信
“智慧地球”与“感知中国”
物联网 Internet
of Things
泛在化的传感器及网络
异构性的互联网基础设施
普适性的数据分析与服务
更透彻的感知－－利用任何可以随时随地感知、测量、捕获和传递信息的设备、系统或流程，便于立即采取应对措施和进行长期规划。
更全面的互联互通－－将个人电子设备、组织和政府信息系统中储存的信息交互和共享，从而对环境和业务状况进行实时监控。
更深入的智能化－－ 使用数据
挖掘和分析工具、科学模型和功能强大的运算系统处理复杂的数据分析、汇总和计算，整合和分析海量的跨地域、跨行业的信息，以更好地支持决策和行动。
“智慧地球”是IBM对运用信息技术构建新的世界运行模型的愿景。
“感知中国”是对物联网在中国泛在应用效果的概括。
15
Internet的发展－－从电信服务到泛在服务
90 ’年代
公众互联网
WEB
IPv4
WWW浏览平台
拨号接入
商业网
有线、无线
数据、话音
电信业务
70’年代
ARPARNET
TCP/IP
NCP
联系平台
拨号接入
研究网
有线
数据（Email, FTP）
网络业务
00 ’年代
全球互联网
P2P/Web2.0
IPv6
宽带
WWW交互平台
数据、话音、视频
媒体业务
商业网
永远在线
10 ’年代
下一代互联网
泛在网
IPv6
Cyber-Physical
System
永远在线
物联业务
数据、话音、视频、M2M
移动、宽带
WWW工作平台
连接终端
连接人
连接服务
连接物件
Internet的发展－－从物联网到泛在网
传感网 物联网 泛在网
定义 终端 基础网络 通信对象 标准化组织
传感网 实现传感器的互联和信息的收集 传感器 物对物 ISO/IEC
物联网 将各种信息传感设备如RFID、红外感应器、GPS、激光扫描器等与互联网结合，实现对所有物品的智能化识别与管理
传感器、RFID、二维码、内置移动通信的各种模块
一个或多个基础网络
物对物、物对人
IEEE、ETSI、EPCGlobal、
泛在网 通过网络的泛在互联，实现物与物、物与人、人与人之间按需的的信息获取、传递、储存、认知、分析、使用等服务，强调人机自然交互、异构网络融合和智能应用。
传感器、RFID、二维码、内置移动通信的各种模块、手机、上网卡等
所有的网络 物对物、物对人、人对人
ITU、3GPP、GSMA、OMA
泛在网不是互联网的下一代，而是互联网应用的拓展
泛在网（Ubiquitous Networking）的定义
在预订的服务的情况下，个人和/或设备无论何时、何地、何种方
式以最少的技术限制接入到服务和通信的能力
[ITU-T Recommendation Y.2002 (Y.NGN-UbiNet), Overview of ubiquitous
networking and of its support in NGN]
18
PC
Person-to-Person
Communication
Person-to-Object
Communication
Person-to-Object
Communication
Object-to-Object
Communication
PDA
Wearable PC
Mobile
Phone
Home Electronics
VehicleRFID tag
Sensors
TV
Smart
Card Telematics,
Navigation
Device
Ubiquitous Networking
Data, Resource,
Web/Application
Server, Content
Medical
Device
Camera
Persons
with
Attached
Devices
Objects (Remote
Monitoring and
Information
Devices, Contents)
Home server,
gateway
NGN capabilities
for ubiquitous
networking
NGN
19
互联网的挑战
1998年Google只有2600万页搜索结果，现在是 1万亿页
目前全球每天有2100亿件emails，其中73% 是垃圾邮件
Flickr每天上传370万图片
2008年用户产生内容 (例如 YouTube)的媒体流达到 730亿件
Facebook 和 MySpace each 都有超过1千万用户 (其中3/4 是90’后)
2008年发出1.3 万亿条 SMS（中国近7000亿条，占全球53.8％，同比增18.2％）
互联网流量继续高速增长
来源：Per Blixt，European
Commission，The European
approach of FIRE, July,2009；
Cisco Visual Networking Index, 2007–2012 (June 2008)
Source: http://www.jpix.ad.jp/jp/techncal/traffic.html
日本互联网干线流量十年增加1000倍 !
Capacity in 2020
◇Switching: T bps→P bps
◇Link for core: 10 Gbps→10 Tbps
◇Access : 10 Mbps→10 Gbps×1
US
Internet
backbone
in 2000
YouTube
in 2008
×1
North American
Internet Video
×8in
2007
Global
Internet
Video
×30
in 2012
×390
in 2007
44.4%
25.3% 18.5% 6.2%
3.5%
1.1%0.7%
Others: 11.5%
P2P traffic
Internet video to PC
Web, email, data IPTV
gaming
VoIP
Video
total:5.3 EB*
US in 2008
20
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
Web Video Web Music Web Game
按照2009年底的统计, 我国互联网用户中83.5% 和 62.6% 分别在线下载音
乐和视频节目，68.9％使用网络游戏。
Source: www.cnnic.net.cn; www.pewinternet.org;
China
U.S
网民中使用流媒体的比例
To watch and listen
on line
75% of users watch online video (YouTube = 27% of internet traffic)
21
22
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
96' 97' 98' 99' 00' 01' 02' 03' 04' 05' 06' 07' 08'
全球和中国固定电话普及率开始下降
全球互联网普及率已赶上固定电话普及率
中国固定电话普及率远高于全球
中国互联网普及率开始超过全球
中国移动电话普及率接近全球
世界和中国的电信普及率
%
China InternetWorld Internet
China’s
Mobile
China’s Fixed
World
Mobile
World Fixed
For statistical purposes, China figures do not include SAR Hong Kong, Macao and Taiwan.
中国的互联网用户数还有很大的发展空间
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
Dec
97
Jun
99
Dec
00
Jun
02
Dec
03
Jun
05
Dec
06
Jun,
08
Dec,
09
中国互联网国际干线带宽
中国互联网国际干线的带宽从1997年末的18.64Mb/s发展到2009年的866Gb/s，十年增长了1.68万倍，年均增加249％。这一数字比同期互联网用户的年均增长率106％高一倍多。
中国的电信运营商互联网国内干线带宽几乎每年翻番。
(Mb/s) 中国内地每个网民可用的国际带宽2009年底为2.25kbps ，而2007年底香港为24.5kbps.
23
24
互联网的应用已超越初衷
互联网设计之初只考虑支持尽力而为的数据业务，现在
的互联网应用已无所不包
进入实时业务领域----VOIP
进入流媒体业务领域---- IPTV
进入无线业务领域----Mobile IP
从C/S模式到P2P----BT、Skype
进入物联网应用----连接传感器
互联网发展面临的挑战
可扩展性的挑战
－－传送能力的可扩展性、路由器容量的可扩展性、路由器组网的可扩
展性
可用资源的挑战
－－IP地址资源、频谱资源
节能环保的挑战
可管理性的挑战
－－内容管理、QOS、管理体制、商业模式
安全性的挑战
互联网演进体系的挑战
25
可扩展性的挑战---传送能力
传送能力的可扩展性：尽管综合利用OFDM、PDM、
DWDM等多种调制方式和多电平线路编码以及相干检测等
光传输技术在实验室可达到单根光纤传输25.6Tbps（160
波×160Gbps），但在长距离传输时的色散补偿和非线性
管理仍然困难，离实用仍然较远。
光交换的可实用性：由于没有合适的光存储器件，用光分
组交换取代路由器还可望不可及，光突发交换也有颗粒性
的不足，总之，目前还没有理想的光交换设备。
26
可扩展性的挑战---BGP 路由表的增长
http://bgp.potaroo.net/Report last updated at Mon, 8 Mar 2010 02:12:33 GMT
27
@ 路由器容量的可扩展性：据称目前已研制出
数十Tbps量级的超大容量的路由器，但由于可
靠性和功耗原因，何时能实用尚难以估计。
@ 路由器组网的可扩展性：路由器数量的增加
面临网络扁平化与路由收敛的两难选择。
可用资源的挑战－－IP地址问题
中国目前分到的IPv4地址数为
2.32亿，互联网用户平均只有0.6
个IPv4地址，还未考虑目前使用
私有地址的移动互联网用户
宽带上网的永远在线特性将需要
更多的IP地址，泛在网的应用也
将消耗大量IP地址，
IPv6海量的地址数对路由器
的选路协议是严峻挑战，解
决地址可扩展性后又面临选
路的可扩展性问题。
Projected IANA Unallocated Address Pool Exhaustion: 20-May-2011
Projected RIR Unallocated Address Pool Exhaustion: 20-Sep-2012
http://www.potaroo.net/tools/ipv4/index.html as
of 23 March 200928
IPv4地址将在2012
年耗尽，转向IPv6
地址势在必行
可用资源的挑战－－频谱问题
中国的城市对移动频谱的需求（Mobile subscriber density and traffic
situation in CBD of cities of China in 2005）:
108 10890 90
48 48
0
50
100
150
200
indoor up indoor down walking up walkingdown
in car up in car down
voice packet data switch data multimedia interactive multimedia
Average Accumulate call duration in busy hour per customer in CBD (s)
Density indoor walking in car Total
(Number of Subscriber/km²) 68800 48000 900 117700
U/D Frequency band req. GSM 4.45/6.23 24.72/27.99 1.94/1.94 31.11/36.16
(MHz) 3G 1.42/2.81 5.3/9.07 0.64/1.6 7.36/13.48
Penetration Rate: 70%
Source:China mobile web site
radii of the cells (m) 50 300 600
上海日常用户密度14
万/km²,
徐家汇区忙时话务为650Er/
km²,车展时为5400Er
/km²
29
节能环保的挑战
ICT产业已经成为全球第5大耗能产业，ICT设备的CO2排放占全球2％
～2.5％（其中电信约占1/4，固网与移动是3：2），与全球航空运输
业相当。尽管相对于ICT对全球GDP的贡献7％还不算大，但今后几年
ICT能耗将年增5％。
2008 Google的云计算数据中心位于OREGON水电站附近，每天的耗
电与日内瓦市相当。
宽带化驱动绿色节能通信产品开发和对网络体系的优化。
2008年思科公司的大容量路由器CRS-1 容量为1.2Tb/s 功耗15kW
920Tb/s 10MW 2018年互联网容量将较2008年增加800倍
若全国需要100个大容量路由器，其总功耗一个核电站容量
X800
X100
10000MW
30
安全性的挑战
Windows 2000 和 Windows XP 的源代码估计分别约有3500万和 4500万
行。 平均每1500行会有一个已知的bug 或缺陷， Windows 2000 和
Windows XP 的bug 或缺陷将分别达到2.3万和3万个。
安全性是无法回避的技术挑战，宽带接入的永远在线特征为病毒和黑客的
攻击提供了更多机会，云计算平台一旦出现故障，将使大规模的服务瘫痪
；
黑客
傀儡主机
受控主机
目标主机
可管理性的挑战－－流量管理问题
以视频为代表的宽带业务对实时
性和抖动有严格要求，QOS问
题比过去更受关注，但仍未看到
突破性的进展。
P2P流加快了带宽的消耗，运营
商承受网络带宽扩容的压力但又
难以从这些业务中获利。
此外，互联网传统的不合理的结
算模式在宽带化更显不公平
需要解决如何监控流量及其业务
特征和合理的资费模式。
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Int'l
Output
Int'l Input To other
carrier
From
other
carrier
Backbone
output
Backbone
input
P2P
HTTP
UDP
Interactive
service
Streaming
Source: statistic of China Telecom at end of 2006
P2P 业务已成消耗网络带宽的主流
32
可管理性的挑战－－内容管理问题
宽带化使得互联网用户
不仅仅是消费者，也是
网络内容的生产者，加
强视频内容的引导，净
化网络是保证宽带化发
展的关键。
版权管理问题因宽带化
而更突出，这也是对网
络内容管理的挑战。
内容管理与隐私保护的
权衡。0
100
200
300
400
500
600
Microsoft
Yahoo
Time Wanne
r
eBay
Wikipedia
Youtube
Amazon
CNET AS
K
Apple
MySpace
Adob
e
Lycos
Viacom
0%
100%
200%
300%
400%
500%
600%用户产生内容的网站已成关注热点
年访问人数（百万） 年增长率
Source:ComScore Global
MediaMetrix 2007.4
33
可管理性的挑战－－法律与体制改革的滞后
互联网的治理需要法律支撑，但目前相关法律缺失。
视频是宽带化的重要应用，网络电视和IPTV的个性化点播和与视频相
关的交互业务及增值服务有很好的推广价值，与传统广播电视互补。
三网融合工作的推进需要管理体制改革与规范的法制环境。
34
互联网的发展处在新旧体制并存时期
可管理性挑战－－商业模式与投资回报
宽带流量优化管理和合理的资费模式是宽带持续发展的关键（美国5％
的网民消耗全网50％的带宽，而其中90％是非法下载）
今天互联网的一个重要问题是对网络建设缺少经济激励Price per Megabyte
Video Internet VoIP SMS
$0.00017 $0.007 $0.07 $20
%
Operator Traffic & Revenue challenge
Time
Traffic
Revenue
Voice &
SMS
dominated
traffic
Mobile Data Explosion
Need a Lower cost per
bit
$/month
9.0
2
9.8
7
11.5
1
12.9
9
13.1
3
13.5
14.1
6
15.5
2
17.0
4
18.7
8
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Japa
n
China
Iceland
Slova
kia
Kaz
akh
stan
Taiwan
Lithua
nia
Jordan
Tha
iland
India
CNNIC 08年6月公布在家上网的网民月均家庭上网接入费用为77元/月
Source: ITU, November 17, 2005
36
互联网面临的挑战－－理论落后于工程
互联网挑战与机遇－－缺乏理论支柱，面临三大难题：
测量、分析与模型（GENI Research Plan V4.5,
2007.4.23)
尽管对互联网局部的网络性能、流量的测量有一些研究，
但对整个网络的数学建模，几乎还是空白。对于一个人类
社会高度依赖的系统，没有明确的数学模型，没有系统的
性能分析和行为预测，是非常令人担忧的。
互联网的未来
37
38
有关新一代互联网的研究项目
100x100 Clean Slate Project (NSF)
SIGCOMM
FDNA
Euro-NGI / eMobility (EU)
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
NewArch (DARPA)
2007
FIND (NSF)
Autonomic Communication (EU)
GENI （NSF)
UNS Strategic Programs (JP)
Cyber Kansai project
Japan Gigabit Network
NeW Generation Network
2008
CNGI新一代高可信网络（863、支撑计划、973）
FIRE (FP7)
"Develop and evaluate …
a strengthened Internet architecture
for the 10-20 year time frame“
99989796
NGIInternet2
GÉANT2 (EU)
CA*NET (Canada)
APAN (Asia)
GTRN
Ambient
2009
Korea: Future
Internet Forum
下一代互联网的目标
日本MIC发表的报告认为，下一代互联网（NxGN) 有以下四个目标：
用基于IP的网络替换传统电话网；
综合IP网上的话音、数据、视频业务以及包括移动业务在内的四重业务；
解决互联网面对的问题：面向应用的QOS控制、支持FMC的移动性和安
全脆弱性等；
保持电信级的安全与可靠性，满足社会设施的需要。
美国的GENI计划提出下一代互联网的目标是：
信息接入的高可用性与可信性；
无论何时何地的无缝接入；
实时接入物理世界的信息；
动态和挑战环境的信息接入。
39
40
美国的GENI(全球网络环境创新)项目
安全与鲁棒性
Capability:
信息接入的
高可用性
与可信性
具有移动性的普适计算
Capability:
无论何时
何地的无缝
接入
跨越物理与Cyber 空间
Capability:
实时接入
物理世界
的信息
自治连网
Capability:
动态和挑战
环境的
信息接入
GENI 以创造新的网络和分布系统体系为使命
在现有数据报、分组和电路交换范例之外，设计新的命名、寻址和识别体系以及新的网络管理范例
宽带化、移动化、泛在化 安全性、可用性、可信性
可信互联网 移动互联网 物联网 泛在网
下一代互联网的标志
关于下一代互联网，国际上并无严格定义，但至少国际上公认美
国的Internet2项目、AMBIENT项目、欧洲GEANT2、TENT2项
目、FIRE项目、亚太的APAN项目、韩国的FIF项目和中国的
CNGI项目等都是面向下一代互联网的研究试验项目。
日本MIC发表的文件认为下一代互联网（NXNW)的特点是基于
IPv6的网络。
IPv6是下一代互联网的重要标志，但显然不是唯一的标志。
IPv6在使IP地址海量增加的同时，将引发对选路协议的再创新，
并为增加安全性提供了可能。
41
42
美国政府机构的IPv6接
受周期表（实施和演进的
步骤）
发达国家制定了明确的IPv6路线图
欧盟的IPV6路线图由欧
盟IPV6工作组最早在2004
年提出，经过几十次的修
订，2008年5月形成最新
的V1.41版本
2007年8月日本总务省
成立“因特网向IPv6过渡
调查研究会”，形成行动
计划
第三代互联网？
国际上关于互联网的演进有不同的名称：
下一代互联网 (Next Generation Internet----NGI 或 NxGN)
未来互联网（Future Internet）
新一代互联网（New Generation Network----NWGN）
后IP网络
中国有人提出互联网的划代:
第一代是以IPv4为基础的网络。
第二代是以IPv6为基础的，称为NGI和NGN。例如中国的CNGI。
第三代网络，称为Future Internet。包括美国的GENI、FIND、欧
洲的FIRE和FIA、ISO/IEC的Future Network等，以及IPv9。
43
上述的不同名称是代际的区别吗？
44
Internet III
未来的互联网
对互联网如何划代可以有不同看法，我们可以看看国际上的认识：
ITU-T TSB Circular 37: “Terms of Reference of ITU-T Focus Group
on Future Networks.”“Future Networks have become a part of
global agenda through lots of research activities such as IRTF （
International), GENI/FIND （US), FP7/FIRE （EU), CNGI （China),
AKARI/NwGN （Japan), FIF （Korea) as well as standardization
works in ISO/IEC JTC1/SC6.”
European Technology Platform on Integral SatCom Initiative, Issue
no 2, Future Internet: A SatCom perspective, Feb.1, 2009“Now it is
time to define how this Future Internet should be. Internationally,
initiatives such as FIND and GENI in USA; PIF and AKARI in Japan;
And CNGI in China, among others, have driven the most recent
developments”
45
日本的新一代互联网
日本提出泛在社会（UNS)由通用通信、新一代网络（NWGN)和安全
三部分组成。
NWGN的目标是处理2020年社会对通信速度、容量和安全性要求
NWGN 应对五方面的挑战: 价值创造、异构、节能、 自治和复杂性。
NWGN将基于clean slate网络体系，引入后IP协议或对现有IP协议戏
剧性的变化。
NWGN 研究重点是应用 层、重叠网、 (IP+α or post-IP) 网和承载网
（包括光网、移动网和传感器网）。
NWGN 的研究方向是从目前的无连接数据报体系演进到分组与通道交
换混合的体系。
NWGN 的核心研究项目包括AKARI 项目与JGN2plus 试验网。
46
日本的新一代互联网
47
后IP可能指IP基础上的改进或不同于IP的体系
互联网的演进
48
IPv4 IPv6 IPv4 IPv6
IPv4 IP+α IPv4 Post-IP
IPv4 IPv6 Post-IP
IPv4 IPv6
IP+α /
Post-IP
IPv4 IPv6
IP+α /
Post-IP
+ α
智慧地球与网络演进
智能的网络
傻瓜终端
传统的电信网 傻瓜的网络
智能终端早期的互联网
智能的网络
智能终端
演进的互联网
傻瓜终端
50
分片、虚拟化和可编程
美国的FIND项目提出了切
片化、虚拟化和可编程设计
思想，通过逻辑上分离的方
式支持不同的业务共享物理
实体，希望将传送资源与业
务服务质量对应。
Slicing （切片）
嵌入到网络资源底层内
Virtualization（虚拟）
在共享设施上复用体系
Programmability（可编程）
对新设计不加限制
CM
Node substrate
CM
Node substrate
Components
CM
Node substrate
Resource Controller Auditing Archive
Slice Manager
RDS CSPS LSMS
Infrastructure services
. . . and others . . .
Corenode
control
sensor
data
FIND
用户
用户
用户
用户
移动
接入部分 接入部分
映射服务器认证中心
骨干部分
广义交换路由器 ASR
接入交换路由器
ASR
接入交换路由器
ASR
接入交换路由器
接入标识 数据
交换路由标识 数据
接入标识 数据
映射
映射
标识映射方案
用户
用户
用户
移动
映射服务器认证中心
广义交换路由器
用户
骨干部分
接入部分 接入部分
ASR
接入交换路由器
ASR
接入交换路由器
ASR
接入交换路由器
对方在哪？
对方在哪？用户是谁？
AIDsrc AIDdst Data
RIDsrc RIDdst Data
AIDsrc AIDdst Data
标识映射方案
新网络保护用户的身份隐私与位置隐私
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互联网两种演进路线
修补式-----针对出现的问题个别解决（ 例如 Internet 2, Phosphorous, NGI）
增加互联网的复杂性，网络难于管理，使网络对新的应用不友好
互联网的体系可能已硬化，修补可能已无济于事
革命式----用新的网络体系替换现有互联网（例如NewArch, GENI）
仿真的模型还不能反映实际应用环境；产品性试验床有实际用户但变化不够
，研究性试验床有较多的变化但缺实际的用户
互联网的演进面临在飞行中换引擎的难题
CNGI项目介绍
54
55
中国下一代互联网示范工程(CNGI)
CERNET
China Mobile
China Unicom
CERNET
China TelecomChina Netcom/ CAS
China Railcom
XinJiang
XiZang
LZ
NeiMengGu
NingXia
XA
ShanXi
HeBei
ZZ
WH
NJ
SH
YunNan
GuiZhou
CSJiangXi
XMGuangXi
HaiNan
CC
JiLin
TaiWan
SZ
QingHai JN
CQHZ
SY
TJ
HK
HeiLongJiang
LiaoNingBJ
ShanDong
JiangSu
ZheJiang
FuJian
GuangDong
HuNan
HuBei
HeNan
AnHui
ShaanXi
GanSu
SiChuan
KM
GZ
CD HF
56
核心网
接入网/驻地网(CPN)
接入网/驻地网(CPN)
接入网/驻地网(CPN)
IPv6主干网1 IPv6主干网2 IPv6主干网n
城域网
国际下一代互联网
接入网/驻地网(CPN)
城域网
接入网/驻地网(CPN)
城域网
GigaPoPGigaPoP GigaPoP GigaPoP
GigaPoP GigaPoP GigaPoP
GigaPoP GigaPoP
交换中心6IX交换中心6IX/6RA
GigaPoP
G
W
网关
CNGI示范网络
北京
上海
CNGI-Cernet2的IPv6技术升级
100所学校校园网IPv4/IPv6双栈普遍覆盖。
总体用户规模达到100万以上；每个学校IPv6用户1万以
上。
可运营的、同时支持IPv4/IPv6协议的校园网运行管理支
撑系统，包括网络管理系统、安全监测系统和计费系统，
及3个月的运行记录。
每所学校校园网IPv6信息资源站点10个以上，全网可访
问的IPv6信息资源站点总体达到1000个以上。
58
CNGI与国际NGI
TEIN2 主干网
TH
CN
ID
MY
USAEU
EU
JP
HK
SG
PH
VN
KR
AU
SH
CNGI
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CNGI与国外NGI试验的不同点
与国外进行的NGI试验不同， 由于我国电信运营商的积极
参与， CNGI
重视支持QOS的体系和技术的研究;
在意对无线和移动业务的支持;
以走向商业应用为目标关注网络和业务的可控可管。
CNGI项目在国际上第一次提出鼓励开展旨在促进NGI与
NGN在技术发展方向上协调的研究试验，CNGI在探索
NGI与NGN融合之路。
60
中国下一代互联网示范工程CNGI
2008年12月，国家发改委等八部委组织了CNGI项目阶段
总结和成果展示会，评价CNGI
建成了大规模下一代互联网CNGI示范网络
提供了重大科研项目和新型业务试验床
推动了标准制定和国产网络设备产业化
取得了大量示范性应用成果
增强了下一代互联网领域的自主创新能力
锻炼和培养了一批下一代互联网专业技术人才
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CNGI主要技术创新
提出了“建设纯IPv6大型互联主干网”的技术路线，设计实现
目前世界上规模最大的纯IPv6主干网
提出了“真实IPv6源地址网络寻址体系结构”，设计实现了一
种“真实IPv6源地址网络寻址系统”
IETF SAVI WG
RFC 5210（实验类）
提出了“IPv4 over IPv6网状体系结构过渡技术”，设计实现
了一种“非显性隧道4over6过渡系统”
IETF Softwire WG
RFC 4925（信息类），RFC 5665（标准类）
近年来以中国科技人员作为第一作者，提交并获批准的部分IETF RFC
RFC 4925: Softwire Problem Statement
RFC 5210: A Source Address Validation Architecture (SAVA)
Testbed and Deployment Experience
RFC 5565: Softwire Mesh Framework
RFC 5747: 4over6 Transit Solution Using IP Encapsulation and
MP-BGP Extensions
RFC 5316：ISIS Extensions in Support of Inter-Autonomous
System (AS) MPLS and GMPLS Traffic Engineering
RFC5392：OSPF Extensions in Support of Inter-Autonomous
System (AS) MPLS and GMPLS Traffic Engineering
下一代互联网教育科研重大应用示范
1. 中国教育和科研计算机网门户系统
2. 重点学科信息资源系统
3. 中国教育科研网格
4. 中国高等教育数字文献保障系统
5. 高等学校仪器设备和优质资源共享系统
6. 百万册数字图书服务系统
7. 大学数字博物馆
8. 高等学校招生网上录取系统
9. 全国高等教育教学资源平台IPv6升级
10. 远程教育系统
下一代互联网教育科研重大应用示范
11. 大规模视频直播/点播系统
12. 大规模高清视频会议系统
13. 大规模无线宽带通信系统
14. 校园学习生活交流平台
15. 教师教育创新支持系统
16. 分布式搜索引擎系统
17. 虚拟现实科研交流平台
18. 舆情管理系统
19. 医学教学科研平台
20. 大规模遥感数据融合共享系统
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汶川实时遥感传输
远程协同医疗系统
IPv6奥运网站
日全食直播 煤矿传感网络 高清网络电视
智能交通网络
地震传感器网络
网络虚拟现实
太空数据传输
CNGI-Cernet2的应用示范
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日全食直播
日全食
CNGI-Cernet2的应用示范
中国在互联网研究方面值得关注的重点
明确方向，制定我国互联网的发展战略
针对目前与未来互联网发展与应用面临的挑战开展研究
关注并研究开发互联网的应用特别是移动互联网的应用和物联网的
应用
加大对互联网内容监管技术及网络安全技术的研究开发
面向可扩展性研究互联网体系创新和超大容量节点设备
加大对下一代互联网的研究与推广应用的力度
部署对后IP体系的研究
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提高我国产业竞争力的突破口和制高点
“抓住信息科技更新换代和新材料科技迅猛发展的难得机
遇，把掌握装备制造业和信息产业核心技术的自主知识产
权作为提高我国产业竞争力的突破口。”
----胡锦涛，全国科学和技术大会，2006.1.9
“在应对这场国际金融危机中，各国正在进行抢占经济科技制高点的
竞赛，全球将进入空前的创新密集和产业振兴时代。我们必须在这场
竞争中努力实现跨越式发展。”
－－温家宝，《让科技引领中国可持续发展》，2009.11.03
着力突破传感网、物联网关键技术，及早部署后IP时代相关技术研发，
使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的“发动机”
－－温家宝《让科技引领中国可持续发展》2009.11.03
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