IP 网 络 未 来 演 进 技 术 白 皮 书 中兴通讯版权所有未经许可不得扩散第1页 IP 网 络 未 来 演 进 技 术 白 皮 书 IP 网 络 未 来 演 进 技 术 白 皮 书 第2页中兴通讯版权所有未经许可不得扩散 IP 网 络 未 来 演 进 技 术 白 皮 书版 本 日 期 作 者 备 注V1.0 2021/06/10 ZTE 新 建重 要 贡 献 单 位 ：中 国 信 息 通 信 研 究 院中 国 移 动 研 究 院中 国 电 信 集 团 中 国 联 通 研 究 院 2021 ZTE Corporation. All rights reserved.2021版权所有中兴通讯股份有限公司保留所有权利版权声明：本文档著作权由中兴通讯股份有限公司享有。文中涉及中兴通讯股份有限公司的专有信息，未经中兴通讯股份有限公司书面许可，任何单位和个人不得使用和泄漏该文档以及该文档包含的任何图片、表格、数据及其他信息。本文档中的信息随着中兴通讯股份有限公司产品和技术的进步将不断更新，中兴通讯股份有限公司不再通知此类信息的更新。 IP 网 络 未 来 演 进 技 术 白 皮 书 中兴通讯版权所有未经许可不得扩散第1页 目 录1 概 要 . 32 术 语 和 定 义 . 33 前 言 . 44 未 来 网 络 的 愿 景 和 需 求 .54.1 未 来 网 络 的 三 大 愿 景 . 5 4.2 未 来 网 络 关 键 技 术 需 求 . 65 未 来 网 络 的 设 计 原 则 .85.1 传 统 互 联 网 的 设 计 原 则 回 顾 . 85.2 电 信 网 、 互 联 网 融 合 对 网 络 架 构 的 影 响 .115.3 面 向 未 来 业 务 需 求 的 网 络 技 术 差 距 分 析 .145.4 未 来 网 络 的 设 计 原 则 .17 6 未 来 网 络 的 架 构 .216.1 横 向 ： 网 络 的 能 力 向 两 端 延 伸 .226.2 纵 向 ： 智 能 控 制 面 支 撑 下 的 瘦 腰 .237 未 来 网 络 的 关 键 技 术 .267.1 精 准 连 接 技 术 . 267.1.1 精 准 连 接 架 构 . 26 IP 网 络 未 来 演 进 技 术 白 皮 书 第2页中兴通讯版权所有未经许可不得扩散 7.1.2 层 次 化 灵 活 精 准 连 接 技 术 .277.1.3 精 准 连 接 控 制 技 术 .297.2 算 力 网 络 . 307.2.1 算 力 网 络 控 制 面 技 术 .317.2.2 算 力 网 络 转 发 面 及 路 由 策 略 技 术 .347.3 网 络 内 生 安 全 . 34 7.3.1 网 络 内 生 安 全 技 术 整 体 架 构 .357.3.2 全 系 统 可 信 网 络 通 信 .367.3.3 全 网 智 能 协 同 防 御 .387.4 移 动 性 管 理 . 387.4.1 移 动 性 管 理 技 术 整 体 架 构 .397.4.2 移 动 性 管 理 关 键 技 术 .40 7.5 智 能 控 制 面 关 键 技 术 .427.5.1 意 图 网 络 技 术 . 427.5.2 镜 像 网 络 技 术 . 437.5.3 网 络 智 能 调 度 技 术 .458 总 结 .469 参 考 文 献 .46 IP 网 络 未 来 演 进 技 术 白 皮 书 中兴通讯版权所有未经许可不得扩散第3页 1 概 要在 数 字 经 济 的 浪 潮 中 ， 互 联 网 在 社 会 经 济 生 活 中 起 到 越 来 越 重 要 的 作 用 。 IP 技 术 作 为 互 联网 的 技 术 基 础 ， 在 今 后 的 510 年 间 如 何 发 展 是 通 信 行 业 面 临 的 关 键 问 题 。 本 白 皮 书 分 析 了 IP网 络 未 来 510 年 （ 以 下 称 为 未 来 网 络 ） 面 临 的 需 求 和 挑 战 ， 提 出 了 万 维 互 联 、 算 网 融 合 和 精 准网 络 这 三 大 愿 景 。 在 技 术 架 构 方 面 ， 本 文 提 出 ， 未 来 网 络 仍 将 继 承 传 统 互 联 网 成 功 的 设 计 原 则 ，比 如 端 到 端 原 则 和 解 耦 原 则 。 但 传 统 的 IP 技 术 过 于 强 调 网 络 和 业 务 的 分 离 ， 无 法 适 应 未 来 业 务对 于 网 络 的 高 要 求 。 本 文 认 为 未 来 网 络 要 加 强 业 务 和 网 络 的 协 同 ， 对 IP 网 络 设 计 原 则 进 行 了 改 进 “横 向 ： 服 务 化 网 络 赋 能 的 端 到 端 原 则 ， 纵 向 ： 智 能 控 制 面 支 撑 的 瘦 腰 模 型 ”， 并 基 于 此原 则 提 出 了 未 来 网 络 的 参 考 架 构 。 本 文 还 描 述 了 未 来 网 络 的 关 键 技 术 ， 包 括 精 准 连 接 、 算 力 网络 、 内 生 安 全 、 移 动 性 、 智 能 控 制 面 技 术 等 。2 术 语 和 定 义 未 来 网 络 ： 又 名 下 一 代 互 联 网 ， 特 指 IP 网 络 在 未 来 510 年 乃 至 更 长 时 间 的 演 进 方 向 。 主 体 是 运 营 商 数 据 网 络 。 精 准 连 接 ： 基 于 业 务 承 载 质 量 要 求 精 准 选 择 灵 活 的 承 载 技 术 提 供 网 络 连 接 。 算 力 网 络 ： 即 基 于 网 络 基 础 设 施 对 算 力 资 源 进 行 感 知 、 调 度 和 编 排 ， 在 网 络 层 提 供 满 足 网络 连 接 和 计 算 （ 含 存 储 ） SLA 的 新 型 ICT 融 合 服 务 ， 是 以 网 络 为 基 础 的 新 一 代 技 术 架 构 和 业务 运 营 体 系 。 网 络 内 生 安 全 ： 指 结 合 新 型 网 络 结 构 体 系 特 征 ， 自 顶 而 下 地 构 建 以 全 系 统 为 视 角 、 以 信 任为 基 础 的 安 全 可 信 防 护 体 系 ， 设 计 基 于 网 络 和 业 务 需 求 的 一 体 化 自 适 应 协 同 机 制 ， 赋 能 未来 网 络 自 主 免 疫 、 共 生 演 进 之 特 征 。 IP 网 络 未 来 演 进 技 术 白 皮 书 第4页中兴通讯版权所有未经许可不得扩散 3 前 言当 前 ， 产 业 和 社 会 正 在 进 行 数 字 化 转 型 ， 数 字 经 济 通 过 不 断 升 级 的 网 络 基 础 设 施 与 算 力 设施 等 信 息 工 具 推 动 人 类 经 济 形 态 由 工 业 经 济 向 信 息 经 济 知 识 经 济 智 慧 经 济 形 态 转 化 ， 极 大地 降 低 社 会 交 易 成 本 ， 提 高 资 源 优 化 配 置 效 率 ， 数 字 经 济 的 规 模 在 国 民 经 济 中 占 比 日 益 增 强 。互 联 网 诞 生 至 今 已 有 超 过 50 年 的 历 史 ， 从 最 初 的 限 于 军 事 和 科 研 的 实 验 网 络 到 现 在 全 球 信息 互 联 的 基 础 设 施 ， 互 联 网 已 成 为 数 字 经 济 中 最 重 要 的 载 体 和 基 石 。为 进 一 步 推 进 数 字 经 济 的 发 展 ， 面 向 未 来 510 年 的 生 产 、 生 活 、 社 会 管 理 的 需 求 ， 网 络 技 术 也 需 要 不 断 演 进 。 IP 网 络 技 术 是 互 联 网 的 技 术 基 础 ， 在 过 去 50 年 取 得 了 巨 大 的 成 功 。 但 在 面向 未 来 的 需 求 ， 尤 其 是 产 业 互 联 网 的 需 求 时 ， 现 有 的 IP 技 术 存 在 着 很 大 的 局 限 性 。 对 于 IP 技 术在 未 来 10 年 如 何 演 进 ， 业 内 有 多 条 研 究 路 线 ， 也 有 多 个 不 同 的 称 谓 ， 如 未 来 网 络 、 未 来 互 联 网 、下 一 代 互 联 网 、 网 络 5.0 等 。 本 白 皮 书 使 用 “未 来 网 络 ”来 特 指 IPv6 之 后 的 网 络 技 术 发 展 。 本 白皮 书 从 未 来 的 业 务 需 求 出 发 ， 试 图 找 出 传 统 IP 技 术 在 设 计 理 念 和 技 术 架 构 上 的 不 足 ， 并 提 出 了未 来 网 络 的 设 计 思 想 。本 白 皮 书 的 第 4 章 阐 述 了 未 来 网 络 的 主 要 应 用 场 景 和 技 术 需 求 ； 第 5 章 是 对 于 IP 技 术 的 反 思 和 改 进 。 其 中 第 5.1 节 从 传 统 互 联 网 的 设 计 原 则 出 发 ， 指 出 互 联 网 的 端 到 端 原 则 和 分 层 解 耦原 则 虽 然 促 进 了 互 联 网 的 创 新 ， 但 也 造 成 了 业 务 和 网 络 的 隔 离 。 第 5.2 节 回 顾 了 运 营 商 对 于 互联 网 技 术 的 增 强 和 改 进 ， 也 就 是 电 信 级 IP 技 术 ， 电 信 级 IP 技 术 使 得 IP 网 络 成 为 可 运 营 、 可 管理 的 网 络 ， 但 并 没 有 解 决 业 务 和 网 络 的 隔 离 问 题 。 第 5.3 节 面 向 未 来 的 业 务 需 求 ， 总 结 了 现 在的 IP 网 络 所 存 在 的 主 要 技 术 差 距 。 第 5.4 节 总 结 前 3 节 所 述 ， 提 出 了 改 进 后 的 ， 面 向 未 来 网 络的 两 条 设 计 原 则 。 第 6 章 根 据 新 的 设 计 原 则 提 出 了 未 来 网 络 的 参 考 架 构 。 第 7 章 阐 述 了 在 此 参考 架 构 下 ， 几 个 关 键 技 术 的 方 案 和 实 现 。 IP 网 络 未 来 演 进 技 术 白 皮 书 中兴通讯版权所有未经许可不得扩散第5页 4 未 来 网 络 的 愿 景 和 需 求4.1 未 来 网 络 的 三 大 愿 景互 联 网 的 开 放 架 构 使 得 新 应 用 的 创 新 层 出 不 穷 ， 应 用 不 断 向 深 度 和 广 度 拓 展 。 面 向 未 来510 年 ， 互 联 网 从 消 费 互 联 网 向 产 业 互 联 网 的 演 进 最 为 令 人 期 待 ； VR、 AR、 全 息 等 新 媒 体 应 用也 同 样 值 得 关 注 。 6G 面 向 万 物 智 联 ， 提 出 了 感 知 互 联 网 、 AI 服 务 互 联 网 、 行 业 服 务 互 联 网 等 应用 场 景 和 需 求 。 随 着 业 务 形 式 的 多 样 化 和 网 络 规 模 的 扩 张 ， 对 网 络 自 身 也 提 出 了 智 能 、 开 放 的 要 求 。 面 向 新 的 业 务 需 求 ， 未 来 网 络 的 发 展 趋 势 可 以 归 纳 为 三 个 愿 景 ： 万 维 互 联 、 算 网 融 合 和精 准 网 络 。 这 三 个 愿 景 对 应 着 未 来 网 络 的 三 个 主 要 应 用 场 景 。 图 4.1 未 来 网 络 的 愿 景 万 维 互 联 ： 包 含 3 个 含 义 ： 万 网 、 万 物 和 万 业 。 万 网 是 网 络 将 持 续 融 合 多 种 异 构 IP 网 络 未 来 演 进 技 术 白 皮 书 第6页中兴通讯版权所有未经许可不得扩散 网 络 互 联 ， 包 括 网 络 向 空 天 地 一 体 化 演 进 、 下 一 代 智 慧 光 承 载 和 接 入 网 、 下 一 代 B5G/6G移 动 互 联 网 等 ； 而 随 着 物 联 网 的 深 入 发 展 ， 未 来 网 络 需 要 支 持 更 大 范 围 、 更 高 数 量 级 的 万物 互 联 IoT， 从 而 实 现 智 慧 家 庭 、 智 慧 城 市 等 数 字 化 社 会 的 目 标 ； 工 业 互 联 网 等 垂 直 行 业 多种 边 缘 异 构 异 质 网 络 无 缝 连 接 到 以 IP 为 核 心 的 未 来 网 络 互 联 体 系 。 算 网 融 合 ： 在 边 缘 计 算 的 大 背 景 下 ， 算 力 资 源 从 中 心 云 的 集 中 模 式 ， 逐 渐 向 云 -边-端 的 分 布 式 模 式 转 变 。 因 此 ， 如 何 将 全 网 的 算 力 资 源 、 网 络 的 精 准 传 输 能 力 更 好 的 结 合 起 来 ， 实 现 云 、 边 、 端 三 级 算 力 的 分 配 和 协 同 ， 是 未 来 网 络 需 要 完 成 的 使 命 。 具 体 来 说 ， 网络 需 要 能 够 根 据 不 同 的 业 务 需 求 ， 并 结 合 网 络 实 时 状 况 、 计 算 资 源 实 时 状 况 ， 将 业 务 导 入到 最 合 适 的 计 算 节 点 上 执 行 计 算 任 务 ， 实 现 用 户 体 验 最 优 、 计 算 资 源 利 用 率 最 优 、 网 络 效率 最 优 。 进 一 步 地 ， 通 过 动 态 优 化 连 接 的 特 性 ， 如 带 宽 、 时 延 等 特 性 ， 可 为 计 算 资 源 的 动态 利 用 提 供 更 好 的 网 络 连 接 QoS 保 证 ， 从 而 实 现 了 计 算 和 网 络 的 深 度 融 合 。 精 准 网 络 ： 面 向 未 来 工 业 控 制 、 智 能 电 网 、 远 程 医 疗 、 自 动 驾 驶 等 实 时 交 互 要 求 极 高 的 业 务 ， 网 络 需 要 提 供 99.999%的 可 靠 性 ， 以 及 毫 秒 级 的 时 延 和 微 秒 级 的 抖 动 。 面 向未 来 的 AR/VR、 全 息 通 信 等 消 费 类 业 务 ， 网 络 同 样 要 满 足 越 来 越 苛 刻 的 带 宽 需 求 和 精 准 传输 需 求 。4.2 未 来 网 络 关 键 技 术 需 求从 以 上 愿 景 看 ， 未 来 网 络 的 技 术 需 求 表 现 在 以 下 方 面 ： 网 络 确 定 性 需 求 主 要 指 的 是 时 间 敏 感 及 可 靠 通 信 的 需 求 。 时 间 敏 感 的 确 定 性 需 求 包 括 确 定 性 时 延 需 求 （ 端 IP 网 络 未 来 演 进 技 术 白 皮 书 中兴通讯版权所有未经许可不得扩散第7页 到 端 时 延 上 限 确 定 ， 即 端 到 端 网 络 通 信 时 延 低 于 期 望 的 最 大 值 ） 、 确 定 性 时 延 变 化 需 求 （ 端 到端 时 延 变 化 确 定 ， 即 端 到 端 时 延 变 化 或 称 为 抖 动 低 于 期 望 的 最 大 值 ） ； 可 靠 通 信 的 需 求 主 要 是确 定 性 低 丢 包 率 需 求 （ 丢 包 率 低 且 低 于 期 望 的 最 大 值 ） 。 时 间 敏 感 及 可 靠 通 信 的 典 型 应 用 包 括工 业 控 制 、 车 辆 远 程 操 控 、 智 能 电 网 电 力 保 护 等 。 内 生 安 全 需 求产 业 互 联 网 相 对 于 消 费 互 联 网 ， 对 于 网 络 安 全 的 需 求 有 本 质 的 不 同 ， 然 而 现 有 技 术 难 以 满 足 多 样 化 应 用 场 景 的 泛 在 网 络 安 全 需 求 ， 未 来 网 络 需 要 在 传 统 网 络 安 全 的 基 础 上 提 供 网 络 内 生的 安 全 增 强 。 比 如 ， 未 来 产 业 互 联 网 引 入 新 角 色 、 新 信 任 关 系 ， 需 要 对 身 份 或 标 识 真 实 性 做 更强 的 校 验 ， 对 端 到 端 通 信 做 路 由 安 全 保 障 ， 增 强 网 络 业 务 通 信 的 可 信 度 ； 网 络 需 对 未 知 攻 击 增强 内 生 防 御 能 力 ， 提 供 自 适 应 、 自 免 疫 、 协 同 的 内 生 安 全 能 力 。 移 动 性 管 理 需 求移 动 性 问 题 是 IP 网 络 由 来 已 久 的 问 题 。 IP 技 术 设 计 最 初 基 于 有 线 接 入 场 景 ， 存 在 IP 地 址 身 份 、 位 置 二 义 性 问 题 ， 使 得 如 何 在 移 动 环 境 下 保 持 业 务 连 续 性 成 为 一 个 难 题 。 而 随 着 工 业 互 联 、车 联 网 、 无 人 机 、 云 XR 等 新 兴 业 务 的 发 展 ， 未 来 网 络 对 于 移 动 性 将 会 提 出 越 来 越 高 的 要 求 ， 不仅 要 满 足 业 务 连 续 不 中 断 ， 还 要 在 移 动 切 换 过 程 中 保 持 零 丢 包 、 低 时 延 、 低 抖 动 、 高 可 靠 。 未来 的 6G 网 络 需 支 持 新 增 的 空 天 地 、 毫 米 波 、 微 基 站 等 新 型 连 接 技 术 ， 在 连 接 密 度 、 空 间 容 量 、终 端 移 动 速 度 等 方 面 相 比 5G 网 络 有 上 百 倍 的 增 加 ， 对 于 确 保 业 务 连 续 性 和 服 务 质 量 提 出 了 重 大挑 战 。 网 络 对 算 力 感 知 与 调 度 需 求 算 网 融 合 的 需 求 是 网 络 能 够 感 知 算 力 ， 并 基 于 用 户 请 求 将 动 态 分 布 的 计 算 、 存 储 等 多 维 度 IP 网 络 未 来 演 进 技 术 白 皮 书 第8页中兴通讯版权所有未经许可不得扩散 资 源 统 一 调 度 、 按 需 分 配 ， 实 现 全 网 的 算 力 和 网 络 一 体 化 。 网 络 能 够 针 对 算 力 进 行 可 度 量 、 可交 易 的 调 度 ， 支 持 针 对 裸 资 源 、 虚 拟 机 、 容 器 和 微 服 务 等 多 种 方 式 和 颗 粒 度 的 算 力 资 源 调 度 。而 在 传 统 互 联 网 的 架 构 中 ， 网 络 和 算 力 的 部 署 、 运 营 是 相 对 隔 离 的 状 态 。 尽 管 目 前 业 内 在 朝 云网 融 合 的 方 向 努 力 ， 但 各 个 云 平 台 都 是 封 闭 私 有 的 架 构 ， 云 和 网 之 间 也 难 以 形 成 有 效 的 协 同 。 多 语 义 多 标 识 需 求未 来 网 络 中 异 构 网 络 不 仅 连 接 各 种 物 理 实 体 ， 如 主 机 和 人 ； 随 着 网 络 虚 拟 化 的 深 度 演 进 ， 也 需 要 连 接 各 种 虚 拟 化 实 体 ， 如 内 容 、 计 算 、 存 储 等 虚 拟 资 源 。 因 此 未 来 网 络 既 要 支 持 传 统 的基 于 主 机 和 位 置 绑 定 的 拓 扑 寻 址 ， 也 需 要 支 持 基 于 虚 拟 化 和 移 动 化 的 标 识 寻 址 、 内 容 寻 址 、 计算 服 务 寻 址 等 。5 未 来 网 络 的 设 计 原 则5.1 传 统 互 联 网 的 设 计 原 则 回 顾 美 国 麻 省 理 工 学 院 教 授 D.Clark 在 1988 年 发 表 论 文 “The design philosophy of the DARPAInternet protocols”， 谈 到 互 联 网 设 计 初 期 的 目 标 ， 包 括 一 个 基 本 目 标 （ Fundamental Goal） 和 七个 二 级 目 标 （ Second Level Goals） ：基 本 目 标 ： 互 联 网 需 要 把 多 个 已 经 存 在 的 网 络 连 接 在 一 起二 级 目 标 ：(1) 互 联 网 必 须 在 一 部 分 网 络 或 者 网 关 失 效 的 情 况 下 ， 其 余 部 分 还 能 继 续 通 信(2) 互 联 网 必 须 能 够 支 持 多 种 通 信 服 务 IP 网 络 未 来 演 进 技 术 白 皮 书 中兴通讯版权所有未经许可不得扩散第9页 (3) 互 联 网 必 须 能 够 容 纳 多 种 网 络 接 入(4) 互 联 网 必 须 能 够 分 布 式 管 理 它 的 资 源(5) 互 联 网 体 系 结 构 应 该 是 有 成 本 效 益 的(6) 互 联 网 体 系 结 构 应 该 允 许 主 机 较 容 易 接 入(7) 互 联 网 体 系 结 构 资 源 的 使 用 必 须 可 审 计可 以 看 到 ， 在 互 联 网 设 计 之 初 ， 整 体 目 标 围 绕 着 建 立 主 机 间 的 通 信 连 接 。 之 后 互 联 网 逐 步推 进 ， 规 模 逐 步 扩 大 ， 业 界 基 于 互 联 网 推 进 过 程 碰 到 的 问 题 进 行 总 结 ， 逐 步 形 成 了 一 些 有 共 识 的 原 则 。 在 1996 年 ， IETF 发 布 的 RFC1958 Architectural Principles of the Internet 中 ， 首 次 提出 了 互 联 网 设 计 需 要 遵 循 的 一 些 原 则 ， 指 出 互 联 网 的 首 要 目 标 是 提 供 连 通 性 ， IP 协 议 是 工 具 ，智 能 应 该 在 网 络 的 两 端 ， 而 不 是 隐 藏 在 网 络 中 。 之 后 在 2002 年 ， IETF 又 对 互 联 网 的 设 计 原 则 进行 了 升 级 ， 发 布 了 RFC3439 Some Internet Architectural Guidelines and Philosophy ， 对 互 联网 设 计 原 则 做 出 了 更 为 明 确 的 解 读 ：(1) 端 到 端 原 则 ： 互 联 网 的 复 杂 性 属 于 边 缘 ， 互 联 网 的 IP 层 应 保 持 尽 可 能 简 单(2) 分 层 解 耦 原 则 ： 非 线 性 理 论 中 两 个 最 重 要 的 概 念 就 是 放 大 和 耦 合 ， 互 联 网 层 间 应 该 尽 可 能 避 免 内 部 交 互(3) 最 优 成 本 设 计 原 则 ： IP 协 议 不 追 求 最 高 效 率 ， 而 是 追 求 最 优 成 本 的 设 计 ， 应 避 免 逐 场 景 去寻 求 局 部 最 优 设 计(4) 避 免 过 度 设 计 ： 网 络 应 该 避 免 过 度 部 署 ， 比 如 在 网 络 采 用 “1+1”保 护 模 式 时 ， 网 络 的 负 荷 应该 不 要 超 过 50%， 网 络 应 该 避 免 过 度 设 计 ， 比 如 为 了 达 到 5 个 9 的 可 靠 性 ， 可 以 从 整 体 网络 解 决 方 案 出 发 ， 而 不 是 对 于 网 络 中 的 每 个 组 件 都 提 出 对 应 的 要 求(5) 分 组 交 换 原 则 ： 网 络 不 需 要 维 护 每 个 连 接 状 态 ， 这 样 可 以 确 保 网 络 的 可 伸 缩 性 并 有 助 于 提 IP 网 络 未 来 演 进 技 术 白 皮 书 第10页中兴通讯版权所有未经许可不得扩散 高 成 本 效 益这 些 原 则 是 互 联 网 获 得 巨 大 成 功 以 及 互 联 网 体 系 得 以 发 扬 壮 大 的 根 源 ， 我 们 认 为 其 中 最 为重 要 的 两 大 设 计 原 则 就 是 端 到 端 原 则 和 分 层 解 耦 原 则 ：(1) 端 到 端 原 则 ：1 智 能 和 复 杂 性 在 两 端 而 不 是 在 网 络 ， 这 种 原 则 有 利 于 新 业 务 创 新 和 部 署2 网 络 层 尽 量 简 化 （ IP 层 ） ， 瘦 腰 模 型 ， 有 利 于 跨 越 不 同 类 型 的 底 层 介 质 ， 实 现 全 球 互联 3 加 密 、 认 证 等 功 能 也 是 两 端 的 责 任 ， 两 端 需 要 不 依 赖 于 网 络 的 真 实 性 和 完 整 性4 无 状 态 ： 端 到 端 协 议 的 状 态 只 保 留 在 两 端 ， 与 网 络 内 部 的 状 态 无 关(2) 分 层 解 耦 原 则 ：1 介 质 解 耦 ： IP 协 议 应 该 要 做 到 和 传 输 的 物 理 介 质 以 及 对 应 的 物 理 编 址 无 关2 垂 直 解 耦 ： 不 要 多 层 实 现 重 复 功 能 设 计 ， 如 果 要 扩 展 功 能 ， 尽 可 能 在 同 一 个 层 次 进 行功 能 扩 展 ， 避 免 垂 直 扩 展 ， 这 样 会 更 稳 定 ； 上 层 不 要 复 制 使 用 底 层 的 功 能 ； 层 与 层 之间 减 少 内 部 交 互 接 口 3 水 平 解 耦 ： 在 同 一 层 进 行 的 功 能 拆 分 ， 相 对 跨 层 设 计 而 言 ， 从 长 期 来 看 更 为 稳 定这 两 大 原 则 是 互 联 网 长 期 实 践 之 下 形 成 的 ， 也 因 为 这 两 大 原 则 的 理 念 设 计 ， 互 联 网 协 议 体系 逐 步 演 变 成 了 当 前 的 瘦 腰 模 型 。但 按 照 这 两 个 原 则 设 计 出 来 的 IP 网 络 架 构 ， 存 在 的 最 大 问 题 就 是 业 务 和 网 络 处 于 相 对 隔 离的 状 态 。 端 到 端 原 则 隔 离 了 两 端 和 网 络 ， 使 得 终 端 和 云 端 无 法 感 知 网 络 的 状 况 ； 分 层 解 耦 原 则隔 离 了 应 用 层 和 网 络 层 ， 使 得 上 层 应 用 无 法 向 网 络 传 递 个 性 化 的 需 求 ， 最 终 绝 大 多 数 业 务 只 能按 照 Best Effort 的 模 式 运 行 。 IP 网 络 未 来 演 进 技 术 白 皮 书 中兴通讯版权所有未经许可不得扩散第11页 随 着 互 联 网 的 使 用 者 、 连 接 对 象 、 业 务 类 型 不 断 变 化 和 丰 富 ， 互 联 网 的 目 标 开 始 发 生 变 化 。业 务 和 网 络 的 隔 离 在 有 些 场 景 并 不 能 满 足 业 务 的 需 求 。 比 如 ， 对 于 传 输 质 量 有 要 求 的 业 务 ， 希望 网 络 能 够 提 供 确 定 性 的 传 输 能 力 ， 也 就 是 带 宽 、 丢 包 率 、 时 延 都 是 可 以 预 期 的 ， 而 不 仅 仅 是 “尽力 而 为 ”； 对 安 全 性 有 高 要 求 的 垂 直 行 业 ， 希 望 网 络 不 仅 仅 是 提 供 传 输 功 能 ， 而 是 “有 安 全 保 障 ”的 传 输 ， 即 保 持 信 息 传 送 的 完 整 、 可 靠 、 不 被 非 授 权 的 访 问 ； 还 有 的 业 务 希 望 感 知 网 络 的 状 态 ，比 如 链 路 利 用 率 、 丢 包 率 、 缓 存 队 列 等 ， 以 便 调 整 自 身 的 传 输 窗 口 ， 保 持 最 优 的 传 输 效 率 。因 此 ， 我 们 需 要 重 新 思 考 现 有 体 系 结 构 的 设 计 原 则 ， 以 解 决 业 务 和 网 络 隔 离 的 问 题 。 不 过 这 并 不 意 味 着 我 们 就 要 完 全 抛 弃 最 初 的 设 计 原 则 ， 打 造 一 个 全 新 的 互 联 网 体 系 结 构 。5.2 电 信 网 、 互 联 网 融 合 对 网 络 架 构 的 影 响互 联 网 最 初 是 服 务 于 教 育 科 研 的 网 络 。 80 年 代 ， 美 国 国 家 科 学 基 金 会 NSF（ National ScienceFoundation） 是 互 联 网 的 主 要 建 设 者 和 管 理 者 。 90 年 代 以 后 ， NSFnet 恢 复 成 为 学 术 网 络 ， 而 网络 运 营 商 成 为 了 商 用 互 联 网 的 主 要 建 设 者 和 运 营 者 。 为 用 户 提 供 互 联 网 接 入 服 务 逐 步 成 为 运 营商 的 一 项 主 要 业 务 ， 运 营 商 投 入 巨 资 拓 展 网 络 覆 盖 范 围 ， 提 升 网 络 连 接 速 度 ， 极 大 地 促 进 了 互 联 网 的 发 展 。互 联 网 业 务 发 展 起 来 之 后 ， 运 营 商 便 开 始 着 手 把 传 统 的 电 信 网 络 和 互 联 网 融 合 起 来 ， 即 在一 张 统 一 的 网 络 中 承 载 传 统 的 电 信 业 务 （ 如 语 音 、 数 据 专 线 ） 、 新 兴 的 电 信 业 务 （ 视 频 通 话 、云 服 务 ） 和 互 联 网 接 入 服 务 。电 信 网 络 发 展 历 程 可 以 划 分 为 四 个 大 的 阶 段 ： 模 拟 技 术 、 TDM（ 时 分 复 用 ） 技 术 、 ATM（ 异步 传 输 ） 技 术 和 IP 技 术 。 电 信 界 在 后 三 个 阶 段 都 进 行 了 统 一 承 载 网 的 尝 试 。 在 TDM 时 代 的 80年 代 末 ， 电 信 界 发 展 了 ISDN（ 综 合 业 务 数 字 网 ） 技 术 ， 把 电 路 交 换 技 术 作 为 统 一 承 载 网 的 基 础 。 IP 网 络 未 来 演 进 技 术 白 皮 书 第12页中兴通讯版权所有未经许可不得扩散 随 着 视 频 通 信 、 数 据 连 接 对 于 带 宽 需 求 的 不 断 增 长 ， 分 组 交 换 替 代 电 路 交 换 成 为 网 络 技 术 的 主流 ， 因 此 ATM 技 术 应 运 而 生 。 ATM 又 被 称 为 “宽 带 ISDN”（ B-ISDN） ， 通 过 精 巧 的 设 计 ， 试 图 成为 一 张 全 业 务 统 一 承 载 的 网 络 。 但 随 着 互 联 网 的 迅 猛 发 展 ， 互 联 网 接 入 服 务 逐 步 成 为 了 电 信 网络 最 重 要 的 业 务 ， 因 此 直 接 采 用 IP 技 术 构 建 统 一 的 承 载 网 络 成 为 最 高 效 的 技 术 选 择 。 从 90 年代 末 开 始 ， 全 IP 化 网 络 成 为 电 信 网 络 的 主 流 。脱 胎 于 计 算 机 网 络 的 IP 技 术 并 不 能 完 全 满 足 电 信 网 的 要 求 。 电 信 界 在 传 统 的 IP 技 术 基 础 上引 入 了 新 的 网 络 设 计 理 念 ， 称 为 “电 信 级 IP 网 络 ”， 主 要 包 括 如 下 几 个 方 面 ： （ 1） 网 络 可 管 理 、 可 运 营运 营 商 出 于 商 业 化 运 营 的 需 要 ， 必 须 鉴 别 访 问 网 络 者 是 否 是 它 的 合 法 签 约 用 户 ， 还 需 要 按照 既 定 的 规 则 收 取 用 户 的 上 网 费 用 。 因 此 ， 需 要 对 互 联 网 进 行 电 信 化 改 造 ， 在 传 统 互 联 网 的 基础 上 引 入 计 费 系 统 、 用 户 接 入 控 制 系 统 （ BRAS、 AAA 服 务 器 等 ） 。电 信 运 营 商 和 设 备 商 还 开 发 了 方 便 易 用 的 网 管 系 统 及 一 系 列 管 理 模 型 和 协 议 ， 包 括 SNMP、NETCONF 等 。（ 2） 多 业 务 承 载 带 来 的 服 务 质 量 、 高 可 靠 、 高 安 全 运 营 商 IP 网 络 承 载 的 业 务 不 仅 包 括 互 联 网 接 入 服 务 ， 还 包 括 其 他 电 信 业 务 ， 如 语 音 业 务 、大 客 户 专 线 、 视 频 业 务 、 移 动 承 载 业 务 等 。 电 信 业 务 一 直 都 有 “电 信 级 ”的 业 务 保 障 需 求 。 面 对电 信 业 务 实 时 化 、 高 可 靠 性 、 低 时 延 的 需 求 ， 传 统 IP 网 络 的 best effort 服 务 水 平 显 然 已 经 力 不从 心 ， 必 须 针 对 不 同 类 型 的 业 务 给 予 不 同 QoS 等 级 ， 于 是 在 IP 网 络 中 逐 步 引 入 了 DiffServ、IntServ、 MPLS-TE 等 技 术 。 MPLS-TE 体 系 架 构 在 无 连 接 的 IP 网 络 上 实 现 了 面 向 连 接 的 服 务 ， 达到 了 电 信 级 的 服 务 水 平 。 为 简 化 TE 业 务 部 署 和 提 升 灵 活 性 ， 近 年 Segment RoutingTE 也 在 电 信级 互 联 网 中 推 广 。 IP 网 络 未 来 演 进 技 术 白 皮 书 中兴通讯版权所有未经许可不得扩散第13页 安 全 性 方 面 ， IPsec 技 术 在 传 统 互 联 网 基 础 上 构 建 了 网 络 安 全 架 构 ， 这 个 架 构 包 括 加 密 、 鉴权 等 机 制 ， 它 被 用 来 保 证 端 到 端 的 通 信 安 全 。（ 3） “端 到 端 ”和 “边 到 边 ”“端 到 端 ”原 则 不 仅 是 互 联 网 的 设 计 原 则 ， 其 实 在 电 信 网 、 互 联 网 融 合 之 前 ， 它 就 已 经 是 电信 网 的 设 计 理 念 。 比 如 在 TDM 时 代 ， 语 音 网 络 中 就 出 现 了 “智 能 网 ”技 术 ， 把 复 杂 的 业 务 处 理 从程 控 交 换 机 中 剥 离 出 来 ， 由 独 立 的 智 能 网 网 元 处 理 。 到 了 IP 时 代 ， 电 信 业 务 也 是 按 照 端 到 端 的原 则 设 计 ， 比 如 软 交 换 、 IMS 等 业 务 ， 业 务 逻 辑 由 专 门 的 业 务 网 元 处 理 ， 终 端 逐 渐 从 “傻 终 端 ” 演 进 到 “智 能 终 端 ”。端 到 端 架 构 的 优 势 ， 主 要 在 于 更 有 利 于 业 务 创 新 。 业 务 逻 辑 更 多 的 由 两 端 处 理 ， 使 得 新 业务 的 部 署 不 需 要 改 动 众 多 的 中 间 网 元 ， 不 需 要 漫 长 的 标 准 化 过 程 。 业 务 可 以 快 速 迭 代 、 试 错 ，研 发 和 部 署 周 期 大 大 缩 短 。电 信 运 营 商 对 于 网 络 架 构 的 改 造 也 遵 循 这 一 原 则 。 由 于 运 营 商 不 掌 握 终 端 ， 因 此 采 用 了 “边到 边 ”的 网 络 设 计 ， 即 复 杂 的 处 理 放 在 网 络 边 缘 ， 中 间 网 络 尽 量 简 单 。 例 如 MPLSVPN 大 客 户 专线 业 务 ， 利 用 PE-P-PE 边 缘 到 边 缘 建 立 隧 道 ， 复 杂 的 业 务 管 理 功 能 由 PE 节 点 实 现 ， 而 P 节 点 相 对 简 单 。 近 几 年 Segment Routing 技 术 兴 起 ， 相 比 MPLS 更 加 突 出 了 边 缘 节 点 的 作 用 ， 而 同 时 简化 了 核 心 节 点 的 功 能 。（ 4） 从 分 布 式 控 制 到 SDN 模 式传 统 互 联 网 的 架 构 是 自 下 而 上 发 展 的 分 布 式 网 络 架 构 ， 网 络 中 并 不 存 在