下一代计算机互联网络 吴建平-第1章
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主讲人简介
吴建平 ，男，生于1953年10月，获清华大学博士学位。清华大学计算机科学与技术系教授，博士生导师，清华大学信息网络工程研究中心主任，中国教育和科研计算机网 CERNET 专家委员会主任、网络中心主任，国家高技术研究计划863－306主题专家组成员，中国互连网络信息中心CNNIC工作委员会委员。国际互连网络地址和域名委员会ICANN地址理事会理事AC。获“国家级有突出贡献的中、青年专家”称号和国务院“政府特殊津贴”，是“国家杰出青年科学基金”、“跨世纪优秀人才培养计划基金”和教育部“长江学者奖励计划”特聘教授获得者。
主要从事“计算机网络及其应用”领域的科研和教育工作。先后主持并完成了国家重点科技攻关、国家自然科学基金等20多个科研项目。发表学术论文100余篇。获得国家科技进步二、三等奖各1项，部委级科技进步一、二等奖6项。多年担任本领域重要国际学术会议程序委员会委员或程序委员会主席。
主持研制了“中国教育和科研计算机网”，是中国计算机互联网络的主要开拓者。主持研制了国家自然基金委重大联合项目“中国高速互联试验研究网NSFCNET”，并首先实现了与下一代互联网络的互联，是中国下一代互联网络研究的主要发起者和组织者。还在高性能安全路由器研究和形式化协议一致性测试理论及其技术等方面有杰出研究成果。
全文
大家好，今天我讲的题目是《下一代计算机互联网》，我们知道互联网在我们今天已经用的非常普遍，但是我们知道，应该知道它的历史，它的现状，已经它发展的未来，如果把我们现在用的互联网作为第一代互联网的话，那么我们今天要讲它的历史，也要讲它的未来，也就是未来的第二代互联网，首先呢，互联网的发展历史，简单的做一个回顾，其实互联网从1969年就开始由美国政府来资助，那么到了1985年的时候，互联网的技术基本成熟，由美国政府资助又建了美国的第一个大的互联网的主干网，形成全球互联网的主干网，在此之后呢，它又逐步地在（20世纪）90年代初期，进入商业的领域，1992年的时候，我们的浏览器技术大量地发展，使得互联网发展的速度非常快，到今天呢，以及有几亿互联网的用户，也渗透到我们生活的各个方面，那么互联网在中国1994年进入中国的，首先是由中关村地区的国家资助的中关村地区的教育科研网，来和互联网做了互联，那么1994年到1995年，由国家支持建设了中国教育和科研计算机网，作为互联网的示范工程，在此之后呢，逐步地建立起商业化的网，就是中国电信公用互联网和吉通的金桥网，并且全面的实现和互联网的互联，那么到今天为止，我们国家互联网的人数已经到了三千多万人。
那么中国第一代的互联网的代表呢，是中国教育和科研计算机网，它是我们国家由政府支持建设的全国第一个全国性的骨干网，那么也是目前最大的公益性的计算机互联网，96年被国务院确认为我们国家的四大互联网的主干网，它目前已经覆盖了160多个城市，骨干网的速度达到了2。5G，和商业网是一样的，地区网的速度也达到155兆，它的大学和各个科研单位连接的数，达到将近一千个，个人用户达到八百多万，那么在中国的互联网里边是第二大的。
那么互联网成功它有很多的经验，我们觉得它有几个经验是值得我们借鉴的，一个呢就是它互联网的发展，一直由政府长期不断地支持，这个和其他的技术是有所不同的，几十年的支持，使互联网有了今天的发展，第一代互联网是这样，第二代互联网是这样，所以这经验应该引起我们的重视。
第二个就有风险意识的企业，积极地参与互联网的建设，使互联网在初始，政府资金不足的情况下，能够迅速地得到企业的支持，得到它迅速地发展，比方说第一代互联网就是由MCI美国最大的电信公司，MCI和美国最大的计算机制造商IBM去资助的。
那么第二代互联网同时得到了美国政府的支持，也得到了很多厂商的支持，像Cisco、MCI继续支持第二代互联网的发展，那么在互联网里面一个很重要值得一提是它的研究的文化，就是团结写作联合的一个研究文化，它是区别于我们目前很多的技术领域，既区别于传统电信的国际电联的这种研究模式，又区别于其他的信息行业的研究模式，它的研究呢，就是完全是由实用化行动作为准则，只要你一个技术能够实用，我们很快地可以把它作为标准，不需要政府之间的来回地投票，反复地扯皮，耽误这个商业时机，这是一个非常重要的一个研究的方式。
另外呢，还有一个重要的特点，是互联网应该是由因为它具有实验物理学的很多特性，不在大规模的实验做完之前不能够确定很多技术是不是成熟，所以呢，就是说以教育科研的示范为起点是互联网发展到今天的很重要的一个发展步骤。
另外一个呢，就是说简单实用的技术取胜，也是互联网能够发展到现在，而别的网络技术在发展过程中逐步被淘汰的一个很重要的原因。
那么互联网基本有几个概念，是值得我们一提的，一个是协议，一个是IP，一个是互联网本身它的关系，另外一个呢IP地址和IPV4的关系，还有就是路由器和路由的关系，协议呢实际上是我们互联网里面最重要的基本的功能单元，协议是干什么呢，协议因为我们互联网最主要是进行通讯，通讯双方在通讯过程中需要遵循信息交换的原则，它的规则就是协议，所以这个说起来是非常简单的，但是在我们互联网里边呢，有许许多多的协议，不同层次的协议，为各种各样的应用，来制定各种各样的协议，所以协议组成我们互联网最基本的功能单元。
TCP/IP是互联网最核心的协议，它也是构成今天互联网最核心的技术，也是世界上用的最多的一个协议，那么目前我们现在用的TCP/IP的协议，IP协议是第四版，所以我们把这一代现在大规模用的协议呢叫做IPV4，那么光有了协议，互联网还不能够进行正常工作，因为我们互联网里面有很多的用户在网上，到底每一个用户发送的信息，怎么传到对方去，都要进行识别，所以在互联网里边一个很重要的功能就是要给每一个上互联网的用户甚至是每一个上互联网的计算机，都要分配一个惟一的地址，有了这个惟一的地址，我们才能够在网上找到你要去的地方，发现你要找的资源，能够方便的使用这个互联网，这个地址就叫做IP地址，也就是IP协议要遵循的地址，那么这个地址呢，目前是由32位2进制位表达的，它通常表达成4个10进制的数字，比方说1666。1111。8。232。238，那么这个是我们清华大学的一个地址，这个IP地址在全球都是惟一的，那么这个地址呢，我们看它有4个2的10进制位，实际上它在以前的时候分别代表网络、网络号、主机号、和局域网广域网它一层层代表它的层次结构，但是今天随着IP地址的枯竭，也不能够分那么细了，我们也就把它地址打乱来用，所以现在的地址实际上是互联网里边很珍贵的资源。
有了互联网的协议，有了IP地址，我们这个互联网还不能工作，那么还需要去识别这些地址的计算机，就是要把用户的数据从一端有了地址以后，要送到你知道地址的另一端去，那么我在传的过程中，需要遵循协议，但是呢还要经过一些中间的节点，中间的节点就是要把地址进行识别，完了根据识别的地址确定我这个地址在哪个方向，到底往哪儿传，那么就是识别这个地址并且根据识别的地址把这个数据包送到你最要去的那个方向，那么这样一个设备的功能就叫做路由器，我们现在叫得很普遍的路由器，什么叫路由器这个就是路由器，所以说协议IP地址和路由器是我们计算机网络，互联网络或者是最根本的几个因素，所以这几个概念我觉得是非常重要。
那么互联网呢，因为它发展的历史非常长，大概有三十多年的发展历史，一开始的时候，涉及互联网并没有想到今天的这种规模，和今天的应用，刚开始他们没有想到，只是在某一方面进行应用，特别是军事方面进行应用，没想到今天这么大，所以他们在一开始设计的时候，互联网里边存在着很多问题，那么这些问题，当然它是由于他一开始没有想到那么大造成的，那么这些问题大概给今天互联网的发展带来了约束的条件，那么我们看一看大概最主要的约束条件就是限制大概有几个，一个就是刚才说的IP地址是不足的，一开始设计IP地址尽管是有32位地址，但是呢，在一开始分配地址非常宽松，跟很多大学给一个很多的地址，那么现在目前为止，世界上70％的地址已经分配完毕，但是呢，全球的互联网用户只有两到三亿的人口，占我们全球人口大概只有百分之几，那么还有那么多人口都没有这个地址，我们的地址是严重的枯竭。
第二个就是它的速度现在的速度还不够快，我们互联网的技术是发展非常快的，它的速度也是发展非常快的，我们的家里通过电话拨号是56K的速度，但是我们如果用以太网在局域网我们可以达到10兆，100兆的速度，差不多差了一千倍，如果一千倍的速度应用的是完全不同的，所以我们需要更高的速度来支持未来的应用。
另外就是网络的安全性问题，安全性问题在一开始设计的时候，没想到需要那么复杂，只是一部分人群在用，没想到现在社会上人人都可以用，所有的人都可以用，那所有的人都可以用就带来一个不是所有的人都能遵守互联网的规则，有些人可能在互联网上做一些非法的动作，那么给互联网的安全带来极大的危险，所以我们需要从IP协议上，从它的根上，从它的路由器上去彻底解决它安全的问题，所以这一代互联网完全的问题一直是困扰它们发展很重要的一个因素，那么除此之外，当然还有别的因素制约今天互联网的发展。
那么下一带互联网正式基于这些考虑，在从美国呢，大概在（20世纪）90年代中期呢，开始考虑发展下一代互联网，当然美国由于他们在互联网的发展当中，发挥了重要的作用，历史也比较长，政府也比较支持，所以他们从互联网的经济里面，获得了巨大的经济利益，在这个同时他们没有休息，他们认为呢，在未来这个互联网谁能掌握了未来互联网的命运呢，谁可能掌握了未来的经济，所以他们根据互联网存在的问题，从（20世纪）90年代中期就开始下一代互联网的研究，最早的时候是美国政府提出的下一代互联网的研究计划，叫NGI的研究计划，那么在此之后，1998年由美国的一百多个大学，又发起，他们觉得呢，政府的计划还不够完备，不够他们科技人员敞开地去研究互联网的技术，所以他们民间组织来发起，成立了一个新的叫internet2的组织，同时也进行下一代互联网的研究，那么在这个之后呢，许多发达国家呢，都觉得这个下一代互联网非常重要，所以像加拿大，日本、欧洲许多国家都纷纷地支持，学术界去发展下一代互联网。
那么两代网到底有什么区别，很多人常常问我们这个问题，实际上我们刚才也谈到了这一代互联网的问题，两代网最根本的问题，我们总结归纳一下，大概是有这么五个方面，第一个方面呢，就是未来的互联网，可能比现在的互联网更大，这个主要是由于我们刚才说的IP地址的不足造成的，我们如果用了一个新版本的IP地址，叫做IPV6协议的地址的分配，它是128个2进制位分配，那么我们就获得了比现在的地址空间不知道要大多少倍的地址空间，有人比喻呀，就是可能这个地址空间所描述地址的个数，来给世界上所有的每一个沙粒分配一个IP地址，但是这个比喻不一定恰当，但是总的来说它的资源是用不尽的，比现在的互联网IP地址资源用不尽，也给未来的应用填补了非常大的发展空间。
第二个呢就是速度更快，大概要比我们现在的速度要快一千倍一万倍，那这样的快速度下，可能才能够支持下一代互联网的应用。
第三个呢就是更安全，从根本上去考虑互联网的安全问题。
第四个呢就是关于及时的问题，及时的问题主要是我们一开始设计互联网主要是传输数据的，没有想到要传输我们今天的电话，也没有想到要传输我们今天的电视信号，那么未来的互联网希望不仅能够传输数据，也传输电话，传输电视信号，就是所有媒体都可以在这上面传送，所以在这个时候就需要互联网能够提出比较好的实时的控制，使得各种不同的信号呢，都能够保质保量的在互联网上传送。
最后一个呢，就是关于更方便的问题，一开始互联网的设计，是固定的用户，固定的计算机来使用互联网，但是我们知道今天的移动通讯是非常发达，我们很多人手里都有手机，我们以后能不能把我们移动使用电子设备去上了互联网呢，答案是肯定了，为了支持这种应用我们需要让互联网支持移动的功能，未来互联网使用起来更方便，所以我们最主要的差别大概在这五个方面。
那么国际上下一代互联网，实际上最近几年研究非常活跃，（20世纪）90年代的时候，只是刚刚起步，最近两三年，研究是异常活跃，像NGI，internet2 的研究计划呢，他们大概每年很多次学术会议，在这个时候他们也特别注意和国际上各个国家的同行来进行学术交流，已经把美国的研究扩大到整个世界。
第二就是说支持互联网技术发展的叫IETF这个组织，虽然它的支持这一代互联网发展，但是它同时已经在考虑下一代互联网的很多的技术标准，已经制定了很多技术标准，进行了发布，那么除此之外，负责全球互联网地址和域名分配的组织叫ICAN，不仅在分配和这一代互联网的地址和域名，而且同时也已经开始分配下一代的地址和域名，中国也很有幸，就是中国教育和科研计算机网，也拿到了第一批IPV6的地址，下一代互联网的地址。
在这个基础上呢，各个国家呢，现在目前工作开展的都比较迅速，在我们亚太地区，亚洲和太平洋地区呢，比较有名的一个组织，叫APAN，就是亚太地区高级网络研究组织，在全球实际上只有三个大的洲组织，全球还没有一个统一的组织，在美国是internet2 ，在亚太地区是APAN，在欧洲，欧共体有它自己的组织，那么这是全球的一些研究计划。
在这个同时呢，我们在IPV6的研究当中呢，已经有非常多的进展，一个就是IPV6的实验网在全球许多地方呢，已经有了几年的历史，还有一个呢，商业的厂商制造商，现在关于IPV6的路由器也纷纷地推出来，希望人们能够去连接IPV6的网络，开始构建下一代互联网真正的网络，不光是技术，是真正的网络，那么这个是我们表示互联网发展的一个图，这个图表示了第一代互联网，中间的那个螺旋，是表示第一代互联网发展的四个阶段。
第一个阶段呢是单元技术的研究和开发，第二个阶段呢，它的很多的单元技术需要去连成大网去做实验，才能把这些技术不断地完善，不断地巩固，能够达到实用的程度，一�
