全球下一代互聯網體系結構研究

從上世紀九十年代中期開始，世界各國的下一代互聯網研究計劃不斷啟動、實施和重組，其研究和實驗正在不斷深入。

按照全球地緣政治版圖的劃分，下一代互聯網研究在國家和地域上呈現出明顯的不平衡趨勢，美國、歐洲、日本、韓國等國家和地區都制定了各自的計劃和舉措。從研究內容方面看，有的關注網絡基礎設施和試驗平臺的建立，有的關注體系結構理論的創新；從技術路線上看，有的遵從“演進性”的路線，有的遵從“革命性”的路線。

1996年10月，美國政府宣布啟動“下一代互聯網”研究計劃。其他國家的全球下一代互聯網項目也陸續啟動。全球下一代互聯網試驗網的主干網逐漸形成，規模不斷擴大，包括美國的Internet2、歐洲的GEANT2、亞洲的APAN以及跨歐亞的TEIN2等，這些項目的設計大多遵循“演進性”的技術路線。另外一些研究者認為只有從根本上改變互聯網的體系結構，才能徹底解決互聯網所面臨的諸多難題，于是有了“革命性”的研究路線。

早在2000年，美國啟動了NewArch項目，其目標是“為未來的10到20年開發和評價一種加強的Internet體系結構”。NewArch項目研究了互聯網變化的需求，并對一些關鍵的體系結構問題和思想進行了探索，形成了一系列的報告。但其具體實現方案仍然沿用了現有互聯網技術，僅僅在應用層進行了功能性驗證。

2003年，美國科學基金會（NSF）啟動Clean Slate研究計劃，針對“推倒重來，從零開始”的設計方法論、全面的網絡框架及網絡拓撲設計、網絡協議棧設計等3個方面展開研究，計劃到2010年實現1億家庭用100 Mb/s上網。該項目現在已經結束，并未達到預期的目標。此后，美國NSF還啟動了FIND、SING、NGNI等研究項目。2005年，美國NSF又啟動全球網絡創新環境GENI項目，提出了許多新的概念，并引入了OpenFlow作為實驗平臺。

2006年，美國NSF再次啟動全新互聯網設計（Clean Slate Design for The Internet）項目，除了斯坦福大學等高校團隊以外，還有眾多工業界伙伴參與。項目目標是通過建立網絡互聯、計算和存儲的創新平臺來徹底改造互聯網基礎設施和服務，其重點是移動計算。

2006年，日本政府啟動新一代網絡架構設計AKARI項目。希望重新設計互聯網的體系結構。AKARI分3個階段（JGN2、JGN2+、JGN3）建設試驗床。

2007年，歐盟啟動未來互聯網研究和實驗平臺計劃FIRE。目標是建立歐洲未來互聯網實驗平臺，支持有關解決網絡可擴展性、復雜性、移動性、安全性以及透明性問題的新方法研究。

2009年，美國NSF啟動針對網絡科學與工程的研究計劃NetSE。并把FIND、SING、NGNI等3個項目并入到NetSE，希望通過跨學科、跨領域的聯合，突破未來互聯網體系結構的研究。2010年NSF又設立了未來互聯網體系結構計劃FIA。

美國、歐洲等國家和地區都對全新的下一代互聯網體系結構的研究投入了大量的資金和人力。在這些全新的網絡體系結構設計中，網絡體系結構的自治性和跨層設計是主要研究方向之一。自治性是指網絡體系結構的設計應該使網絡具備自屬性(自管理、自保護、自優化、自組織等特性)，較強的處理未知變化的能力(例如拓撲、負載、任務、網絡能訪問的物理及邏輯特征等)，能夠優化網絡資源的利用，減輕管理高度復雜且動態變化的網絡的負擔，同時更好地支持目前已有的以及未來將會出現的網絡技術和業務(各種聯網技術、移動性、為用戶提供無所不在的個性化服務等)。跨層設計是部分研究者對傳統的分層體系結構提出的挑戰。他們認為不透明的分層使得層間信息與功能訪問缺乏靈活性，限制了性能優化，應打破這種限制，允許不相鄰層間的交互，甚至擯棄分層結構提出不分層的網絡體系結構設計方案。

中國下一代互聯網研究起步較早，2004年，當時的國家計委等8部委聯合發文，建立CERNET開展下一代互聯網研究，到2008年12月3日，國家發改委和中國工程院等6部門在北京共同宣布，歷經五年發展，我國自主研發的下一代互聯網研究取得重大突破，中國已建成全球最大的下一代互聯網示范網絡，推動并形成了中國的下一代互聯網產業群。CNGI-CERNET2是全球最大規模的“純IPv6大型互聯網核心網”，以IPv6為代表的關鍵技術及設備產業化初成規模，為中國下一代互聯網核心技術研究打下了堅實的基礎。