互联网2030白皮书

1 5 5 6 11 3.1.1.现状与挑战 3.1.2.IPv6单栈技术 3.1.3.以太网协议创新 133.1.4.IPv6演进技术 3.1.5.传输层协议创新 163.1.6.应用层协议创新 17 3.2.1.现状与挑战 3.2.2.芯片级超宽 3.2.3.设备级超宽 203.2.4.绿色节能 21 233.3.1.现状与挑战 233.3.2.确定性网络感知 243.3.3.确定性网络能力 253.3.4.确定性网络运维 26 273.4.1.现状与挑战 273.4.2.高通量广域网 293.4.3.高性能智算中心网络 303.4.4.数据流通与数网融合 323.4.5.算网智能编排 33 343.5.1.现状与挑战 343.5.2.智能业务 363.5.3.智能网络 363.5.4.智能网元 373.5.5.智能部件 38 393.6.1.现状与挑战 393.6.2.设备层内生安全 403.6.3.网络层内生安全 413.6.4.管控层内生安全 423.6.5.数据互联内生安全 43 44 46 46 48 50 51 53 55 56 58 59 62 62 63 63 64 66 68 73-1-1.互联网发展历程回顾网诞生55周年，也是中国全功能接入国际互联网30周年，互联网的出现和发算机的互联。随后，逐渐成熟的ARPANET开始向大学和研究机构等非-2-网普及率达77.5％。我国已建成全球规模最大、技术主要包括电信运营商建设的大型互联网商用基础设施China169，China163和CMNet，以及中国教育和科研计算机网（CERNET）为代表的科教专用网络基IPv6流量占比达到60.88%，固定网络IPv6流量占比达到19.57%深度融合。2021年10月18日，中共中央-3-推动互联网技术演进，我国积极布局未来网络（或未来互联网）研究和试验，推进下一代互联网与人工智能、5G/6G等新一代信息技术的融合育壮大数字经济新动能，推动互联网更深入地赋能经济-4--5-2.互联网2030愿景与使命2.1.互联网范畴与代际划分专用承载网：基于IP基础技术的私有连接互联网应用：重点关注内容和用户，从只能浏览网页的Web1.0演进到以用户生产和分享内容为主导的互动网络模式Web2.0，直至现阶段正在发展的步数字体系/多业务传送平台（SDH/MSTP）技术为主，3G/4G时代承载网以-6-网工程任务组（IETF）的运行模式来看，主要针对当前互联网发展面临的具体的转控一体，到基于软件定义网络（SDN）技术的转控分离，再到近年来的算做出如下互联网代际划分：第一代互联网基础设施以IPv4网基础设施以IPv6为核心；第三代互联网基础设施以IPv6演进技术和新一代2.2.互联网2030发展愿景-7--8-本白皮书将“互联网2030”定义为：基于网络层IPv6技术演进、传输层图1互联网2030愿景图互联网2030具有如下六大关键特征。-9-（2）绿色超宽：广域网从当前以100G/400G为代表的路由/交换端口转障数据全生命周期安全，互联网2030将具备高度可-10-2030的公众网部分坚持国际通用IP技术标准，保障全球互联互通，同时推进-11-3.互联网2030关键技术特征3.1.全域互联例如，AI训练中存在大量的数据传输，网络出现故障会引发计算节点之间业务-12-图2互联网协议族谱-13-IETF针对不同的场景设计了多种纯IPv6过渡方案，如IPv6承载IPv4技得了显著进展，例如在学术研究方面，清华大学不仅建立了中国网CERNET-6BONE，还在IPv6过渡技术，特别是IVI（无状态IPv4/IPv6翻于推进IPv6技术演进和应用创新发展的实施意见》，提-14-的承载要求。随着以太网互联带宽从10Gbps、40Gbps/100Gbps演进到400Gbps/800Gbps，往返延迟从几百微秒降低到几微秒甚至更低。传统的TCP/IP协议栈在数据复制等关键步骤中耗用大量资源并引入延迟，难以达到预体性能，目前已演进到RoCEv2版本。为了适应RDMA原生环境和需求，联动等方面进行协议创新和优化，以保证零算中心网络的扩展性和效能。UET技术可以在兼容现行以太网生态的同时，进-15-通过充分发挥IPv6地址结构的可编程能力，可以实现IPv6技术创新与网络能具体而言，在提升承载能力方面，通过IPv6演进网络的基础承载协议SR），），asaService（SIDaaS）的技术理念，定义了网络-16-能实现数据的可靠和高效传输。传统传输层协议T琐导致延迟大、不支持移动漫游、TCP协议运行在操作系统内核态难以改动等全协议（TLS）的安全性和HTTP2的并发-17-更充分利用网络资源，提高网络吞吐量，满足海量数据传输和RTC等新兴业务与互联网应用紧密关联的互联网基础资源层主要包括域名系统（DNS）和-18-3.2.绿色超宽均月无线蜂窝网络流量将相较于2020年增长40倍，达到600GB；全球千兆-19-从100G向400G演进，预计2030年将提升至800G/1.6T，至2035年，该并预计将在2030年实现3.2T的跨越，到2035年达-20-策略，可以进一步增强芯片性能与容量，已成为产业升级的重要趋势。尤其，设备容量的增长除了依赖转发芯片容量的增长外，也离不开-21-速、高热、高密）”的持续挑战：硬件高速互连从当前的28G/56Gbps向112G/224Gbps演进，通过高性能PCB板材突破和Cable互连持续降低链路供电方面，单芯片供电能力从当前的500W级提升到1000W级甚至更高，板-22-效的手段主要是通过制程工艺进步，每一代提升约30%，但随着摩尔定律及登纳德缩放定律的失效，工艺进步带来的能效收益跟不上带宽的增长。从28nm并向0比特0瓦特的理想能效目标靠近。其中对设备资源的精细化休眠控制和方向。通过实施此类休眠技术，可以将网络设备的能效提升-23-3.3.确定承载保障需求不同，包括将端到端时延控制在微秒到毫秒级，将抖动控制在微秒级，承载网络。如图3所示，确定性承载网络通过确定性感知技术、确定-24-2035年进一步降低至亚微秒级水平，并确保丢图3确定性承载技术体系-25-确定性网络通过网络切片、流量工程等技术实现确定性带宽，通过时钟/频确定性网络技术尚处于探索与技术收敛过程，-26-等，传统的直接测量的技术包括连通错误检测（C-27-3.4.算网融合的距离将由100公里拓展至500公里；至2到1000公里。-28-布；在AI/机器学习（ML）训练网络中，流量的总体特征是由少数的大象流为图4算网融合系统整体架构-29-中国联通于2023年8月发布《高通量数据网架构与关键技术白皮书》，一方面，优化端侧的抗丢包传输控制算法，增强数网络丢包率降至最低，避免因TCP传输特性全面推进IPv6演进技术，不仅强化网络对IPv6的全面支持，还旨在提升网络-30--31-级以太网联盟（UEC）致力于保持与现有以太网生态系统兼容的同时，不断寻-32-数据标识技术通过赋予每个数据单元独特标识来增强数据的可追溯性和可大技术板块相辅相成，共同构成了数据互联网稳健-33-面向未来，数据互联网将成为构建在“机器/物理”-34-3.5.智能原生构、智能计算芯片与系统等技术，AI关键技术的突破促进了智能一体化网络智能能力，驱动网络管控向高阶自治智以根据AI模型在特定的外部环境中面向特定单元使能闭环运-35-进，预计将于2030年实现整体L4级别的能力网络的智能原生是指从设计之初就将人工智能集成作为核心组件的网络系图5智能原生网络架构-36-经济高效的大规模模型部署，成为业界亟需攻克的技L4和L5级自动驾驶的关键技术。通过大小模型的配合，以业务为单-37--38--39--40-图6网络内生安全架构示意图-41-全球网络协议正在加速从IPv4向IPv6过渡，网络演进的目标是确保访问-42-提升整体网络安全态势至关重要。为此，构建更适于在运营商网络部署的路由安全对于互联网安全至关重要，一是要研究IPv6路由术，部署防御措施，建设IPv6全球互联网资源公钥基升IPv6网络的安全防护和预警能力，实现IPv6路由安全态势感知和关联分析面向高安全需求场景，可以采用以太网物理层加密技术、量子密钥分发-43--44-3.7.技术特征目标表1下一代互联网技术特征目标100/400800/16003200400/800320064000.120.080.05100km500km1000km-45-本白皮书分别给出了2024年、2030-46-4.互联网2030典型应用场景迈向万物/万智/万网互联的“人-家-企-机-云-算-数-车-星”全互联的下一代互图7万物智联场景4.1.联人：沉浸式体验自然逼真的全息通信和沉浸式的娱乐体验是互联网应用的新追求。互联网-47-图8沉浸式体验面向展会、教学和个人便携终端等场景实现商用，对网络带宽需求在10Gbps左右，时延要求为1～5毫秒，网络可用性需达到99.999%。真人级的全息产-48-5毫秒时延和99.999%的可用性。来网络需要具备每用户1～10Gbps带宽、1～10毫秒时延和大于99.999%的4.2.联家：智慧家庭图9所示，互联网2030的绿色超宽和确定承载等能力，将为家庭用户带来大图9智慧家庭-49-与深化，预计带来联网设备10倍增长，单设备求网络实现10Gbps到家和99.999%的可靠性。和1～5毫秒时延以及99.999%的可用性等关键性能指标。-50-人1～10Gbps的带宽、1～5毫秒时延和99.9999%的可用性。4.3.联企：智慧办公-51-图10智慧园区4.4.联机：智能制造深层次变革的核心力量。工业生产架构将从传统的ISA95“两层三级”架构逐-52-图11智能制造满足远程控制99.9999%可靠性的要求。络需要具备应用识别能力，以识别不同的业务类型，从而满足不同SL-53-4.5.联云：多云协同-54-图12企业级多云连接-55-4.6.联算：智算服务图13智算中心提供强大的算力支撑-56-迈向800G/1.6T。未来，随着企业分布式协海量训练数据上传需要DCI网络具备高通量的能力，满足东数4.7.联数：数据流通-57-图14数据流通-58-4.8.联车：智慧出行革。随着人类活动不断向第三空间深度延伸，V2X图15智慧出行-59-需要通过网络进行传输，未来，网络需要提供P级数据小时达的高通量能力，超视距避障、多车汇入等场景时，因缺乏全局信息显得无能为力，此时车-路-航道、园区自动引导车（AGV）等无人驾驶场景，以全天候通数据拟合）目标检测精度可达15米，未来网络将实现1004.9.联星：全域通信-60-图16空天地海全域通信-61-中转。单颗低轨卫星容量达到10～20Gbps，假设1万颗卫星组成覆盖全球的-62-5.互联网2030实施策略5.1.原创技术策源，推动技术标准化安全与治理、IP承载网络以及智算中心网络等关键领域，需要进一步加大核心-63-5.2.加强协同攻关，加快技术产品化一是为确保技术标准既引领未来趋势又能满足实际需求，构建面向互联网5.3.完善产业生态，实现产品产业化-64-5.4.扩大开放合作，推进产业规模化基于产品产业化的深厚基础，产业链上下游汇聚合中提出重点产业到2027年应实现规模化发展。-65--66-6.总结与展望